5.1 锌电解液成分及锌电积生产的全部过程 5.2 锌电积过程的理论基础 5.3 锌电解车间的主要生产设备及布置 5.4 锌电解的正常操作 5.5 锌电解生产的主要技术条件与指标分 析 5.6 阴极锌熔铸

  锌的电解沉积是湿法炼锌的最后一个工序，是用电解的 方法从硫酸锌水溶液中提取纯金属锌的过程。

  铅、镉、锡、铋较锌优先放电并在阴极上沉积析出，降 低电锌质量。 铁、铜、钴、镍在阴极上较锌优先析出，降低电锌质量， 在阴极上造成各种“烧板”现象，明显降低电解锌生产的电流 效率从而使产品的电耗增大。 锗、砷、锑严重地降低电流效率和增加电能消耗。锗与锑 共存时危害加剧，锗、锑还会加剧其它杂质的危害。锗、砷、 锑都会使阴极锌起皱，严重时产生蜂窝状或海绵状沉积物，严 重降低电锌质量。向电解液中加入胶质，可不同程度地消除锗 与锑的危害。

  同氢在阴极析出一样，氧在阳极析出也有超电位存在；不 同的时，生产中力求降低氧的超电位已提高电能效率。

  （1）大部分氧在阳极表明产生气泡，并吸附少量的酸和水 逸出电解槽形成酸雾，使设备腐蚀，劳动条件恶化； （2）小部分氧与阳极表面作用，参与形成过氧化铅 （PbO2）阳极膜，形成阳极钝化而起不溶性阳极的作用，并 保护阳极不受腐蚀。（阳极镀膜） （3）一部分氧与溶液中二价锰作用形成高锰酸和二氧化锰， 其反应为： 2MnSO4 3H2O 5O2 ＝ 2HMnO4 2H2SO4 该反应生成的MnO4-使无色硫酸锌溶液变成紫红色。 高锰酸继续与硫酸锰作用：

  锌电积的电解液的主要成份为ZnSO4、H2SO4和H2O， 并含有微量杂质金属铜、镉、钴等的硫酸盐。对于纯硫酸 锌溶液，通以直流电时，发生的电极反应为：

  在实际的电积锌过程中，一定要考虑由极化现象而产生电极 反应的超电压（）对实际析出电位的影响。

  （1） Zn2 → Zn的极化作用很小，故析出锌的超电位可忽略不计； （2） 氢在锌阴极上析出的超电位很大（约1.1V）。

  硫酸锌溶液的电积过程是将已经 净化好的硫酸锌溶液以特殊的比例同废 电解液混合后连续不断地从电解槽的 进液端送入电解槽内。 铅银合金板（含银1％）阳极和压 延铝板阴极，并联交错悬挂于槽内， 通以直流电，在阴极析出金属锌，在 阳极放出氧气。 随着电积的不断进行电解液含锌 量慢慢地减少，而硫酸含量则逐渐增加， 为保证电积条件的稳定，必须不断地 补充新液。 电积一段时间后，提出阴极板， 剥下压延铝板上的析出锌片送往熔铸 工序。

   钾、钠、铝、镁、钙等杂质比锌更负电性，在电积时不 在阴极析出，因此对锌化学成分影响不大。但这类杂质 在富集后会使电解液的粘度和电阻增大而增加电能消耗， 特别是镁。当钙含量过高时，易形成硫酸钙与硫酸锌的 共结晶，造成冷却器和管道的结垢现象，阻塞管道，影 响操作。  锰离子除上述不良影响外，Mn7离子会使砷、锑危害更 严重。但锰还有有益的作用，如生成MnO2对铅阳极有一 定的保护作用，同时能吸附砷、锑、钴，减少他们的 危害。

  阳极上主要有两类反应：一是铅阳极少量氧化溶解；二是 析出氧气。  析出氧的反应：

  因此，在阳极发生的主要是0H-的放电析出氧气的反应，随着反应的 进行溶液中H＋持续不断的增加，从而与硫酸根离子结合形成硫酸，这是锌焙砂浸 出过程中所需要的，保证了整个锌冶金过程的酸平衡。

  生成的MnO2 ，一部分沉于槽底形成阳极泥，一部分 附于阳极表明产生比较致密的MnO2薄膜，保护阳极不受 腐蚀。（Mn1.8g/L） 在 正 常 条 件 下 ， 氧 的 析 出 约 占 阳 极 总 电 流 的 98%， Mn2氧化生成MnO2约占1%。

  首先发生反应（1），铅溶解并生成硫酸铅，由于硫酸铅的溶解度很小， 便开始在阳极表面结晶析出，直到整个硫酸铅膜覆盖整个阳极表面时为止， 然后开始发生反应（4），但因氧的析出超电位较高，所以实际先发生反应 （3）和（2），即铅直接氧化或二价铅离子的再氧化成四价状态，生成二 氧化铅。二氧化铅逐步将硫酸铅膜所替代，此过程为阳极镀膜。 二氧化铅成为做正常阳极反应，即氧析出过程的工作表面。

  综上所述，为了生产高纯度的锌，提高电效、降低电耗， 对净化液中及精矿中的杂质含量严格要求在限度以下 。

  在锌电积过程中，氢气析出不可避免。为了更好的提高锌的电 流效率，必须设法提高氢析出超电压。 氢析出超电压与阴极材料、阴极表面状态、电流密度、 电解液温度、添加剂及溶液成份等因素相关。氢的超电压随

  随着电解液酸度的提高和中性盐浓度的增加而降低，当溶液 中加有铜、锑、铁、钴等大幅度的降低超电压。

  电解液中微量杂质的存在，能改变电极和溶液界面的结 构，直接影响到析出锌的结晶状态，降低电流电效率及电锌 质量。 电解液中的杂质可分为三类：

  2、比锌负电性的杂质：K、Na、Ca、Mg、Al、Mn 3、阴离子：F-、Cl-