1、可编辑ppt1第八章第八章 金属的电解提取与精练金属的电解提取与精练可编辑ppt2本章主要内容：1、概述、概述2、金属电解提取与精炼的化学原理、金属电解提取与精炼的化学原理3、金属电解提取与精炼的工程原理、金属电解提取与精炼的工程原理4、锌的电解提取、锌的电解提取5、铜的电解提取、铜的电解提取6、用电解法制取金属粉末、用电解法制取金属粉末可编辑ppt381 概述一、用途：一、用途：有色金属工业有色金属工业二、分类：二、分类：电解的介质：电解的介质：水溶液电解冶金、熔盐电解冶金水溶液电解冶金、熔盐电解冶金冶金方法：冶金方法：火法冶金、湿法冶金火法冶金、湿法冶金可编辑ppt4v火法冶金：利用高温从
2、矿石提取金属的冶金过火法冶金：利用高温从矿石提取金属的冶金过程。程。v湿法冶金（电解冶金）：利用溶剂，借助于化湿法冶金（电解冶金）：利用溶剂，借助于化学及化工过程，从矿物原料中分离、提取金属学及化工过程，从矿物原料中分离、提取金属的冶金过程。包括：浸出、净化、沉积。的冶金过程。包括：浸出、净化、沉积。可编辑ppt5三、电解冶金的优点 电解冶金具有高的选择性，可获得高纯电解冶金具有高的选择性，可获得高纯金属，能回收有用的金属，因此可处理低品金属，能回收有用的金属，因此可处理低品位的矿物及组分复杂的多金属矿，有利于资位的矿物及组分复杂的多金属矿，有利于资源的综合利用，而且对环境的污染较小，生源的综
3、合利用，而且对环境的污染较小，生产也较易连续化和自动化。产也较易连续化和自动化。可编辑ppt6四、电解冶金的分类四、电解冶金的分类 电解提取、电解精炼电解提取、电解精炼v电解提取：采用不溶性阳极，使经浸出、净电解提取：采用不溶性阳极，使经浸出、净化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极还原，制得纯金属。还原，制得纯金属。v电解精炼：采用可溶性阳极，即以其它方法电解精炼：采用可溶性阳极，即以其它方法(主要是火法冶金主要是火法冶金)炼制的粗金属作为阳极进炼制的粗金属作为阳极进行电解，通过选择性地阳极溶解及阴极沉积，行电解，通过选择性地阳极溶解及阴极沉积，达到分离
4、杂质和提纯金属的目的。达到分离杂质和提纯金属的目的。可编辑ppt7五、电解冶金的特点五、电解冶金的特点 电解冶金中的金属电沉积过程，虽与电镀和化电解冶金中的金属电沉积过程，虽与电镀和化学镀有相同的相同的原理，但生产特点及工艺要求学镀有相同的相同的原理，但生产特点及工艺要求却大不相同。却大不相同。如：电解冶金对金属沉积物的表面质量如：电解冶金对金属沉积物的表面质量(如光洁度如光洁度)及及其与基底的结合力的要求远不及电镀高，但对其纯其与基底的结合力的要求远不及电镀高，但对其纯度要求很严格。而就金属沉积量言，电解冶金的规度要求很严格。而就金属沉积量言，电解冶金的规模远远大于电镀，耗电量较大，能耗和节
5、能问题十模远远大于电镀，耗电量较大，能耗和节能问题十分重要，并成为主要技术经济指标。分重要，并成为主要技术经济指标。可编辑ppt8六、电化学在电解冶金技术中的作用六、电化学在电解冶金技术中的作用v电化学的基本概念和理论：选择电解冶金的电化学的基本概念和理论：选择电解冶金的电极材料、电解液、工艺参数。电极材料、电解液、工艺参数。v电化学的方法及手段：改进生产技术、探索电化学的方法及手段：改进生产技术、探索过程机理。过程机理。v电化学工程的基本知识：设计及优化电解冶电化学工程的基本知识：设计及优化电解冶金的电化学反应器。金的电化学反应器。可编辑ppt982 金属电解提取与精炼的电化学原理金属电解提
6、取与精炼的电化学原理一、阴极过程一、阴极过程二、阳极过程二、阳极过程三、在电解提取与精炼中的传质过程三、在电解提取与精炼中的传质过程可编辑ppt10一、阴极过程v基本过程：金属离子的阴极还原基本过程：金属离子的阴极还原v关键问题：离子的共析和电结晶，不仅决定关键问题：离子的共析和电结晶，不仅决定产物的质量产物的质量(金属沉积物的纯度、结构及性金属沉积物的纯度、结构及性质质)，而且影响生产的技术经济指标，如电流，而且影响生产的技术经济指标，如电流效率和能耗。效率和能耗。可编辑ppt111、不同离子在阴极的共析 金属电解提取与精炼时，电解液中主要存金属电解提取与精炼时，电解液中主要存在三类离子，即
7、待沉积的金属离子、氢离子在三类离子，即待沉积的金属离子、氢离子和杂质离子。和杂质离子。v离子共析的情况：离子共析的情况：（1）金属离子与氢离子的共析；）金属离子与氢离子的共析；（2）待沉积的金属离子与杂质离子的共析。）待沉积的金属离子与杂质离子的共析。v影响离子共析的因素：影响离子共析的因素：可编辑ppt12（1 1）热力学因素：影响离子平衡电极电位的各种因）热力学因素：影响离子平衡电极电位的各种因素。素。（2 2）动力学因素：影响离子析出的过电位的诸因素。）动力学因素：影响离子析出的过电位的诸因素。反应的特点：电子转移步骤的动力学参数（反应的特点：电子转移步骤的动力学参数（、i0等），离子的
8、本性（等），离子的本性（Di、ui)，电结晶的特点。，电结晶的特点。反应的条件：电解液的组成、浓度、温度、电极材反应的条件：电解液的组成、浓度、温度、电极材料的电催化性能、表面性质、电流密度、传质条件料的电催化性能、表面性质、电流密度、传质条件（扩散、对流速度）。（扩散、对流速度）。可编辑ppt13v离子共析时，析出速度之比离子共析时，析出速度之比（1 1）两种离子析出都属于电子转移控制）两种离子析出都属于电子转移控制（2 2）一种离子的析出为电子转移控制，另一种离子）一种离子的析出为电子转移控制，另一种离子为扩散控制。为扩散控制。可编辑ppt14两种金属共同还原的极化曲线两种金属共同还原的极
9、化曲线 id在杂质浓度及溶液流速一定时基本不变，i1可随电位提高增大，极化增大，i1提高，加大，电流效率提高。可编辑ppt15 在实际体系中，每一种离子都不能完全在实际体系中，每一种离子都不能完全保留它单独存在时的性质，即所谓保留它单独存在时的性质，即所谓“理想的理想的非共轭体系非共轭体系”的性质。因此，多种离子共析的性质。因此，多种离子共析时，一般不能根据其单独存在时的极化曲线、时，一般不能根据其单独存在时的极化曲线、还原速度，进行简单地加和，求出它们共析还原速度，进行简单地加和，求出它们共析时的极化曲线及还原速度。时的极化曲线及还原速度。可编辑ppt162、改变离子共析的方法、改变离子共析
10、的方法（1）改变离子浓度）改变离子浓度。增加待沉积的金属离子浓度，减小氢离子和杂质离子浓度，降低它们共析的可能性。（2）使用添加剂或络合剂）使用添加剂或络合剂。如：使用增大氢还原过电位的添加剂，可降低氢共析的可能性。（3）改变电流密度和析出电位）改变电流密度和析出电位。（4）改变传质条件）改变传质条件。如果杂质离子的放电受制于扩散控制，则改变电解液的流速，可改变其极限扩散电流密度。如：提高流速，id增大，杂质共析增加，电流效率降低。可编辑ppt173、金属的电结晶v电镀：对电结晶的表面状态及表面质量、电结晶沉电镀：对电结晶的表面状态及表面质量、电结晶沉积层与基体的结合力要求严格。积层与基体的结
11、合力要求严格。v化学电源：金属负极的充电属于电沉积及电结晶过化学电源：金属负极的充电属于电沉积及电结晶过程，为了使活性物质在充放电过程中反复有效地利程，为了使活性物质在充放电过程中反复有效地利用，则要求过程具有良好的可逆性。用，则要求过程具有良好的可逆性。v电解提取和电解精炼金属：对电结晶表面状态的要电解提取和电解精炼金属：对电结晶表面状态的要求不及电镀高，但由于沉积量大、时间长，电流效求不及电镀高，但由于沉积量大、时间长，电流效率和能耗成为过程的主要技术经济指标，同时也要率和能耗成为过程的主要技术经济指标，同时也要求电结晶平整致密，不产生枝晶和海绵状沉积物，求电结晶平整致密，不产生枝晶和海绵
12、状沉积物，可编辑ppt18二、阳极过程1、不溶性阳极的阳极过程电解液：硫酸盐电解液。阳极：铅及其合金。阳极过程：析氧反应。铅的活化溶解：可编辑ppt19 生成的硫酸铅难溶，覆盖在电极表面使电流减小，生成的硫酸铅难溶，覆盖在电极表面使电流减小，电极电位继续增高，进而发生新的电化学或化学反应，电极电位继续增高，进而发生新的电化学或化学反应，使电极表面层进一步变化：使电极表面层进一步变化：铅电极表面逐渐转变为铅电极表面逐渐转变为PbO2，实际析氧反应是在，实际析氧反应是在PbO2表面进行的。生成的表面进行的。生成的PbO2膜是多孔的，可能脱膜是多孔的，可能脱落，为了提高其稳定性，常加入一些合金元素。
13、落，为了提高其稳定性，常加入一些合金元素。或可编辑ppt202、可溶性阳极的阳极过程v金属的阳极过程：正常的活化溶解、钝化。金属的阳极过程：正常的活化溶解、钝化。v可溶性阳极的阳极溶解：活化溶解，选择性溶解。可溶性阳极的阳极溶解：活化溶解，选择性溶解。v发生选择性溶解的原因：由于待精炼的金属和各种杂发生选择性溶解的原因：由于待精炼的金属和各种杂质的电化学性质不同，因而在阳极过程中溶解的先后质的电化学性质不同，因而在阳极过程中溶解的先后顺序和数量都不相同，即不能均匀地溶解。顺序和数量都不相同，即不能均匀地溶解。v阳极各组分选择性溶解取决于以下因素：阳极各组分选择性溶解取决于以下因素：（1 1）各
14、组分的电化学性质）各组分的电化学性质（2 2）阳极材料的组织与结构）阳极材料的组织与结构（3 3）多价态金属的阳极溶解）多价态金属的阳极溶解可编辑ppt21（1）各组分的电化学性质 包括热力学性质（标准电极电位和含量）和动力学性质（交换电流密度、反应速度常数、传质系数）。电解精炼的原理电解精炼的原理：在理想情况下，即接近可逆的条件下，电位比待精炼金属更正的杂质将不溶解，而留在阳极泥中；电位比待精炼金属更负的杂质将发生阳极溶解，进入电解液，但是却不能在阴极析出，而留在电解液中，从而实现分离杂质，提纯金属的目的。条件：金属溶解的可逆性较高，且待精炼金属与杂质的标准电极电位相差较大。可编辑ppt22
15、（2）阳极材料的组织与结构）阳极材料的组织与结构 在阳极中的待沉积金属及各种杂质的性质和其单独存在时的性质并不完全相同，而与它们形成的聚集态的组织结构有关。机械混合物机械混合物：当杂质的电极电位较负时，它将首先溶解，进入电解液，电极表面余下电位较正的待精炼金属，升高电极电位，直到这种金属发生溶解。当杂质的电极电位较正时，待精炼金属将发生溶解。可编辑ppt23固溶体：具有本身特定的电极电位，数值介于两组分的电极电位之间，并偏向含量较高的组分的电极电位。可编辑ppt24（3）多价态金属的阳极溶解 具有多种价态的金属阳极极化时可能以较低价态溶解 有的文献列举Be、Mg、A1阳极溶解时发现析氢现象，认
16、为由于阳极溶解生成的低价离子具有很强的还原能力，可与水分子发生均相次级反应释出H2。可编辑ppt25 金属的非电化学溶解，如化学溶解、机械剥落也金属的非电化学溶解，如化学溶解、机械剥落也可导致电流效率大于可导致电流效率大于100100。由于各种原因作用，导致高价态金属阳极溶解表现由于各种原因作用，导致高价态金属阳极溶解表现出的表观化合价。出的表观化合价。可编辑ppt263、硫化物阳极的阳极溶解（1）（2）（3）在硫化物阳极上发生析氧及析氯反应，将增大能耗可编辑ppt27三、在电解提取和电解精炼时的传质过程1 1、电解精炼时的传质过程、电解精炼时的传质过程 金属电解精炼时，金属离子由阳极表面溶解
17、进金属电解精炼时，金属离子由阳极表面溶解进入电解液，最后到达阴极表面发生电化学还原反应，入电解液，最后到达阴极表面发生电化学还原反应，一般传质过程是由扩散和自然对流共同完成的。一般传质过程是由扩散和自然对流共同完成的。v扩散：电极表面液层和体相的浓度差所致。阳极表扩散：电极表面液层和体相的浓度差所致。阳极表面附近，金属离子的浓度高于体相；阴极表面附近，面附近，金属离子的浓度高于体相；阴极表面附近，金属离子的浓度低于体相。金属离子的浓度低于体相。可编辑ppt28v对流：由密度差导致。自然对流的方向在阳极附近由对流：由密度差导致。自然对流的方向在阳极附近由上向下，在阴极附近右下向上。上向下，在阴极
18、附近右下向上。v影响自然对流的因素：电流密度和电解液浓度。影响自然对流的因素：电流密度和电解液浓度。当电流密度较低，电解液浓度不高时，密度梯度小，当电流密度较低，电解液浓度不高时，密度梯度小，自然对流的速度也低，仅能形成层流；在电解精炼时，自然对流的速度也低，仅能形成层流；在电解精炼时，由于密度梯度很大，有的文献认为可达到湍流状态。由于密度梯度很大，有的文献认为可达到湍流状态。如：铜电解精炼新鲜电解液在电极表面由上而下的运动，如：铜电解精炼新鲜电解液在电极表面由上而下的运动，而已消耗的电解液则向体相上部运动，有的文献认为而已消耗的电解液则向体相上部运动，有的文献认为可达到湍流状态，并已为示踪原
19、子技术证实。可达到湍流状态，并已为示踪原子技术证实。可编辑ppt29电解精炼槽中的自然对流与浓度分布可编辑ppt302、电解提取槽中的传质过程 金属电解提取时，由于采用不溶性阳极，阳极过金属电解提取时，由于采用不溶性阳极，阳极过程主要为析气电极反应，从而加强了溶液的自然对程主要为析气电极反应，从而加强了溶液的自然对流，因为电解槽中一般无隔膜，阳极析气也可加强流，因为电解槽中一般无隔膜，阳极析气也可加强阴极的传质。当电流密度增大后，对流速度增加，阴极的传质。当电流密度增大后，对流速度增加，扩散层将变薄。扩散层将变薄。阴极析氢更能加强自然对流，使扩散层厚度减小，阴极析氢更能加强自然对流，使扩散层厚
20、度减小，电解槽在更高电流密度下工作，获得较致密的沉积电解槽在更高电流密度下工作，获得较致密的沉积物。物。可编辑ppt31 金属精炼时，阳极附近自然对流的方向是由上金属精炼时，阳极附近自然对流的方向是由上而下，但由于阳极表面常常形成阳极泥，将使自然而下，但由于阳极表面常常形成阳极泥，将使自然对流减弱，而且无法深及阳极泥层中，因此阳极泥对流减弱，而且无法深及阳极泥层中，因此阳极泥层中基本为扩散传质，这将导致传质速度降低。层中基本为扩散传质，这将导致传质速度降低。如果阳极电流密度增大到所溶解的金属离子来如果阳极电流密度增大到所溶解的金属离子来不及向体相迁移时，其浓度增大，如达到过饱和状不及向体相迁移
21、时，其浓度增大，如达到过饱和状态将结晶出来，发生生产中所说的态将结晶出来，发生生产中所说的阳极钝化阳极钝化。为了防止这一现象，应适当降低电流密度和电解液为了防止这一现象，应适当降低电流密度和电解液浓度，同时可适当提高温度。浓度，同时可适当提高温度。可编辑ppt3283 金属电解提取与精炼的工程原理金属电解提取与精炼的工程原理电解冶金的特点：电解冶金的特点：（1 1）“二维的二维的”冶金方法。与电极面积相比，沉积层的冶金方法。与电极面积相比，沉积层的厚度可忽略。厚度可忽略。如：日产如：日产500500吨铜的精炼铜厂，需要吨铜的精炼铜厂，需要2 2105m2的总电极的总电极面积，由悬挂于面积，由悬
22、挂于1500个电解槽中的个电解槽中的50000块阳极和块阳极和50000块阴极提供，车间占地面积块阴极提供，车间占地面积6000m2。（2 2）传质速度缓慢。传质过程基本由自然对流实现，强）传质速度缓慢。传质过程基本由自然对流实现，强质对流作用不大。质对流作用不大。可编辑ppt3383 金属电解提取与精炼的工程原理金属电解提取与精炼的工程原理电解提取精炼必需解决的问题：电解提取精炼必需解决的问题：（1 1）连续地提供新的电解液和排出旧的电解液。）连续地提供新的电解液和排出旧的电解液。（2 2）周期性地更换阴极。）周期性地更换阴极。（3 3）对于电解精炼，周期性提供可溶性阳极，取出残）对于电解精
23、炼，周期性提供可溶性阳极，取出残极，处理阳极泥。极，处理阳极泥。可编辑ppt34一、电极v阴极：可反复使用的始极片、一次性使用的种板。阴极：可反复使用的始极片、一次性使用的种板。始极片：当金属沉积到一定厚度（如始极片：当金属沉积到一定厚度（如2 23mm)3mm)后，即将沉后，即将沉积层剥离，而始极片则可再次使用。积层剥离，而始极片则可再次使用。电解提取锌：纯铝；钴：不锈钢；电解提取锌：纯铝；钴：不锈钢；种板：当金属在其上沉积到一定厚度后即取出熔炼。种板：当金属在其上沉积到一定厚度后即取出熔炼。v为了防止电流分布不均匀性产生的边缘效应，导致枝为了防止电流分布不均匀性产生的边缘效应，导致枝晶的生
24、长，阴极的尺寸应大于阳极尺寸。宽：晶的生长，阴极的尺寸应大于阳极尺寸。宽：90 100cm，长：，长：95 100cm可编辑ppt35一、电极一、电极u阳极：阳极：电解提取：不溶性阳极应根据电解液及电解条件选择。电解提取：不溶性阳极应根据电解液及电解条件选择。要求稳定、耐蚀、可长期使用，并对于阳极过程有良要求稳定、耐蚀、可长期使用，并对于阳极过程有良好的电催化活性，以降低槽压和过电位。好的电催化活性，以降低槽压和过电位。可编辑ppt36电解提取时的不溶性阳极：电解提取时的不溶性阳极：如：硫酸盐介质：铅及其合金；如：硫酸盐介质：铅及其合金；碱性介质：铁及其合碱性介质：铁及其合金阳极；氯化物介质：
25、石墨阳极、金阳极；氯化物介质：石墨阳极、DSADSA电极。电极。电解精炼：当电解精炼：当残极率残极率为为15152020时需更换。残阳极出时需更换。残阳极出槽后除去表面的阳极泥，可熔化再铸成阳极使用。槽后除去表面的阳极泥，可熔化再铸成阳极使用。残极率：电解周期结束时，剩余的残阳极与入槽阳极的残极率：电解周期结束时，剩余的残阳极与入槽阳极的质量百分比。质量百分比。一、电极一、电极可编辑ppt37v电解精炼时采用粗金属铸成的可溶性阳极。宽：80100cm，长：90110cm。典型阳极寿命周期典型阳极寿命周期可编辑ppt38二、电解液二、电解液v酸性电解液：含游离硫酸的硫酸盐溶液。稳定、腐酸性电解液
26、：含游离硫酸的硫酸盐溶液。稳定、腐蚀性低，阳极反应析出的氧无毒且无腐蚀性，电解蚀性低，阳极反应析出的氧无毒且无腐蚀性，电解槽可不密封，结构简单，制造及操作方便。槽可不密封，结构简单，制造及操作方便。v氯化物电解液：电导率虽较高，但腐蚀性强，阳极氯化物电解液：电导率虽较高，但腐蚀性强，阳极反应析出有毒及强腐蚀性氯，电解槽要密封，制造反应析出有毒及强腐蚀性氯，电解槽要密封，制造复杂，使用也不方便，很少采用。复杂，使用也不方便，很少采用。为了改善阴极沉积物的电结晶结构，使之较为均为了改善阴极沉积物的电结晶结构，使之较为均匀致密，在电解液中还常加入一些添加剂，包括各匀致密，在电解液中还常加入一些添加剂
27、，包括各种胶、水玻璃及有机物。种胶、水玻璃及有机物。可编辑ppt39三、工艺参数三、工艺参数电解提取与精炼中需要控制的工艺参数：电解提取与精炼中需要控制的工艺参数：电流密度、电解时间电流密度、电解时间(金属沉积的厚度金属沉积的厚度)、电解温度及、电解温度及电解液的流速、浓度等。电解液的流速、浓度等。（1 1）电流密度：）电流密度：提高电流密度可使生产强度提高，但同时使槽提高电流密度可使生产强度提高，但同时使槽压升高，能耗增大，应选取经济电流密度。压升高，能耗增大，应选取经济电流密度。电流密度过高可能出现枝晶和海绵状沉积物，电流密度过高可能出现枝晶和海绵状沉积物，电流密度过低则可能使电结晶粗大。
28、电流密度过低则可能使电结晶粗大。可编辑ppt40（2 2）电解时间）电解时间 电解冶金时，电解时间应仔细选择。电解冶金时，电解时间应仔细选择。电解时间过短，金属沉积物厚度小，电流效率较电解时间过短，金属沉积物厚度小，电流效率较高，但沉积层不易剥离，而且使得消耗于单位产量高，但沉积层不易剥离，而且使得消耗于单位产量的劳动量增大；电解时间增长，金属沉积物厚度增的劳动量增大；电解时间增长，金属沉积物厚度增加，较易剥离，但金属的化学溶解量及析氢反应可加，较易剥离，但金属的化学溶解量及析氢反应可能增加，使得电流效率降低。能增加，使得电流效率降低。如：锌电解提取时，阴极在电解如：锌电解提取时，阴极在电解2
29、42448h48h后取出剥锌后取出剥锌铜电解提取时，阴极在电解铜电解提取时，阴极在电解4 46d6d后取出后取出可编辑ppt41（3）电解温度）电解温度 提高电解温度使电解液的电导率提高，电极反应提高电解温度使电解液的电导率提高，电极反应的过电位降低，有利于降低槽压和能耗；但是温度升的过电位降低，有利于降低槽压和能耗；但是温度升高也使电解液的腐蚀性增大，并加速沉积金属的化学高也使电解液的腐蚀性增大，并加速沉积金属的化学溶解，使电流效率下降。溶解，使电流效率下降。（4）电解液的流速、浓度）电解液的流速、浓度 在电解提取时，为了使电极反应在恒定的电流密度在电解提取时，为了使电极反应在恒定的电流密度
30、及槽压下进行，应通过连续地加入新电解液，补充消及槽压下进行，应通过连续地加入新电解液，补充消耗的金属离子及其它组分耗的金属离子及其它组分(如添加剂如添加剂)，使电解液的组成，使电解液的组成及浓度趋于稳定和均匀。并通过控制电量来调节电解及浓度趋于稳定和均匀。并通过控制电量来调节电解液的流量。液的流量。可编辑ppt42四、技术经济指标四、技术经济指标槽压、电流效率、直流电耗。可编辑ppt43可编辑ppt44可编辑ppt45五、电解冶金的工艺设备五、电解冶金的工艺设备 电解槽、直流电源、电解液系统、金属剥离机械可编辑ppt46电解槽材质：钢筋混凝土；内衬：铅皮，聚氯乙烯板电解槽材质：钢筋混凝土；内衬
31、：铅皮，聚氯乙烯板槽宽：槽宽：0.21.2m槽深：槽深：1.01.5m槽长：槽长：35m阳极和阴极交替悬挂，不设隔膜。同极距阳极和阴极交替悬挂，不设隔膜。同极距锌电解提取：锌电解提取：606070mm70mm；铜电解精炼：；铜电解精炼：808090mm90mm。阳极数：。阳极数：20205050块。块。可编辑ppt47五、电解冶金的工艺设备五、电解冶金的工艺设备 u供电方式：一个电解槽内并联供电，各个电解槽之供电方式：一个电解槽内并联供电，各个电解槽之间串联供电。间串联供电。u供液方式：单槽供液，多槽串联供液。供液方式：单槽供液，多槽串联供液。u热交换器的使用：热交换器的使用：锌电解提取：强制
32、通风冷却塔或真空蒸发冷冻机对电锌电解提取：强制通风冷却塔或真空蒸发冷冻机对电解液进行集中槽外冷却，使温度保持在解液进行集中槽外冷却，使温度保持在3538。铜电解精炼：石墨加热器加热，使电解液保持在铜电解精炼：石墨加热器加热，使电解液保持在5565。可编辑ppt4884 锌的电解提取锌的电解提取一、引言一、引言 锌是应用最广泛的有色金属之一，世界锌产量中锌是应用最广泛的有色金属之一，世界锌产量中7070以上是通过电解提取法在阴极沉积获得锌。锌不仅以上是通过电解提取法在阴极沉积获得锌。锌不仅主要以电化学方法生产，主要用途也是电化学工程。主要以电化学方法生产，主要用途也是电化学工程。自然界中的锌大多
33、以闪锌矿形式存在自然界中的锌大多以闪锌矿形式存在(ZnS)，且往，且往往与其它元素共生。往与其它元素共生。作为炼锌主要原料的硫化锌精矿，主要含有锌、铁作为炼锌主要原料的硫化锌精矿，主要含有锌、铁和硫，三者含量达和硫，三者含量达90909595，其中硫约，其中硫约3030、锌约、锌约40406060、铁为、铁为2 21212。可编辑ppt49u焙烧：液态化焙烧炉中进焙烧：液态化焙烧炉中进行，温度：行，温度：850900。u焙烧矿：可溶锌占全锌量焙烧矿：可溶锌占全锌量的的9090。u按作业终点控制的酸度：按作业终点控制的酸度：中性浸出、酸性浸出。中性浸出、酸性浸出。u可采用电化学置换法去除可采用电
34、化学置换法去除杂质离子。杂质离子。湿法炼锌的传统流程湿法炼锌的传统流程可编辑ppt50净化后电解液的成分，净化后电解液的成分，g/L可编辑ppt51二、锌电解提取的电极过程二、锌电解提取的电极过程锌电解提取的电化学体系：锌电解提取的电化学体系：u阳极阳极：采用不溶性阳极，Pb-Ag合金u阴极阴极：纯铝u电解液电解液：含H2SO4的ZnSO4总反应总反应：可编辑ppt52 1、阳极过程、阳极过程主反应主反应：副反应副反应：如果阳极表面的如果阳极表面的PbO2存在孔隙或发生脱落，铅阳极存在孔隙或发生脱落，铅阳极基体与基体与H2SO4接触后再度生成接触后再度生成PbSO4，可微溶于电解液，可微溶于电
35、解液，在电解液中可能使在电解液中可能使Pb2含量达到含量达到510g/L，如在阴极析，如在阴极析出，将使锌的纯度降低。出，将使锌的纯度降低。可编辑ppt532 2、阴极过程、阴极过程阴极反应：阴极反应：从热力学分析，析氢更容易，但从动力学因素考虑，从热力学分析，析氢更容易，但从动力学因素考虑，H H2 2在锌电极表面析出的过电位很高，因此，阴极过程在锌电极表面析出的过电位很高，因此，阴极过程主要是锌的析出。主要是锌的析出。锌电解提取的特点：所沉积的金属本身具有抑制氢共锌电解提取的特点：所沉积的金属本身具有抑制氢共析的动力学特点。析的动力学特点。可编辑ppt54三、锌电解提取的工艺控制三、锌电解
36、提取的工艺控制1 1、电极、电极v 不溶性阳极不溶性阳极：含银0.5%1%的Pb-Ag电极，其机械强度、导电率、耐蚀性比纯铅均有所提高。制造工艺：压延、铸造。电极结构：平板式、网栅式。v 阴极：压延铝板，可多次使用的始极片。优点：析氢过电位高，锌沉积层容易剥离，并且具有一定的耐蚀性。v 为使电结晶均匀、致密，阴极表面应平整光洁，为了防止边缘效应形成枝晶，阴极应比阳极稍大，为便于剥锌，阴极边缘还压有聚乙烯塑料条。可增大电极真实表面积，降低真实电流密可增大电极真实表面积，降低真实电流密度及电极质量，但机械强度较差。度及电极质量，但机械强度较差。可编辑ppt552、电解液、电解液 随着电解的进行，电
37、解液中锌含量不断下降，而H2SO4浓度增加，使锌析出的电流效率下降。对于电解提取这种沉积量大，大规模连续生产的电化学工程，保持电解液组成的恒定，是保证生产稳定和技术经济指标先进的条件。需不断向电化学反应器中加入新的电解液（含锌量为120130g/L)和放出废液（含锌量1万万t,以以10%左右的速度增长左右的速度增长l用途用途-青铜轴承，粉末冶金、过滤材料、制造导电、导热材青铜轴承，粉末冶金、过滤材料、制造导电、导热材 料、摩擦材料、催化剂、化学制剂、微电子材料、印料、摩擦材料、催化剂、化学制剂、微电子材料、印 刷电路板、陶瓷电容器、刷电路板、陶瓷电容器、W-Cu 及及Mo-Cu高密度合金高密度合金 、涂料等、涂料等l产品产品-粉体粒度大小、形貌、表面、孔隙、电性能、能量、粉体粒度大小、形貌、表面、孔隙、电性能、能量、分散性及稳定性等。目前国内生产的铜粉粒度一般在分散性及稳定性等。目前国内生产的铜粉粒度一般在 300目以下目以下,达不到超细达不到超细可编辑ppt87矿浆电解制备超细铜粉流程图矿浆电解制备超细铜粉流程图可编辑ppt88超细铜粉平均粒度超细铜粉平均粒度2m，100%3.48m铜粉中铜含量铜粉中铜含量 98.812%
