电解车间工艺培训课件.ppt

目 录 锌电解沉积的基本概念 电流效率，槽电压及电能消耗 杂质对电解沉积过程的影响 电解沉积的操作实践 电解沉积过程的主要技术经济指标 电解沉积的质量控制 第一节 锌电解沉积的基本概念 一、锌电解沉积的一般概念 电解沉积锌的过程是：将已经净化的硫酸锌溶液（即新液），连续不断地从电解槽的进端送入电解槽中，以铅银合金板做阳极，压延铝板做阴极，当通过直流电时，阴极上析出金属锌，阳极上放出氧气，随着过程的不断进行，电解液中的含锌量不断减少，硫酸含量不断增加。这种经过电解沉积后的电解液，叫做废电解液，它连续不断的从电解槽的出液端溢出，一部分送往浸出工序，其余部分在电解系统循环，阴极上析出的锌每隔一定周期（我车间为48小时）取出来，将锌片剥下送去熔化铸锭，成为锌成品。阴极铝板经过平整清刷后，再装入电解槽中继续进行电解沉积。 1、按采用的技术条件不同，锌电解过程一般可分为三种方法： （1）、低酸低电流密度法，采用300~400A/m2的电流密度和含硫酸100~130g/l的电积液； （2）、中酸中电流密度法，采用400~600A/m2的电流密度和含硫酸130~200g/l的电积液； （3）、高酸高电流密度法，采用600~1000A/m2的电流密度和含硫酸200~300g/l的电积液； 三种方法原理是一样的，只不过是所用的电流密度和电积液酸度有较大差别而已。增加电流密度，可提高电积槽的锌产量，但电积液必须除去更多的热量，纯度要求也更严格。过去采用低酸低电流密度法的电锌厂较普遍，但它限制了生产过程的强化。因此，现在的电锌厂多使用中酸中电流密度法，在操作良好的条件下，可以获得高于90%的电流效率。采用高酸高电流密度法的电锌厂必须在高锌含量下作业，以保证溶液中的酸锌比高于足以避免析出锌反溶的程度，返回的废液由于含酸高，更容易溶解焙砂中的铁酸锌。 二、电离的概念 除金属及熔融的盐和碱是电流的良导体外，酸、碱和盐的水溶液也能导电。根据电离理论：当酸、碱和盐（统称电解质）溶于水中时，它们的分子或多或少地离解成带电荷的离子，这种离解过程叫电离。每一种电解质都能电离出带正电荷的正离子和带负电荷的负离子，所有正离子所带正电荷的总和与所有负离子所带负电荷的总和相等。因此，整个溶液仍然保持电中性。但电流通过溶液时，溶液中的正离子和负离子各自开始向彼此相反的方向移动：正离子移向阴极，负离子移向阳极。它们在电极上失去电荷（放电），实现了离子导电，放电后的离子变成中性原子或原子团。 三、锌电解沉积过程的阴阳极反应 假设电解液中无其它杂质，我们的电解液是纯净的硫酸锌水溶液，则在电解液中就仅仅存在硫酸锌（ZnSO4 ）、硫酸（H2SO4 ）和水（H2O ）。根据电离理论，它们发生如下电离反应： ZnSO4 Zn2++SO42- H2SO4 2H++SO42- H2 O H++OH- 当通过直流电时，带正电荷的锌离子（ Zn2+），接受2个电子（放电）变成中性锌原子，在阴极上以结晶状态析出： Zn2+ + 2e = Zn 同样，带负电荷的氢氧根离子（OH-）移向阳极，在阳极上失去2个电子（放电）放出氧气。 2OH- - 2e = H2O + 1/2O2 这样便可把电解沉积的过程列成如下反应方程式： 在阴极： Zn2++ SO42- +2e = Zn+ SO42- 在阳极： 2H++ 2OH- - 2e = 2H++ H2O + 1/2O2 总的反应式为： ZnSO4 + H2O= Zn+ H2SO4 + 1/2O2 1、阴极反应 在电解液中，带正电荷的正离子，除锌离子外，还有氢离子，它也有可能与锌离子一样，在阴极上得到两个电子（放电）析出氢气，因而有如下两个反应： Zn2+ + 2e = Zn 2H+ + 2e = H2 在两个放电反应中，究竟哪一种离子优先放电，由以下几个因素决定： （1）它们在电位序中的相对位置，具有较大正电性的离子较易在阴极放电析出。 （2）它们在溶液中的离子浓度。 （3）电解沉积时组成的阴极材料。 由电位序表可看出： 氢的标准电极电位H2/2H+为 +0.000 (V） 锌的标准电极电位Zn/Zn2+为 -0.763（V） 因此，在阴极上应该是氢优先放电析出，但实际上，由于氢离子在各种不同金属材料的阴极上析出时的析出电位，要比它的电极电位