提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法
2023-06-10 09:26:21
專利名稱：提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法
技術領域：
本發明涉及電解法生產、回收或精鍊金屬的工藝；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，其用量僅次於鐵、鋁、銅，排在金屬用量的第四位。工業生產上普遍採用的方法是硫酸鋅電沉積鋅，目前該方法的電流效率為90士2%，槽電壓為 3. 2士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。採用硫酸鋅電沉積鋅無法通過一次電解獲得高純度產品，需要採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，採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後，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-水體系浸出後除雜電沉積獲得高純鋅的方法，經淨化後的電解液電解可以獲得純度99. 998%的高純鋅，但是電解後溶液需要補充氨後再使用。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製備高純鋅並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2Cr-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C12+H20 = = HC10+HC1HClO == HCl+
表1不同溫度下氯氣和氯化氫在水中的溶解度(g/100gH20)
權利要求
1.一種提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟步驟一，配置初始電解液並電解；用高純去離子水配製電解液，在緩衝槽內小電流電解去除重金屬離子，處理後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，將電解液循環至緩衝槽處理；步驟二，電解液驅氯並調整PH值；經過一段時間電解的電解液循環至緩衝槽內，在緩衝槽內補加消耗的氯化鋅量，通氮氣驅出電解液內的游離氯，然後加入氧化鋅、氫氧化鋅、碳酸鋅、鹼式碳酸鋅、鹼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，驅氯並調整PH值後的電解液經循環泵打入電解槽中繼續電解。
2.如權利要求1所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟一，配置初始電解液；所述的電解液配方為氯化鋅濃度80 160g/L，氯化鈉濃度為80 140g/L， 氯化銨濃度為40 80g/L。
3.如權利要求1所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二，電解液驅氯並調整PH值，緩衝槽內電解液的pH值控制在2-6，調整pH值後的電解液採用純度 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°C。
4.如權利要求1或3所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二包括取250mL電解液於300mL電解槽內電解，控制電解液溫度40°C，陰極和陽極間距km， 控制電解電流2A，電解1小時，電解液pH值由7降低至1，開啟電解液循環泵，將電解液循環至緩衝槽內，將其餘750mL電解液分三次加入電解槽內以相同條件電解，IL電解液經電解後PH值為1 ；在緩衝槽內攪拌加入16. 2g氯化鋅，並以5L/min流速通入氮氣10分鐘，然後向電解液中加入2g氧化鋅，攪拌10分鐘，電解液pH值上升至5 ；開啟IOmA小電流電解1 小時，然後開啟循環泵將電解液打入電解槽內電解，控制電解電流2A，電解1小時後收集鋅產物。
5.如權利要求4所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二中也可以5L/min流速通入氮氣10分鐘後，向電解液中加入2g氫氧化鋅，攪拌10分鐘。
6.如權利要求4所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二中也可以5L/min流速通入氮氣10分鐘後，向電解液中加入5g碳酸鋅，攪拌10分鐘。
7.如權利要求4所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二中也可以5L/min流速通入氮氣10分鐘後，向電解液中加入5g鹼式碳酸鋅 (ZnC03-2Zn (OH) 2-H20)，攪拌 10 分鐘。
8.如權利要求4所述的獲得高純鋅電流效率的方法，其特徵在於所述的步驟二中也可以5L/min流速通入氮氣10分鐘，然後向電解液中加入5g鹼式氯化鋅 (Zn5C12 (OH) 8-H20)，攪拌 10 分鐘。
全文摘要
本發明涉及電解法生產、回收或精鍊金屬的工藝，公開了一種提高氯化鋅電解獲得高純鋅電流效率的方法，包括步驟一、配置初始電解液並電解；二、電解液驅氯並調整pH值；三、驅氯並調整pH值後的電解液經循環泵打入電解槽中繼續電解。本發明解決了電解電流效率低、能耗大等問題。取得了獲得鋅為純度99.995％以上產品，陰極電流效率達到91％以上的有益效果。
文檔編號C25C1/16GK102534659SQ20101061990
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者劉淑萍, 張全生, 張耀平, 曹忠, 李鴻 申請人:上海應用技術學院, 內蒙古神舟矽業有限責任公司