重金屬 電流效率 槽電壓

1、6.4.3 電流效率.槽電壓及電能消耗6.4.3.1 電流效率及其影響因素由于陰極之間短路、電解槽漏電、陰極化學(xué)溶解及其它副反應(yīng)會降低電流效率，各工廠的電流效率在89-92%之間。影響電流效率的因素有：電解液中的鋅.酸含量，電解液的溫度，電流密度，電解液的純度，漏電影響，析出周期，添加劑的使用情況。為了提高電流效率，視情況可采取如下措施： 提高電流密度：增大極化、使氫的超電壓增加，定程度上減少其它有害雜質(zhì)的影響.電流密度愈大，則溶液含鋅量必須升高，因而酸度可以增大，溫度可以高些，同時必須加速溶液的循環(huán)量。一般采用的電流密度為350-600A/m2。 控制好電解液溫度：由于電流通過電解槽時，使得

2、溶液溫度升高，電流密度愈大，這種效應(yīng)就愈顯著。各廠電解液 的溫度一般30-40，提高溫度能降低電解液的比電阻，但另方面降低氫的超電壓。對于高電流密度的電解，由于保證了足夠高的氫超電壓，可以使溫度適當(dāng)升高。 加速電解液的循環(huán)：一是保持電解液在槽內(nèi)必須的濃度，二是有足夠好的對流降低擴(kuò)散層厚度。顯然，電流密度的增加，就要求電解液的循環(huán)量加大。循環(huán)流量安下式計算： 控制好電解液成分：電解液含鋅高，有利于擴(kuò)散和提高陰極電流效率。在500-550A/m2的電流密度下，維持電解液鋅45-55g/L.若電解液含鋅低，則硫酸濃度相對增大，使陰極附近的鋅離子濃度發(fā)生貧化現(xiàn)象，造成陰極上析出鋅的反溶解。提高酸度使氫

3、的析出電勢向正方移動，將有利于氫的析出，使電流效率降低。 合理使用添加劑：加入骨膠能抑制枝狀鋅的生長，提高電流效率，但使電阻增加，添加過多還使鋅片發(fā)脆，骨膠應(yīng)控制在0.01-1.0 g/L。實(shí)驗(yàn)證明：在電解液中存在鎳.鈷，添加劑的作用較大，而銅.銻存在時，添加劑的作用較小。6.4.3 電流效率、槽電壓及電能消耗222222OO2.3032.303(lg) (lg()22.3032.303(lg) (lg() ()2OZnZnOHZnZnOZnOHZnRTRTVaaFFRTRTaaFF分(2) 槽電壓 槽電壓就是電解槽內(nèi)相鄰的陰陽極之間的電壓降數(shù)值。一個電解槽的電壓由下列部分構(gòu)成：理論分解電壓(

4、V理)、超電壓()、電解液電阻電壓降(V液)、陰陽極電阻電壓降(V極)、陽極泥電阻電壓降(V泥) 及接觸點(diǎn)電阻電壓降(V接)，即： V槽= V分+V液+V極+V泥+V接=V理+V液+V極+V泥+V接 硫酸鋅的分解電壓V分包括理論分解電壓(V理)與超電壓()即： 可見硫酸鋅的分解電壓與電流密度、電解液溫度及鋅、酸含量等有關(guān)，一般為2.4-2.8V.電解液中的電阻電壓降約0.4-0.6 V; 陰陽極板電阻電壓降，包括板、導(dǎo)電棒、導(dǎo)電頭及接觸點(diǎn)的電阻電壓降, 約0.02V； 陽極泥的電阻電壓降隨著電解的進(jìn)行和陽極泥的增厚而增加，大概在0.12-0.17V之間，并與陽極泥的結(jié)構(gòu).性質(zhì)電流密度有關(guān)。 (

5、3) 電能消耗 濕法煉鋅每生產(chǎn)一噸鋅消耗電能3800-4000kWh，而電積過程占到3000-3500kWh。 計算公式為： W=(實(shí)際消耗的電能/析出鋅產(chǎn)量) =1000V/(q) W-每噸陰極鋅的直流電單耗V-槽電壓q-鋅的電化當(dāng)量，1.22g/(A.h)-電流效率目前各煉鋅廠的電流效率都在902%，槽電壓為3.20.2V，則噸鋅的電耗為3000-3200kWh。根據(jù)1985.1995.和2000年世界各鋅廠的調(diào)查，每噸陰極鋅直流電單耗分別為3181.3191.3203kwh變化不大。這部分能耗占整個生產(chǎn)鋅錠的總能耗的80%左右，占濕法煉鋅成本的20%左右，可見降低每噸陰極鋅直流電單耗是降

6、低生產(chǎn)成本重要的一方面，必須采取一切措施降低槽電壓并努力提高電流效率。6.4.4 鋅電解車間的主要設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)踐 鋅電解車間的主要設(shè)備有：電解槽、陰極、陽極、供電設(shè)備、載流母線、電解液冷卻設(shè)備及剝鋅機(jī)。電解槽電解槽 電解槽按制作材質(zhì)分有：鋼筋混泥土電解槽、塑料電解槽、玻璃鋼電解槽等。 電解槽尺寸：2-4.55m,寬0.8-1.2m, 深1-2.5m，為保證電解液的正常循環(huán)，陰極邊緣到槽壁的距離一般為60-100mm，陰極距槽底400-600mm，以便陽極泥平靜地沉積在槽底。 電解槽內(nèi)裝入的陰極片數(shù)在12-40片。 電解槽的結(jié)構(gòu)圖見6-21。圖圖6-21 電解槽結(jié)構(gòu)圖電解槽結(jié)構(gòu)圖1-槽體 2-軟

7、聚氯乙烯襯里3-溢流堰 4-瀝青油毛氈電解槽一般按行列組合，配置在一個水平上，構(gòu)成供電回路系統(tǒng)。電路按槽與槽串聯(lián).槽內(nèi)電極并聯(lián)的方法連接。一個車間內(nèi)的電解槽的配置原則是:緊湊而便于操作和維修，供電液線路最短，而漏電可能最小。到電極用銅板或鋁板做成，一般連接列與列之間的導(dǎo)電板用銅板，而電解槽至供電所之間的導(dǎo)電板用鋁板。電解車間的直流電來自整流間。整流設(shè)備有汞弧整流器和硅整流器。由于硅整流器的整流效率高（98%），沒有汞毒氣發(fā)生，操作維護(hù)也方便，現(xiàn)在所有工廠均采用硅整流器。6.4.4 鋅電解車間的主要設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)踐陽極陽極 多數(shù)工廠的陽極是Pb-Ag(0.5-1%)合金制成，制造工藝簡單，但由于含

8、銀高而造價較貴；近年來Pb-Ag-Ca(Ag 0.25%, Ca 0.05%)合金陽極、Pb-Ag-Ca-Sr (Ag 0.25%, Ca 0.05-1%, Sr 0.05-0.25%)合金陽極被越來越多的電積生產(chǎn)廠家所重視，這種陽極具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、使用說明長(6-8年)，使用時表面形成的PbO2、MnO2較致密，使析出的鋅含鉛低，降低陽極電位，降低電能消耗，但其制造工藝復(fù)雜。 陽極尺寸由陰極確定，一般長900-1077mm, 寬620-718mm，厚5-6mm，重50-70kg，長與寬約小陰極20mm。圖圖6-22 陽極陽極6.4.4 鋅電解車間的主要設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)踐陰極陰極 陰極由導(dǎo)電板

9、、導(dǎo)電棒、銅導(dǎo)電頭(導(dǎo)電片)和陰極吊環(huán)組成。用壓延純鋁板(99.5%)制成. 陰極一般長1020-1520mm, 寬600-900mm，厚2.5-5mm，重10-12kg，其尺寸通常比陽極的寬10-40mm。 現(xiàn)代電鋅廠采用較低的電流密度(300-400A/m2)，延長剝鋅周期為48h，增大陰極有效面積至1.6、2.3、2.6m2，甚至擴(kuò)大到3.2m2，電解槽尺寸也擴(kuò)大到4.551.232.15m3。圖圖6-23 陰極陰極1-陰極鋁板 2-導(dǎo)電棒 3-導(dǎo)電片4提環(huán) 5-聚乙烯絕緣邊6.4.4 鋅電解車間的主要設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)踐鋅電積時，由于電解液等的電阻而產(chǎn)生叫焦耳熱。雖然電解液通過蒸發(fā)及輻射散熱

10、，但發(fā)熱量仍然要超過散失的熱量因此電解槽內(nèi)的電解液溫度會升高。正常的電積過程必須維持一定的溫度，所以要對電解液進(jìn)行冷卻。電解液的冷卻分兩種，即槽內(nèi)分別冷卻與槽外集中冷卻。目前槽內(nèi)分別冷卻方式已被槽外集中冷卻所代替。此時，槽內(nèi)電解液的循環(huán)速度約比原來增大10倍。目前采用的集中冷卻設(shè)備有強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔與真空蒸發(fā)冷卻機(jī)兩種強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔是使電解液加入電解槽之前，先從上至下通過一個冷卻空塔，在該塔的下部強(qiáng)制鼓風(fēng)，使空氣在與溶液逆流運(yùn)動的過程中，帶走大量蒸發(fā)的水分，達(dá)到降低電解液溫度的目的。設(shè)備構(gòu)造簡單，便與清理塔內(nèi)結(jié)垢。缺點(diǎn)是動力消耗大，受地區(qū)條件限制，同時還受季節(jié)和空氣濕度的限制。6.4.4 鋅電解

11、車間的主要設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)踐冷卻塔 目前采用的集中冷卻設(shè)備有強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔與真空蒸發(fā)冷凍機(jī)兩類。云南金鼎鋅業(yè)云南金鼎鋅業(yè)XMT-50m2圓形空冷塔圓形空冷塔電解液的真空蒸發(fā)冷卻過程，就是將電解液從高位槽通過1.2.3級串聯(lián)的蒸發(fā)器，利用一定壓力的蒸發(fā)從噴嘴中高速噴出，在蒸發(fā)器內(nèi)造成一定的負(fù)壓，使流經(jīng)蒸發(fā)器內(nèi)的電解液在低溫度下沸騰，水的汽化帶走大量熱量，于是流出的電解液溫度下降。蒸發(fā)器內(nèi)的電解液在水量約為加入新電解液量的10%，電解液的溫度從4050攝氏度可降到2935度。由于蒸發(fā)帶走了電解液中的部分水分，這就允許在洗滌鋅渣時多加水，從而可以提高鋅的回收率。電解車間的正常操作主要是出裝槽與剝鋅，過去都是用人工操作，勞