[发明专利]一种双槽并行电解提纯金属锌工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种双槽并行电解提纯金属锌工艺，主要用于从工业废渣中回收制备高纯锌。

(二)背景技术

电解精炼工艺由于工艺流程短，设备投资小，电流效率高，电能消耗低而受到广泛的关注。电解槽中的阳极采用可溶性金属时，通过阳极上的金属离子电解进入电解液，不断补充电解液中金属离子由于在阴极析出的消耗。如果金属在阳极上的溶解量与在阴极上析出量不平衡，电解溶液中金属离子的浓度就会发生变化，这种变化随着电解的进行会越来越大，最后导致电解体系的崩溃。通常，可溶性阳极同时发生化学溶解和电化学溶解，其电流效率高于100％，而金属的阴极析出往往伴随着氢气的竞争析出和杂质离子共沉积，金属在阴极沉积的电流效率往往低于100％，因而随着电解的进行，电解液中金属离子的浓度不断提高。

电解槽中的阳极采用不溶性阳极时，阳极反应一般为气体的氧化析出(如氧气、氯气)；电解液中金属离子会随着阴极过程进行而不断降低，因此，不断往电解槽中添加金属离子才能保证较高的电流效率和提纯金属的质量。

Zn²⁺-NH₃-NH₄Cl-H₂O电解液体系在锌金属的湿法冶金领域显示出了极大的潜力。该体系对物料的适应性强，尤其在处理硅、氯、钙等杂质含量高的原料时，直接浸出时只有能与氨形成配合物的金属才能溶解，最常见的杂质铁不能浸出，大大降低净化负担；电积过程中阳极材料采用钌钛阳极，不会对阴极锌产生污染，而且电耗为2400-2600kW h，比传统的硫酸体系节省电耗20％左右，另外，氨-氯化铵体系锌不发生反溶，阴极锌的剥落也简易方便。

(三)发明内容

本发明的目的就是综合不溶性阳极电解槽和熔铸溶解性阳极电解槽的优点，简化工艺过程，提高金属锌的回收率，降低能量消耗，提供一种一种双槽并行电解提纯金属锌工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种双槽并行电解提纯金属锌工艺，电解槽由主精炼槽和副提纯槽组成，所述主精炼槽以需要提纯的锌渣浇铸得到的锌板(通常采用熔融工业废锌渣浇铸的锌板)为阳极、以铝板为阴极，所述副提纯槽以不溶性涂钌钛板(通常是钛板表面涂覆RuO₂，可采用市购商品)为阳极、以铝板为阴极，所述主精炼槽和副提纯槽通过管路连通，以Zn²⁺-NH₃-NH₄Cl-H₂O溶液体系为电解液，同时在主精炼槽和副提纯槽中进行电解反应，于主精炼槽和副提纯槽阴极板上得到提纯后的阴极锌产品；所述电解液中NH₃浓度为1.5～2.5mol/L，NH₄Cl浓度为1.5～2.5mol/L，Zn²⁺浓度为0.3～0.4mol/L。

本发明工艺旨在通过平衡电解精炼过程中溶液的锌浓度，确保电解精炼长期稳定运行，提高金属锌的回收率，采用不溶性阳极和熔铸溶解性阳极双槽并行电解工艺进行工业锌废渣的综合回收。主精炼槽电解液中的锌离子主要来源于阳极锌的溶解；副提纯槽电解液中的锌离子主要来源于主精炼槽，副提纯槽的目的主要是平衡电解液中的锌离子浓度和溶液中的pH，同时提高金属锌的总回收率。

电解过程定期进行检测电解液pH值和氨水的浓度。为了降低氨水的挥发，应在电解槽上方加盖密封装置。定期过滤分离电解槽底部的阳极，以保证阴极锌的质量。其运行周期可为1～6天，即持续电解精炼1～6天后，剥下阴极板表面的锌块，此外，电解精炼过程中还应更换阳极，更换下来的阳极经过清洗、晾干、除去表面附着物，可以重新熔融制成新的阳极板。该主电解精炼过程锌渣中锌金属的回收率为80％左右。

为获得结构致密、表面光滑、杂质含量少的优质锌，所述电解液中还可加入明胶和十二烷基苯磺酸钠作为混合添加剂，明胶添加量为0.1g/L，十二烷基苯磺酸钠添加量为0.05g/L。

所述电解过程可按照本领域常规条件进行，优选的，所述主精炼槽电解过程参数如下：温度30～40℃，同极间距12～14cm，电流密度200～300A/m²，槽电压0.9～1.1V。所述副提纯槽电解过程参数如下：温度30～40℃，同极间距14～16cm，电流密度150～200A/m²，槽电压3.0～3.3V。