镉对长周期锌电积影响的试验研究

论文摘要

目前,锌的生产主要是通过硫化锌精矿的焙烧-浸出-净化-电积的湿法过程来完成的。锌的电解沉积作为湿法炼锌的主要过程之一,机械化和自动化是现代电锌厂发展的基本要求,而长周期锌电积（电积周期不小于48小时）是实现机械化剥锌的前提。电积液杂质离子的存在是直接关系到长周期锌电积能否顺利进行和锌电积工艺指标的关键。众多冶金工作者对杂质在电积过程中的行为和对电积的影响做了大量的研究工作,其中镉离子对锌电积过程影响不容忽视。本文分析了锌电积过程的热力学、动力学主要杂质对锌电积过程的影响,目前锌电积液除镉的方法,在此基础上对镉离子在锌电积过程中的电化学行为和锌电积过程中主要工艺指标的影响进行了系统的研究。通过常规周期（24h）和长周期（48h）锌电积的实验,分别对镉离子浓度对电积过程中电流效率、电能消耗和电锌质量等主要指标的影响进行了研究。实验结果表明,当镉离子浓度升高或者降低时,其电流效率和电能消耗变化不明显,电流效率基本维持在80%左右,而能耗也基本上在3000 kWh·t-1,上下浮动不大。通过电子探针（EPMA）和扫描电镜（SEM）技术对镉离子的存在对电锌质量的影响做了研究,结果表明电解液中镉离子浓度由0.5mg·L-1上升至2mg·L-1时,电积锌的表面颗粒由小变大,并由相对致密变得相对疏松。对电锌产品进行微区分析结果表明,在长周期电积情况下,当电解液中镉离.子浓度在10mg·-1以下时,电积得到的锌符合国家对锌锭的质量要求,当镉离子浓度超过50mg·L-1时,所得的电锌产品不符合国家标准要求。本文通过对锌电积过程中镉离子的行为及其对长周期锌电积过程中主要指标的影响的试验研究,总结了镉离子对锌电积过程的主要影响,可为以后的深度净化除镉和进一步研究其它杂质离子对长周期锌电积的影响提供一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 锌的概述
• 1.1.1 金属锌的性质和用途
• 1.1.2 锌的主要化合物的性质和用途
• 1.2 炼锌原料和资源情况
• 1.3 锌的生产与市场
• 1.4 锌冶炼工艺
• 1.4.1 火法炼锌
• 1.4.2 湿法炼锌
• 1.4.3 其它炼锌方法
• 1.5 湿法炼锌节能降耗的研究现状
• 1.6 本课题研究内容和意义
• 1.6.1 本课题研究的内容
• 1.6.2 本课题研究的意义
• 第二章 硫酸锌溶液的电积过程
• 2.1 概述
• 2.2 金属电沉积的基本历程和特点
• 2.2.1 金属电沉积的基本历程
• 2.2.2. 金属电沉积过程的特点
• 2.3 锌电积的电极反应
• 2.3.1 电极极化
• 2.3.2 极化曲线
• 2.3.3 阴极反应
• 2.3.4 阳极反应
• 2.4 锌电积过程的动力学和热力学
• 2.4.1 锌电积过程的动力学
• 2.4.2 锌电积过程的热力学分析
• 2.5 锌电积的电流密度及电流效率
• 2.5.1 锌电积的电流密度
• 2.5.2 锌电积的电流效率
• 2.6 锌电积的槽电压与电能消耗
• 2.6.1 锌电积的电能消耗
• 2.6.2 硫酸锌分解电压
• 2.6.3 阴、阳极电阻电压降
• 2.7 本章小结
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验设备
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 电积槽规格
• 3.1.3 电极板
• 3.2 实验试剂及电积液成分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 电积液成分
• 3.3. 实验工艺参数的确定
• 3.3.1 电积液温度
• 3.3.2 电流密度
• 3.3.3 电积液循环制度及方式
• 3.3.4 电积的析出周期
• 3.4 试验方法和步骤
• 第四章 试验结果与讨论
• 4.1 杂质镉对锌电积电流效率和电能消耗的影响
• 4.2 镉在锌电积过程中的行为
• 4.2.1 杂质镉对阴极锌表面形貌的影响
• 4.2.2 沉积锌中镉离子含量分析
• 4.3 镉的去除
• 4.3.1 净化除镉原理
• 4.3.2 一段低温净化除镉
• 4.3.3 二段三段净化除镉
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表论文
• 参考文献