[发明专利]络合物电解制锌

说明书

本发明涉及湿法炼锌的一种新方法，即是将含锌原料制成锌氨络合物再进行电解制锌的方法。    

目前世界各国的湿法炼锌都是锌盐电解法，即以硫酸盐、氯化物或锌酸盐的溶液进行电解。工业生产均采用硫酸锌电解，氯化锌电解尚处在研究阶段，而锌酸盐电解由于是在强碱性条件下进行，只能得到海绵状锌粉而得不到阴极锌。本发明者之一曾于1989年研究成功用锌氨络合物进行电解制锌的新工艺，并获得了中国发明专利，专利号为CN89102917.6。随着研究工作的深入发展，现提出比上述专利适应范围更广、工艺更简单、收率更高，更有利于工业化生产的新工艺。

本发明是用氯化铵热溶液浸取含氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌及金属锌的矿物或工业废副产物，使锌成为锌氨络合物溶液，对溶液中所含铁、铜、铬、镉、镍等杂质，不用除铁，只需用锌粉置换铜、铅、镉、镍后，在NH₄Cl—NH₄OH体系中电解，便能得到高质量的阴极锌。

本发明用的氯化氨溶液浓度为20～40％重量份，反应温度为55～125℃，除杂质净化后在电解液中加入氨水，使之在NH₄ Cl—NH₄OH体系中进行电解，控制PH值4-7，温度40-85℃，电流密度200-800A/m²，槽电压2.6-3.1V。

以下详细地阐述本发明与上述专利(CN89102917.6)不同点：

1，原料广泛，本发明不但适用于含氧化锌、氢氧化锌及碳酸锌的原料，而且也适用于含金属锌的原料。各种原料与氯化铵的反应式如下：

    

    

    

    

即这些形态的锌在与氯化铵反应时，均生成Zn(NH₃)₂Cl₂络合物。

2，浸取氯化铵溶液浓度范围、反应温度范围及锌浸出率有明显提高。本发明提出的氯化铵溶液浓度为20-40％，反应温度为55-125℃，锌浸出率达90％以上。对于不同的原料反应温度可作不同的选择，对氧化物或氢氧化物，反应温度可控制在100℃以下，而对于碳酸锌矿物或金属锌渣，反应温度应在100℃以上，否则反应时间长，锌收率低。

3，净化过程无需除铁。在传统的硫酸锌溶液电解工艺中，除铁十分必要。因为存在于溶液中的三价铁离子会在阴极上还原成两价铁离子和金属铁，而两价铁又会在阳极中氧化成三价铁离子，因此铁的存在会影响阴极锌的质量，同时浪费电能。而本发明是用氯化铵溶液浸取，溶液呈中性，三价铁不会进入溶液，只有少量两价铁进入溶液，在电解时，两价铁离子在阳极上氧化成三价铁后立即水解成Fe(OH)₃沉淀析出，因而不会再被阴极还原，对电解锌质量没有明显影响，也不浪费电能。

4，电解是在NH₄Cl—NH₄OH体系中进行。若电解是在NH₄Cl体系中进行，我们发现，在这样的条件下电解，能维持的时间不长，当电析出的锌为浸出锌的一半左右时，溶液PH下降，如继续电解便有氯气产生，电流效率下降。此时的电解已经不是络合物在电解而变为氯化锌电解，因为络合物电解时是发生如下反应：

阴极：

阳极：

溶液中：

此反应没有氯气产生，PH也不会下降，而氯化锌电解时则发生如下反应：