添加剂在电解制备高纯锌过程中对阴极锌质量的影响分析.pdf

第23卷第1期
矿冶
Vol, 23. No 1
014年2月
MINING METALL, URGY
February 2014
文章编号:005-7854(2014)01-004604
添加剂在电解制备高纯锌过程中对
阴极锌质量的影响分析
杨2”谢刚3”杨大锦李永刚杨妮
(1.昆明理工大学治金与能源工程学院,昆明650093;2.云真财经大学计算机系,昆明650221
3.云南治金集团总公司技术中心,昆明650031)
摘要:在高纯锌制备过程中分别向电解液中加入不同添加剂,研究它们对阴极锌的表面质量、纯度
及电流效率的影响规律。试验结果表明,合适的添加剂为明胶与硫脲组合添加剂,并且用量明胶为5
mg/L,硫踝为400mg/L,其电流效率为99.94%,制得的高纯锌杂质含量为8.151x10-6
关键词:高纯锌;添加剂;表面质量;电流效率;纯度
中图分类号:TH804:"r813文献标志码:Adoi:10.3969/.isa1005-7854.2014.01.012
EFFECT OF ADDITIVES ON QUALITY OF CATHODE ZINC IN THE
PROCESS OF ELECTROLYTIC PREPARATION OF HIGH PURITY ZINC
YANG Di"XIE Gang"YANG Da-jin, Li Yong-gang YANG Ni
1. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and
echnology, Kunming 650093, China
2. The Department of Computer, Yunnan Uniersity of Finance and Economics, Kunming 650221, China
3. Technology Center of Yunnan Metallurgy Group Co. Kunming 650031, China
ABSTRACT: The additives in the electrolyte can have effect on crystalline surface property, current efficiency and
quality of the cathode zinc by electrolytic preparation of high purity in. The experimental results show that the ap
propriate additives are a combination of gelatin and thiourea, suitable dosages being geltain 5mg/L and thiourea 400
mg/L. The process has a current efficiency of 99. 94%o the tolal cor
purities in the product being 8. 151 x
10
KEY WORDS: high purity zinc; additives crystalline surface; current efficieney; purity
高纯锌是指含锌量达99.999%以上的锌,即及电解法精炼等,其中电解法应用比较广泛
5N、6N或7N锌。其用途广泛,主要用」化合物半
在制备高纯锌的电解过程中,虽然电流效率比
导体、电池行业、还原剂或合金、精密铸件及医药制较高,达99%以上,但仍然有少量的水溶液的电
剂等方面
解
如果电解液不强制循环,析出的氧气泡不会
制备高纯锌的原料和方法较多,有普通锌的真从羽极锌表面脱落,粘附在阴柲锌表而上,影响电解
空蒸馏精炼法り、氧化锌烟灰氨法2)、区域熔炼法周期及阴极表面质量。为了延长阴极电解周期、得
到较好的阴极表面质量,本文研究了添加剂对电流
收稿日期:2012-10-27
效率与阴极质量的影规律。
作者简介:杨棣,副数授,博土岍究生
通讯作:谢刚,教授,博!:生导矩,研究方向为有色金属治金
E-mail:gangxi@sina.com
杨棣等:添加剂在电解制备高纯锌过程中对阴极锌质量的影响分析
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1试验原料及方法
锭,对其取样分析,主要杂质的化学含量如表1所
本研究采用的原料为云南某企业生产的金属锌
表1锌锭主要杂质的含量
Table I Major impurities content of the zinc ingots
元素
M
含量/1021
16
0.5
1.0
0.1
0.5
0.1
0.5
0).4
0.5
电解液由硫酸和七水硫酸锌配制而成。
液进行电解时阴极锌容易出现如图1的现象。图1
工业级的锌锭在中频炉中熔化,然后在浇铸模(a)图表明在电解过程中阴极锌表面出现黑色的金
具中浇铸成为阳极板供电解使用,阴极铝板与浇铸属锌粉,导致阴极表面的导电性能发生变化,电流密
的锌阳极板加上隔膜后一同放入电解槽进行电解,电度分布变得不均匀,部分表面的电流密度变得很大,
解液在搅拌槽内由分析纯硫酸锌搅拌溶解,再经过锌过程的继续加重该现象的进一步发展,也使得获得
粉高温、低温浄化后而成,电解液在电解过程中循环。的锌的熔铸回收率变低;图1(b)是电解过程中阴极
电解一定周期后取出阴极板,剥离获得的锌产品。
表面发育成为明显的丝状结晶,致使阴极表面的电
流密度变得比较小,与图1(a)的结果相反;图1(c)
2结果与讨论
是阴极的边缘出现明显的枝状结晶发育,随着电解
2.1无添加剂的电解过程
的进行枝状向阳极方向发展,最终导致电解过程短
在锌可溶阳极电解过程中,在采用常规的电解路。
图1电解过程中容易出现的阴极表面特征
Fig. I Surface characteristics of cathode arising in electrolytic process
影响这些阴极电结晶过程的因素”比较多,如观测到这些气泡在阴极表面吸附。由于气泡的存
电解液的循环、有机添加剂]等,在电解过程中阴在,改变阴极表面的电流密度,会使阴极表面的电结
极电流效率不可能达到100%,有少量的气泡会吸晶发生变化,表2为无添加剂时高纯锌杂质全元素
附在阴极表面,特别是电解液没有循环时,能够明显分析结果。
表2无添加剂时高纯锌杂质全元素分析结果
Table 2 Composition and content of impurities in the high purity zine with no additives
杂质元素
Cd
In
Pb合计
含量/(g·g-1)0.020.162.730.090.414.780.141.071,120.080.033.9814.610
2.2正丁醇(TBP
锌电解过程中的作用。电解的工艺参数为:电解液
TBP是比较好的消泡活性剂?,为此研究其在采用锌离子浓度120g/L和NS浓度25g/L的ZS