[發明專利]提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法

無效

• 申請號: 201010619907.8
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102534659A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張全生;張耀平;劉淑萍;李鴻;曹忠
• 申請（專利權）人: 內蒙古神舟硅業有限責任公司;上海應用技術學院
• 主分類號: C25C1/16
• 分類號: C25C1/16;C25C7/06
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 鄭丹力

技術領域

本發明涉及電解法生產、回收或精煉金屬的工藝；尤其是一種提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法。

背景技術

鋅是廣泛應用的金屬之一，其用量僅次于鐵、鋁、銅，排在金屬用量的第四位。工業生產上普遍采用的方法是硫酸鋅電沉積鋅，目前該方法的電流效率為90±2％，槽電壓為3.2±0.2V，每噸鋅的能耗約為3000～3200kWh。降低槽電壓和提高電流效率，是降低電沉積鋅能耗的重要措施。

采用硫酸鋅電沉積鋅無法通過一次電解獲得高純度產品，需要采取二次電解精煉才能獲得高純度鋅，中國專利CN1804132A和CN101338438A提出了一種硫酸鹽體系電解精煉鋅獲得5N～6N高純鋅的方法，但是，以上這些技術方案中，采用二次電解精煉和真空蒸餾方法能耗很大。

中國專利CN1093418A提出了一種氯化銨熱溶液浸取方法從含鋅化合物中電解制鋅的方法，該專利研究者發現該體系在長期電解時溶液pH下降，直至有氯氣從陽極析出后，繼續電解則可能導致陰極無鋅析出，為了維持電解持續進行需要加氨水控制pH在4～7，該方法獲得鋅的純度99.90～99.98％。中國專利CN1247235A提出銨-氨-水體系浸出后除雜電沉積獲得高純鋅的方法，經凈化后的電解液電解可以獲得純度99.998％的高純鋅，但是電解后溶液需要補充氨后再使用。以上這兩種技術方案的缺點是只能在陰極獲得鋅產品。

本專利申請者提出的專利201010524246.0申請提供了一種氯化鋅電解制備高純鋅并實現氯氣回收使用的方法，在進一步的研究中發現，長期電解過程中電解電流效率偏低。

氯化鋅電解過程中，陽極反應：

2Cl^--2e^-＝Cl₂

陽極反應產物氯在水中的溶解度如表1中所示，而溶解在水中的氯在光照條件存在以下反應：

Cl₂+H₂O＝＝HClO+HCl

HClO＝＝HCl+[O]

表1不同溫度下氯氣和氯化氫在水中的溶解度(g/100gH₂O)

新生原子態的氧[O]有很強的氧化性，在陰極產生的[O]將使高比表面積的鋅發生氧化，產生氧化鋅，

Zn+[O]＝＝ZnO

高比表面積的鋅及氧化鋅與溶液中的鹽酸反應，導致陽極產物的化學溶解，使電解電流效率降低。

Zn+HCl??＝＝ZnCl₂+H₂

ZnO+HCl＝＝ZnCl₂+H₂O

根據以上的分析，本發明的旨在提供一種提高電流效率的方法，降低氯化鋅電解制備高純鋅和氯氣的方法在工業化過程中的能耗。

發明內容

為了解決現有技術的電解電流效率低、能耗大等問題，本發明的目的在于提供一種提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法。利用本發明，可有效降低氯化鋅電解制備高純鋅和氯氣的方法在工業化過程中的能耗。

為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法，該方法包括如下的步驟：

步驟一，配置初始電解液并電解；

用高純去離子水配制電解液，在緩沖槽內小電流電解去除重金屬離子，處理后的電解液打入電解槽內開始電解，監測電解液的pH值，當電解液pH值降低至工藝設定值，開始將電解液循環至緩沖槽處理；

步驟二，電解液驅氯并調整pH值，

經過一段時間電解的電解液循環至緩沖槽內，在緩沖槽內補加消耗的氯化鋅量，通氮氣驅出電解液內的游離氯，然后加入氧化鋅、氫氧化鋅、碳酸鋅、堿式碳酸鋅、堿式氯化鋅中的一種或兩種及兩種以上的混合物控制電解液的pH值；

步驟三，驅氯并調整pH值后的電解液經循環泵打入電解槽中繼續電解。

上述步驟一，配置初始電解液的配方為：氯化鋅濃度80～160g/L，氯化鈉濃度為80～140g/L，氯化銨濃度為40～80g/L。

上述步驟二，電解液驅氯并調整pH值，緩沖槽內電解液的pH值控制在2-6，調整pH值后的電解液采用純度99.99％以上鋅片作陽極，高純鋁做陰極，進行小電流電解處理；電解陰極電流密度控制在5～15A/dm2，溫度控制在25～45℃。