[发明专利]一种双电解槽电积提取锌的装置及其应用

说明书

本发明涉及一种双电解槽电积提取锌的装置及其应用，属于湿法冶金技术领域。装置，该装置包括惰性阳极、纯铝或锌阴极、辅助电极Ⅰ、辅助电极Ⅱ、阳极槽、阴极槽、含硫酸电解液和含硫酸锌电解液，阳极槽中装有惰性阳极和含硫酸电解液，阴极槽中装有铝或锌阴极和含硫酸锌电解液，惰性阳极与电源正极连接，纯铝或锌阴极与电源负极连接，阳极槽和阴极槽内还分别设有辅助电极Ⅰ和辅助电极Ⅱ，辅助电极Ⅰ和辅助电极Ⅱ通过导线连接。本装置使用双电解槽，实现了金属锌电积提取过程阴、阳极反应过程的解耦合，即金属锌的阴极沉积和阳极氧析出分别在不同的电解槽进行。

技术领域

本发明涉及一种双电解槽电积提取锌的装置及其应用，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

现代炼锌方法分湿法炼锌和火法炼锌，湿法炼锌由于资源来源广、环境友好和能耗较低等优点，其生产的电锌约占锌总量的80％以上，锌精矿的常规湿法冶炼流程是焙烧→浸出→净化→电积→高纯锌。锌电积用铅基合金做阳极，压延纯铝板做阴极，净化后的硫酸锌/硫酸溶液为电解液，在电场作用下，锌在阴极析出，同时电解液酸度提高，目前工业锌电积中，电解液中的锌的浓度为40-60g/L，硫酸浓度从110-140g/L提高到170-200g/L（铅锌冶金学，科学出版社，2002）。为了解决传统锌电积存在的问题，研究人员研究开发了新的电积工艺，如：Zn-NaClO₄联合电解法；氢气、SO₂气体扩散阳极电积法；甲醇电积法等，但是上述方法存在工业化困难、阴阳极液易混合等诸多问题（材料导报，2008，22（2），86-89）。

在传统的锌电积过程中，阳极发生水的氧化，析出大量的氧气，气体逸出电解槽的液面会夹带大量的硫酸溶液液滴，形成“酸雾”，不仅会对厂房和设备造成腐蚀，而且使操作环境恶化，是当前湿法炼锌厂较难解决的环保问题之一。目前常见的解决办法，一是在电解槽内的液面上覆盖一层泡沫，但是泡沫常造成极板间短路，增加能耗，二是在电解槽上加盖，带来了极板装、出槽作业困难，且不能避免气体外泄。专利ZL 200620053101.6提出用弥散状的圆形或椭圆形状的固体覆盖物防治酸雾。该方法虽然酸雾的产生有所改善，但很难避免酸雾产生。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种双电解槽电积提取锌的装置及其应用。本装置使用双电解槽，实现了金属锌电积提取过程阴、阳极反应过程的解耦合，即金属锌的阴极沉积和阳极氧析出分别在不同的电解槽进行。两个电解槽可以分别独立放置，将氧气析出与锌沉积在空间上彻底分离，可以将所有的氧气析出集中密闭设置，既避免了酸雾现象，也可以收集得到较高纯度的氧气。本发明通过以下技术方案实现。

一种双电解槽电积提取锌的装置，包括惰性阳极1、纯铝或锌阴极2、辅助电极Ⅰ3、辅助电极Ⅱ4、阳极槽5、阴极槽6、含硫酸电解液7和含硫酸锌电解液8，阳极槽5中装有惰性阳极1和含硫酸电解液7，阴极槽6中装有铝或锌阴极2和含硫酸锌电解液8，惰性阳极1与电源正极连接，纯铝或锌阴极2与电源负极连接，阳极槽5和阴极槽6内还分别设有辅助电极Ⅰ3和辅助电极Ⅱ4，辅助电极Ⅰ3和辅助电极Ⅱ4通过导线9连接。

所述辅助电极Ⅰ3和辅助电极Ⅱ4组成均为铅粉或海绵状铅、膨胀剂和阻化剂。

所述膨胀剂为铅粉或海绵状铅质量0.5%～1.0%硫酸钡、铅粉或海绵状铅质量0.5%乙炔黑中的一种或两种混合物。

所述阻化剂为铅粉或海绵状铅质量0.5%木素磺酸盐、铅粉或海绵状铅质量0.5%的松香中的一种或两种混合物。

一种双电解槽电积提取锌的装置的应用，所述阳极槽5中含硫酸电解液7中含有160g/LH₂SO₄，阴极槽6中含硫酸锌电解液8中含有150g/LZnSO₄，在现有技术中常规提取锌的电流密度下进行双电解槽电积，在纯铝或锌阴极2电积得到锌。

上述含硫酸电解液7为阴极槽6中含硫酸锌电解液8通过双电解槽电积锌后得到的硫酸溶液。

（1）应用工艺流程