专利名称：提高氯化锌电解获得高纯锌电流效率的方法
技术领域：
本发明涉及电解法生产、回收或精炼金属的工艺；尤其是一种提高氯化锌电解获得高纯锌电流效率的方法。
背景技术：
锌是广泛应用的金属之一，其用量仅次于铁、铝、铜，排在金属用量的第四位。工业生产上普遍采用的方法是硫酸锌电沉积锌，目前该方法的电流效率为90士2%，槽电压为 3. 2士0. 2V，每吨锌的能耗约为3000 3200kWh。降低槽电压和提高电流效率，是降低电沉积锌能耗的重要措施。采用硫酸锌电沉积锌无法通过一次电解获得高纯度产品，需要采取二次电解精炼才能获得高纯度锌，中国专利CN1804132A和CN101338438A提出了一种硫酸盐体系电解精炼锌获得5N 6N高纯锌的方法，但是，以上这些技术方案中，采用二次电解精炼和真空蒸馏方法能耗很大。中国专利CN1093418A提出了一种氯化铵热溶液浸取方法从含锌化合物中电解制锌的方法，该专利研究者发现该体系在长期电解时溶液PH下降，直至有氯气从阳极析出后，继续电解则可能导致阴极无锌析出，为了维持电解持续进行需要加氨水控制PH在4 7,该方法获得锌的纯度99. 90 99. 98%。中国专利CN1247235A提出铵-氨-水体系浸出后除杂电沉积获得高纯锌的方法，经净化后的电解液电解可以获得纯度99. 998%的高纯锌，但是电解后溶液需要补充氨后再使用。以上这两种技术方案的缺点是只能在阴极获得锌产品。本专利申请者提出的专利201010524246. 0申请提供了一种氯化锌电解制备高纯锌并实现氯气回收使用的方法，在进一步的研究中发现，长期电解过程中电解电流效率偏低。氯化锌电解过程中，阳极反应2Cr-2e" = Cl2阳极反应产物氯在水中的溶解度如表1中所示，而溶解在水中的氯在光照条件存在以下反应C12+H20 = = HC10+HC1HClO == HCl+
表1不同温度下氯气和氯化氢在水中的溶解度(g/100gH20)
权利要求
1.一种提高氯化锌电解获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一，配置初始电解液并电解；用高纯去离子水配制电解液，在缓冲槽内小电流电解去除重金属离子，处理后的电解液打入电解槽内开始电解，监测电解液的PH值，当电解液PH值降低至工艺设定值，将电解液循环至缓冲槽处理；步骤二，电解液驱氯并调整PH值；经过一段时间电解的电解液循环至缓冲槽内，在缓冲槽内补加消耗的氯化锌量，通氮气驱出电解液内的游离氯，然后加入氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌、碱式碳酸锌、碱式氯化锌中的一种或两种及两种以上的混合物控制电解液的PH值；步骤三，驱氯并调整PH值后的电解液经循环泵打入电解槽中继续电解。
2.如权利要求1所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤一，配置初始电解液；所述的电解液配方为氯化锌浓度80 160g/L，氯化钠浓度为80 140g/L， 氯化铵浓度为40 80g/L。
3.如权利要求1所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二，电解液驱氯并调整PH值，缓冲槽内电解液的pH值控制在2-6，调整pH值后的电解液采用纯度 99. 99%以上锌片作阳极，高纯铝做阴极，进行小电流电解处理；电解阴极电流密度控制在 5 15A/dm2，温度控制在25 45°C。
4.如权利要求1或3所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二包括取250mL电解液于300mL电解槽内电解，控制电解液温度40°C，阴极和阳极间距km， 控制电解电流2A，电解1小时，电解液pH值由7降低至1，开启电解液循环泵，将电解液循环至缓冲槽内，将其余750mL电解液分三次加入电解槽内以相同条件电解，IL电解液经电解后PH值为1 ；在缓冲槽内搅拌加入16. 2g氯化锌，并以5L/min流速通入氮气10分钟，然后向电解液中加入2g氧化锌，搅拌10分钟，电解液pH值上升至5 ；开启IOmA小电流电解1 小时，然后开启循环泵将电解液打入电解槽内电解，控制电解电流2A，电解1小时后收集锌产物。
5.如权利要求4所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二中也可以5L/min流速通入氮气10分钟后，向电解液中加入2g氢氧化锌，搅拌10分钟。
6.如权利要求4所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二中也可以5L/min流速通入氮气10分钟后，向电解液中加入5g碳酸锌，搅拌10分钟。
7.如权利要求4所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二中也可以5L/min流速通入氮气10分钟后，向电解液中加入5g碱式碳酸锌 (ZnC03-2Zn (OH) 2-H20)，搅拌 10 分钟。
8.如权利要求4所述的获得高纯锌电流效率的方法，其特征在于所述的步骤二中也可以5L/min流速通入氮气10分钟，然后向电解液中加入5g碱式氯化锌 (Zn5C12 (OH) 8-H20)，搅拌 10 分钟。
全文摘要
本发明涉及电解法生产、回收或精炼金属的工艺，公开了一种提高氯化锌电解获得高纯锌电流效率的方法，包括步骤一、配置初始电解液并电解；二、电解液驱氯并调整pH值；三、驱氯并调整pH值后的电解液经循环泵打入电解槽中继续电解。本发明解决了电解电流效率低、能耗大等问题。取得了获得锌为纯度99.995％以上产品，阴极电流效率达到91％以上的有益效果。
文档编号C25C1/16GK102534659SQ20101061990
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者刘淑萍, 张全生, 张耀平, 曹忠, 李鸿 申请人:上海应用技术学院, 内蒙古神舟硅业有限责任公司