[實用新型]一種雙電解槽電積提取鋅的裝置

有效

• 申請號: 201720686932.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207244013U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 楊長江;沈慶峰;翟大成
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25C1/16
• 分類號: C25C1/16;C25C7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種雙電解槽電積提取鋅的裝置，屬于濕法冶金技術領域。

背景技術

現代煉鋅方法分濕法煉鋅和火法煉鋅，濕法煉鋅由于資源來源廣、環境友好和能耗較低等優點，其生產的電鋅約占鋅總量的80％以上，鋅精礦的常規濕法冶煉流程是焙燒→浸出→凈化→電積→高純鋅。鋅電積用鉛基合金做陽極，壓延純鋁板做陰極，凈化后的硫酸鋅/硫酸溶液為電解液，在電場作用下，鋅在陰極析出，同時電解液酸度提高，目前工業鋅電積中，電解液中的鋅的濃度為40-60g/L，硫酸濃度從110-140g/L提高到170-200g/L（鉛鋅冶金學，科學出版社，2002）。為了解決傳統鋅電積存在的問題，研究人員研究開發了新的電積工藝，如：Zn-NaClO₄聯合電解法；氫氣、SO₂氣體擴散陽極電積法；甲醇電積法等，但是上述方法存在工業化困難、陰陽極液易混合等諸多問題（材料導報，2008，22（2），86-89）。

在傳統的鋅電積過程中，陽極發生水的氧化，析出大量的氧氣，氣體逸出電解槽的液面會夾帶大量的硫酸溶液液滴，形成“酸霧”，不僅會對廠房和設備造成腐蝕，而且使操作環境惡化，是當前濕法煉鋅廠較難解決的環保問題之一。目前常見的解決辦法，一是在電解槽內的液面上覆蓋一層泡沫，但是泡沫常造成極板間短路，增加能耗，二是在電解槽上加蓋，帶來了極板裝、出槽作業困難，且不能避免氣體外泄。專利ZL 200620053101.6提出用彌散狀的圓形或橢圓形狀的固體覆蓋物防治酸霧。該方法雖然酸霧的產生有所改善，但很難避免酸霧產生。

實用新型內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種雙電解槽電積提取鋅的裝置。本裝置使用雙電解槽，實現了金屬鋅電積提取過程陰、陽極反應過程的解耦合，即金屬鋅的陰極沉積和陽極氧析出分別在不同的電解槽進行。兩個電解槽可以分別獨立放置，將氧氣析出與鋅沉積在空間上徹底分離，可以將所有的氧氣析出集中密閉設置，既避免了酸霧現象，也可以收集得到較高純度的氧氣。本實用新型通過以下技術方案實現。

一種雙電解槽電積提取鋅的裝置，包括惰性陽極1、純鋁或鋅陰極2、輔助電極Ⅰ3、輔助電極Ⅱ4、陽極槽5、陰極槽6、含硫酸電解液7和含硫酸鋅電解液8，陽極槽5中裝有惰性陽極1和含硫酸電解液7，陰極槽6中裝有鋁或鋅陰極2和含硫酸鋅電解液8，惰性陽極1與電源正極連接，純鋁或鋅陰極2與電源負極連接，陽極槽5和陰極槽6內還分別設有輔助電極Ⅰ3和輔助電極Ⅱ4，輔助電極Ⅰ3和輔助電極Ⅱ4通過導線9連接。

所述輔助電極Ⅰ3和輔助電極Ⅱ4組成均為鉛粉或海綿狀鉛、膨脹劑和阻化劑。

所述膨脹劑為鉛粉或海綿狀鉛質量0.5%～1.0%硫酸鋇、鉛粉或海綿狀鉛質量0.5%乙炔黑中的一種或兩種混合物。

所述阻化劑為鉛粉或海綿狀鉛質量0.5%木素磺酸鹽、鉛粉或海綿狀鉛質量0.5%的松香中的一種或兩種混合物。

一種雙電解槽電積提取鋅的裝置的應用，所述陽極槽5中含硫酸電解液7中含有160g/LH₂SO₄，陰極槽6中含硫酸鋅電解液8中含有150g/LZnSO₄，在現有技術中常規提取鋅的電流密度下進行雙電解槽電積，在純鋁或鋅陰極2電積得到鋅。

上述含硫酸電解液7為陰極槽6中含硫酸鋅電解液8通過雙電解槽電積鋅后得到的硫酸溶液。

（1）應用工藝流程

雙電解槽分別稱為陽極槽和陰極槽，陽極槽放置鉛合金或其它類型惰性陽極，陰極槽放置純鋁板或鋅電極，電解槽內分別另外配置輔助電極，兩個電解槽的輔助電極之間通過導線連接。本工藝的電解液可以使用目前工業鋅電積工藝電解液，新電解液從陰極槽進入，電解液中鋅離子濃度降低后，進入陽極槽，酸度提高后，出陽極槽直接進入工業濕法煉鋅的其他工序。陽極槽中的陽極接外接電源的正極，通電后發生氧氣析出反應，陰極槽中的陰極接外接電源的負極，通電后發生金屬鋅的電沉積反應。輔助電極分別發生充電和放電反應，充放電完成后，只需交換即可繼續使用。

具體反應原理如下：

陰極槽中：

Zn²⁺+2e^-→Zn

Pb+SO₄^2--2e^-→PbSO₄

總反應：ZnSO₄+Pb=Zn+PbSO₄

陽極槽中：