湿法冶金-电沉积--课件

湿法冶金电沉积1ppt课件电解过程电解过程2ppt课件1 概述电解的实质是电能转化为化学能的过程。有色金属的水溶液电解质电解应用在几个方面：（1）从浸出（或经净化）的溶液中提取金属；（2）从粗金属、合金或其他冶炼中间产物（如锍）中提取金属。（3）合金制备。3ppt课件电解过程阴、阳两个电极反应阴极，发生的反应是物质得到电子的还原反应，称为阴极反应。阳极，发生的反应是物质失去电子的氧化反应，称为阳极反应，阳极有可溶与不可溶两种。液相传质过程电迁移对流扩散4ppt课件阴极过程金属电沉积的热力学条件一些基本参数的含义氢的超电位几种阳离子的共同放电阴极沉积产物形貌的影响因素5ppt课件金属电沉积的热力学条件原则上，只要电极电势足够负，任何金属离子都有可能在阴极还原为金属。但溶液中其他离子的存在会导致金属离子不能析出。金属离子在阴极的电沉积顺序还取决于金属离子的活度、溶液pH值、金属离子在溶液中的存在状态、析出金属的形态、溶剂成分、溶液组成等因素。6ppt课件金属离子的阴极还原金属离子的阴极还原周期表中愈靠近左边的金属元素的性质周期表中愈靠近左边的金属元素的性质愈活泼愈活泼，在水溶液中的阴极，在水溶液中的阴极上上还原电沉积的可能性也愈小还原电沉积的可能性也愈小，甚至不可能；愈靠近右边的金属元，甚至不可能；愈靠近右边的金属元素，阴极上还原电沉积的可能性也愈大。素，阴极上还原电沉积的可能性也愈大。在水溶液中，对简单金属离子而言，大致以铬分族元素为界线；在水溶液中，对简单金属离子而言，大致以铬分族元素为界线；位于铬分族左方的金属元素不能在水溶液中的阴极上还原电沉积；位于铬分族左方的金属元素不能在水溶液中的阴极上还原电沉积；铬分族诸元素除铬能较容易地自水溶液中在阴极上还原电沉积外，铬分族诸元素除铬能较容易地自水溶液中在阴极上还原电沉积外，钨钼的电沉积就极困难；位于铬分族右方的金属元素都能较容易地钨钼的电沉积就极困难；位于铬分族右方的金属元素都能较容易地自水溶液中在阴极上还原电沉积出来。自水溶液中在阴极上还原电沉积出来。若通过还原过程生成的不是纯金属而是合金，则由于生成物的活度若通过还原过程生成的不是纯金属而是合金，则由于生成物的活度减小而有利于还原反应的实现。减小而有利于还原反应的实现。若溶液中金属离子以比水合离子更稳定的络合离子形态存在，则由若溶液中金属离子以比水合离子更稳定的络合离子形态存在，则由于析出电位变负而不利电解。于析出电位变负而不利电解。在非水溶液中，金属离子的溶剂化能与水化能相差很大在非水溶液中，金属离子的溶剂化能与水化能相差很大 7ppt课件金属电沉积的影响因素 在金属电沉积过程中，对耗能和电沉积产品质量的影响因素很多：电极电解质溶液组成温度电流密度槽电压阴极氢气的析出8ppt课件 分解电压分解电压1 1理论分解电压 某电解质水溶液，如果认为其欧姆电阻很小而可忽略不计，在可逆情况下使之分解所必须的最低电压，称为理论分解电压。2 实际分解电压 能使电解质溶液连续不断地发生电解反应所必须的最小电压叫作电解质的实际分解电压。显然，实际分解电压比理论分解电压大，有时甚至大很多。实际分解电压=理论分解电压+超电压 电极上有电流通过时所表现的电极电势（I）跟可逆电极电势（r）之间偏差的大小（绝对值），叫做超电势，记作 无论是电解还是电池放电，不可逆电极过程总是使阳极电势升高，阴极电势降低。产生过电势的原因：浓差极化、电化学极化（又称活化极化）和电阻极化9ppt课件槽电压、电流效率和电能效率槽电压、电流效率和电能效率 对一个电解槽来说，为使电解反应能够进行所必须外加的对一个电解槽来说，为使电解反应能够进行所必须外加的电压称为槽电压电压称为槽电压 .ET=EfEER10ppt课件 电流效率电流效率 所谓电流效率，一般是指阴极电流效率，即金属在阴极所谓电流效率，一般是指阴极电流效率，即金属在阴极上沉积的实际量与在相同条件下按法拉第定律计算得出的上沉积的实际量与在相同条件下按法拉第定律计算得出的理论量之比值（以百分数表示）。理论量之比值（以百分数表示）。按照法拉第定律,当通过电解槽的电量为96500库仑时,在阴极上应析出1克当量的电解产物。电流效率达不到 100的主要原因是在电极上存在副反应、已析出的金属反溶和电路的漏电和短路等。电解电位、电流密度、电解液的成分、浓度和温度等11ppt课件电能效率电能效率所谓电能效率，是指在电解过程中为生产单位产量的金属所谓电能效率，是指在电解过程中为生产单位产量的金属理论上所必须的电能理论上所必须的电能W W与实际消耗的电能与实际消耗的电能W W之比值（以百之比值（以百分数表示）分数表示）12ppt课件氢在阴极上的析出氢在阴极上的析出过程过程第一第一个过程个过程水化水化(H3O)+离子的去水化。离子的去水化。(H3O)xH2O+(H3O)+xH2O第第二二个个过过程程去去水水化化后后的的(H3O)+离离子子的的放放电电，结结果果便便有有为为金金属属（电极）所吸附的氢原子生成：（电极）所吸附的氢原子生成：(H3O)+H2OH+H+eH(Me)第三个过程第三个过程吸附在阴极表面上的氢原子相互结合成氢分子：吸附在阴极表面上的氢原子相互结合成氢分子：HHH2(Me)第四个过程第四个过程氢分子的解吸及其进入溶液，由于溶液过饱和的氢分子的解吸及其进入溶液，由于溶液过饱和的原因，以致引起阴极表面上生成氢气泡而析出：原因，以致引起阴极表面上生成氢气泡而析出：xH2(Me)MexH2（溶解）（溶解）xH2（溶解）（溶解）xH2（气体）（气体）13ppt课件氢的析出超电位氢的析出超电位现代认为氢在金属阴极上析出时产生超电位的原因，在于氢离子放电阶段缓慢。氢离子在阴极上放电析出的超电位具有很大的实际意义。就电解水制取氢而言，氢的超电位高是不利的，因为它会消耗过多的电能。但是对于有色金属冶金，诸如锌、铜等的水溶液电解，较高的氢的超电位对金属的析出是有利的。氢的超电位与许多因素有关，主要的是：阴极材料、电流密度、电解液温度、溶液的成分等等，它服从于塔费尔方程式：14ppt课件阳离子在阴极上的共同放电阳离子在阴极上的共同放电阳离子共同放电的条件是：影响因素：金属标准电位、放电离子在溶液中的活度及其析出于电极上的活度、放电时的超电位有关。15ppt课件电结晶过程电结晶过程 在有色金属的水溶液电解过程中，要求得到致密平整的阴极沉积表面。在有色金属的水溶液电解过程中，要求得到致密平整的阴极沉积表面。在在阴阴极极沉沉积积物物形形成成的的过过程程中中，有有两两个个平平行行进进行行的的过过程程：晶晶核核的的形形成成和和晶体的长大。晶体的长大。影响阴极沉积物影响阴极沉积物形貌形貌的主要因素的主要因素 （1 1）电流密度）电流密度 -过电位过电位 （2 2）温度）温度 （3 3）搅拌速度）搅拌速度 (4)(4)氢离子浓度氢离子浓度 （5 5）添加剂）添加剂 另外，电极表面、电解液组成等都会影响。另外，电极表面、电解液组成等都会影响。16ppt课件阳极过程阳极反应阳极钝化可溶阳极与不溶阳极17ppt课件阳极反应阳极反应（1）金属的溶解：Me一zeMez+（在溶液中）（1）（2）金属氧化物的形成：MezH2Oze=Me(OH)z十zH+（2）=MeOz/2zH+z/2H2O（3）氧的析出：2H2O4e=O24H+（3a）或 4OH4e=O22H2O （3b）（4）离子价升高：Mez+neMe(z+n)+(4)（5）阴离子的氧化：2Cl2eCl2 （5）18ppt课件金属的阳极溶解金属的阳极溶解可溶性阳极反应为：MezeMez+，其溶解电位 是：金属溶解电位的大小除与金属本性有关外，还与溶液中该金属离子的活度、金属在可溶阳极上的活度以及该金属的氧化超电位等因素有关。19ppt课件阳极钝化在阳极极化时，阳极电极电位将对其平衡电位偏离，则发生阳极金属的氧化溶解。随着电流密度的提高，极化程度的增大，则偏离越大，金属的溶解速度也越大。当电流密度增大至某一值后，极化达到一定程度时，金属的溶解速度不但不增高，反而剧烈地降低。这时，金属表面由“活化”溶解状态，转变为“钝化”状态。这种由“活化态”转变为“钝化态”的现象，称为阳极钝化现象。阳极的钝化，对金属精炼的可溶性阳极电解过程常常造成困难。但是，在金属硫酸盐溶液以铅作不溶性阳极的电解过程中，由于阳极钝化而在铅表面上形成的二氧化铅薄膜，则有利。为了防止钝化的发生或把钝化了的金属重新活化，常采取一些措施，例如加热、通入还原性气氛、进行阴极极化、改变溶液的pH值或加入某些活性阴离子。20ppt课件不溶阳极不溶阳极作为不溶性阳极，通常采用以下一些材料：（1）具有电子导电能力和不被氧化的石墨（碳）；（2）电位在电解条件下，位于水的稳定状态图中氧线以上的各种金属，其中首先是铂；（3）在电解条件下发生钝化的各种金属，如硫酸溶液中的铅；碱性溶液中的镍和铁。在硫酸溶液中，采用铅或铅银合金作阳极。铅阳极的稳定性较差，含0.0l9mol分数银的铅银合金比较稳定。氧在覆盖着二氧化铅的阳极上的超电位很大；氧在铅银阳极上的超电位较低。21ppt课件电解过程硫酸锌水溶液的电沉积铜的电解精炼22ppt课件电解过程电解过程 如果在未接上电源以前没有任何因素使平衡破坏，那么两个铜电极的平衡电位应该相同。当把电极接上电源以后，电极电位便发生变化，并且在电路中有电流通过。电源的负极向其所连的阴极输入电子，使电极电位向负的方向移动。正极则从其所连的阳极抽走电子，使电极电位向正的方向移动。当电解池电路来接通以前，没有电流通过，并且两个电极的电位相同并都等于e。在电路接通以后，设阴极电位取值K，而阳极电位取值A。这时，在电极上开始有反应进行，其速度决定于阴极电流强度IK和阳极电流强度IA。23ppt课件所用的阳极板为铅银合金板，阴极板为铝板。其总反应为：所用的阳极板为铅银合金板，阴极板为铝板。其总反应为：随随着着电电解解的的进进行行，电电解解液液中中Zn2+含含量量不不断断减减少少，硫硫酸酸浓浓度度不不断断增增大大。因因此此必必须须连连续续地地抽抽出出一一部部分分电电解解液液送送到到浸浸出出工工序序，同同时时要要不不断断地地补补充充已已净净化化的的中中性性浸浸出出液液。阴阴极极上上析析出出的的锌锌每每隔隔一一个个周周期期(一一般般为为24小小时时)取取出出，将将锌锌片片剥剥下下来来送送溶溶铸铸车车间间铸铸成锭。阴极铝板清洗后返回电解槽继续电解成锭。阴极铝板清洗后返回电解槽继续电解。硫酸锌溶液的电沉积硫酸锌溶液的电沉积24ppt课件电沉积基本原理电沉积基本原理1)1)阳极过程：阳极过程：正常电解时阳极反应为：正常电解时阳极反应为：2 2H H2 2O O 4e=O4e=O2 2+4H+4H+E=1.229V E=1.229V 而而 PbPb 2e 2e=PbPb2+2+E=-E=-0.126V0.126V 电电位位更更负负，更更易易溶溶解解。溶溶解解的的PbPb2+2+与与SOSO4 42-2-反反应应，在在阳阳极极表表面面形形成成致致密密的的保保护护膜膜，阻阻止止铅铅板板继继续续溶溶解解。而而且且会会升升高高阳阳极极电电位位。当阳极电位接近当阳极电位接近0.650.65V V时，会有下列反应发生：时，会有下列反应发生：PbPb +2H2H2 2O O 4e 4e=PbOPbO2 2 +4H4H+E=0.655VE=0.655V这样为被覆盖的铅会直接生成这样为被覆盖的铅会直接生成PbOPbO2 2，形成更致密的保护层。形成更致密的保护层。当电位超过当电位超过1.45V1.45V时，溶液中的时，溶液中的PbPb2+2+和和PbSOPbSO4 4也会氧化成也会氧化成PbOPbO2 2。PbPb2 2+2H2H2 2O O 2e 2e=PbOPbO2 2 +4H4H+E=1.45VE=1.45V PbSOPbSO4 4 +2H2H2 2O O 2e 2e=PbOPbO2 2 +H H2 2SOSO4 4 +2H2H+E=1.68VE=1.68V25ppt课件 在在正正常常电电解解时时，阳阳极极电电位位达达到到1.92.01.92.0V V左左右右，所所以以阳阳极极表表面面主主要要覆覆盖盖物物应应为为PbOPbO2 2，所所以以电电解解过过程程中中阳阳极极反反应应主主要要是是分分解解水水放放出出氧氧气气。除除此此之之外外，如如果果电电解解液液中中有有MnMn2+2+、ClCl-等等离离子子时，会发生下列反应：时，会发生下列反应：MnMn2+2+2H2H2 2O O 2e 2e=MnOMnO2 2 +4H4H+E=1.25V E=1.25V MnMn2+2+4H4H2 2O O 5e 5e=MnOMnO4 4-+8H8H+E=1.50VE=1.50V MnOMnO2 2 +2H2H2 2O O 3e 3e=MnOMnO4 4-+4H4H+E=1.71VE=1.71V 2Cl2Cl-2e 2e=ClCl2 2 E=1.35VE=1.35V ClCl-+4H4H2 2O O2e 2e=ClOClO4 4-+8H8H+E=1.39VE=1.39V26ppt课件2 2)阴极过程：阴极过程：(1)(1)锌和氢在阴极上的析出锌和氢在阴极上的析出 电电解解液液中中杂杂质质元元素素的的含含量量很很低低时时，阴阴极极放放电电的的离离子子只只能能是是ZnZn2+2+和和H H+。当当电电解解液液含含Zn50g/lZn50g/l，H H2 2SOSO4 4115g/l115g/l，4040条条件件下下(正正常电解时电解液成分范围内常电解时电解液成分范围内)，电电位位更更正正，更更易易沉沉积积。但但实实际际上上由由于于氢氢离离子子在在金金属属电电极极上上有有很很高高的的超超电电位位，而而锌锌离离子子的的产产电电位位很很小小，所所以以锌锌电电解解的的阴阴极极过过程程主要是主要是ZnZn2+2+的放电。的放电。H H+的的超超电电位位在在不不同同金金属属阴阴极极上上是是不不同同的的，它它服服从从塔塔菲菲尔尔定定律：律：a a为常数，主要取决于阴极材料及表面状态；为常数，主要取决于阴极材料及表面状态；b b为随温度变化的参数，通常为随温度变化的参数，通常0.110.120.110.12范围内。范围内。27ppt课件 当当D DK K=600A/m=600A/m2 2时，时，所以氢离子的析出电位所以氢离子的析出电位E EH H实实=0.0233-1.554=-1.53=0.0233-1.554=-1.53V V而而 一一 般般 金金 属属 的的 超超 电电 位位 在在 0.020.030.020.03之之 间间，所所 以以 E EZnZn实实=-=-0.7656-0.03 0.7656-0.03=-0.7956-0.7956V V。可可见见E EZnZn实实 E EH H实实，所所以以阴阴极极反反应应主要为主要为ZnZn2+2+的放电。的放电。(2)(2)杂质在阴极上的放电析出杂质在阴极上的放电析出 杂杂质质的的析析出出不不仅仅影影响响阴阴极极锌锌的的结结晶晶质质量量，还还影影响响阴阴极极锌锌的的化化学学成成分分。当当溶溶液液中中杂杂质质浓浓度度低低到到一一定定程程度度时时，决决定定析析出出速速度度的的因因素素不不是是析析出出电电位位，而而是是杂杂质质扩扩散散到到阴阴极极表表面面的速度的速度,这时析出速度等于扩散速度。这时析出速度等于扩散速度。28ppt课件 式中式中 J J扩散速度，扩散速度，mol/s;mol/s;D D扩散系数，扩散系数，m m2 2/s;/s;S S电极表面积，电极表面积，m m2 2；C CC C、C Ci i电电极极表表面面及及溶溶液液本本体体内内杂杂质质的的摩摩尔尔浓浓度度，mol/mmol/m3 3；扩散层厚度，扩散层厚度，m m。而每秒钟所带的电量而每秒钟所带的电量 I=I=nFJnFJ (A)n (A)n为摩尔数为摩尔数 电流密度电流密度 当当D DK K足足够够大大时时，电电极极反反应应速速度度足足够够快快，意意味味着着达达到到电电极极表表面面的的离子立即反应并消耗掉，因此可以认为离子立即反应并消耗掉，因此可以认为C CC C0029ppt课件 于是就可以得到极限电流密度于是就可以得到极限电流密度D Dd d：D Dd d=nFDCnFDCi i /极限电流密度极限电流密度D Dd d与电锌中杂质含量的计算：与电锌中杂质含量的计算：例：锌电解液中含铜例：锌电解液中含铜0.0020.002g/lg/l，求求D Dd d和电锌中铜的质量分数。和电锌中铜的质量分数。已已知知：D D总总=500=500A/mA/m2 2，D=0.72D=0.721010-5-5cmcm2 2/s/s，=0.05cm=0.05cm，M MCuCu：63.5463.54，M MZnZn=65.38=65.38，=92%=92%。解解：D Dd d =nFDCnFDCi i /=2 29650096500(0.72(0.721010-5 5)(0.002/63.54)(0.002/63.54)=8.76 =8.761010-4 -4 (A/m(A/m2 2)由由法法拉拉第第定定律律可可知知，在在阴阴极极上上析析出出铜铜和和锌锌的的摩摩尔尔分分数数分分别别与与各各自自的的电电流流密密度度成成正正比比，即即X XCuCuDDCuCu，X XZnZnDDZnZn，而而D DZnZn DD总总，所以，所以X Xuuuu/X/XZnZn=D Dcucu/D/DZnZn=D Dcucu/D/D总总 。30ppt课件 从而可以求得电锌中铜的含量从而可以求得电锌中铜的含量Wt%CuWt%Cu：同样可以求出其它杂质在电锌中的含量。同样可以求出其它杂质在电锌中的含量。31ppt课件2.2.锌电解车间的设备锌电解车间的设备及技术经济指标及技术经济指标 1)1)锌锌电电解解车车间间的的主主要要设设备备有有：电电解解槽槽、阴阴极极、阳阳极极、供供电电设设备、载流母线、冷却电解液的设备及剥锌机等。备、载流母线、冷却电解液的设备及剥锌机等。2)2)技术经济指标技术经济指标(1)(1)电解液成分电解液成分：通常电解液含：通常电解液含Zn5060g/lZn5060g/l，含含H H2 2SOSO4 4为为100100 110 110g/lg/l。(2)(2)电流效率电流效率：目前实际生产中的电流效率约为：目前实际生产中的电流效率约为8893%8893%。=理理论论析析出出锌锌量量实实际际析析出出锌锌量量100100 由由于于实实际际生生产产中中H H+和和杂杂质质元元素素的的放放电电析析出出以以及及锌锌的的二二次次化化学学反反应应：Zn Zn+1/2O1/2O2 2 =ZnOZnO，ZnOZnO +H H2 2SOSO4 4 =ZnSOZnSO4 4 +H H2 2O O和和短短路路、漏漏电电等等原原因因，析析出出的的锌锌量量总总是是小小于于理理论论上上计计算算的的析析出出锌量。锌量。32ppt课件 影响电流效率的因素：影响电流效率的因素：a)a)电解液中的杂质含量：电解液中的杂质含量：铜铜、钴钴、镍镍：电电解解液液中中铜铜含含量量高高时时，析析出出的的锌锌呈呈疏疏松松黑黑色色状状，严严重重时时出出现现孔孔洞洞，降降低低电电流流效效率率。铜铜的的来来源源是是净净液液跑跑滤滤铜铜导导头头和和其其它它铜铜物物料料溶溶解解所所致致。钴钴的的影影响响与与铜铜相相似似，工工业业上上称称为为烧烧板板，产产生生小小黑黑点点和和孔孔眼眼。胶胶的的加加入入可可减减轻轻其其危危害害。镍镍的的行行为为也也相相似似。一一般般电电解解液液中中铜铜、钴钴、镍镍的的含含量量小小于于0.50.5g/lg/l、35g/l35g/l和和1 1mg/lmg/l。AsAs、SbSb、GeGe、SeSe、TeTe：这这些些杂杂质质对对电电沉沉积积危危害害更更大大。电电解解液液 中中 AsAs、SbSb、GeGe的的 含含 量量 要要 低低 于于 0.10.1mg/mg/l l，SeSe和和 TeTe要要 低低 于于0.020.030.020.03g/lg/l。其来源是锌精矿和氧化锌烟尘。其来源是锌精矿和氧化锌烟尘。33ppt课件 这这些些杂杂质质的的危危害害主主要要有有：析析出出锌锌呈呈球球苞苞状状、条条纹纹状状和和疏疏松松状态，也产生有毒的状态，也产生有毒的AsHAsH3 3和和SbHSbH3 3，显著降低电流效率。显著降低电流效率。FeFe、CrCr、PbPb对对电电流流效效率率影影响响不不大大。FeFe会会在在阳阳极极氧氧化化为为FeFe3+3+，阴阴极极上上还还原原为为FeFe2+2+，允允许许铁铁含含量量为为2525mg/mg/l l。CrCr和和PbPb比比ZnZn的的电电位位正正，因因而而会会在在阴阴极极析析出出，影影响响电电锌锌质质量量，但但对对电电流效率影响不大。流效率影响不大。b)b)电解液的温度电解液的温度 电电解解液液的的温温度度高高，则则氢氢的的超超电电位位下下降降，因因而而也也降降低低了了电电流流效效率率。所所以以要要求求在在较较低低的的温温度度(3040)(3040)下下进进行行电电解解。电解过程是放热过程，因此工业上要对电解液进行冷却。电解过程是放热过程，因此工业上要对电解液进行冷却。34ppt课件 c)c)析出锌的状态和析出周期析出锌的状态和析出周期 析析出出表表面面粗粗糙糙意意味味着着表表面面及及增增加加，电电流流密密度度下下降降，也也就就是是降降低低了了氢氢的的超超电电位位，使使电电流流效效率率下下降降。析析出出周周期期过过长长，阴阴极极表表面面粗粗糙糙不不平平整整直直至至长长疙疙瘩瘩，甚甚至至使使阴阴阳阳极极相相互互接接触触，造造成短路，电流效率也会下降。工业上析出周期一般为成短路，电流效率也会下降。工业上析出周期一般为2424h h。35ppt课件槽槽电电压压硫硫酸酸锌锌的的分分解解电电压压 +电电解解液液电电压压降降 +导导电电杆杆、导导电电板板、接接触触点点等等的的电电压压降降。生生产产中中要要力力求求降降低低这这些些无无用用的电压降。的电压降。V V=IR IR=ILIL/S/S=D DK KLL 其其中中为为电电解解液液比电阻。比电阻。提提高高温温度度和和酸酸度度可可使使降降低低，但但同同时时电电流流效效率率也也会会下下降，所以应综合考虑。降，所以应综合考虑。(3)(3)槽电压槽电压36ppt课件(4(4)添加剂的作用与析出锌的质量添加剂的作用与析出锌的质量 析出锌的质量包括化学质量和物理质量。析出锌的质量包括化学质量和物理质量。a)a)化学质量化学质量 化化学学质质量量是是指指锌锌中中杂杂质质含含量量多多少少和和锌锌的的等等级级。电电锌锌中中FeFe、CuCu、CdCd都都易易达达到到要要求求，唯唯有有铅铅不不易易达达到到。所所以以铅铅含含量量是是电电锌锌化化学学质质量量的的关关键键。电电解解液液中中的的铅铅来来自自铅铅阳阳极极的的溶溶解解。促使阳极溶解的因素是电解液中的含氯量和电解液的温度。促使阳极溶解的因素是电解液中的含氯量和电解液的温度。从从实实践践上上看看，MnOMnO2 2与与PbOPbO2 2共共同同形形成成的的阳阳极极膜膜较较坚坚固固。锰锰还还能能使使悬悬浮浮的的PbOPbO2 2粒粒子子沉沉降降而而不不在在阴阴极极析析出出。生生产产中中为为了了降降低电锌含铅，采取定期刷阳极和定期掏槽的措施低电锌含铅，采取定期刷阳极和定期掏槽的措施。37ppt课件 为为了了降降低低含含铅铅量量还还可可添添加加碳碳酸酸锶锶。碳碳酸酸锶锶(SrCOSrCO3 3)在在电电解解液液中中形形成成硫硫酸酸锶锶。它它与与硫硫酸酸铅铅的的结结晶晶晶晶格格几几乎乎一一致致。因因而而形形成成极极不不易易溶溶解解的的混混晶晶沉沉于于槽槽底底。当当用用量量为为0.40.4g/lg/l时时，电电锌中含铅可降至锌中含铅可降至0.00380.0045%0.00380.0045%。缺点是比较昂贵。缺点是比较昂贵。b)b)物理质量物理质量 物物理理质质量量不不好好表表现现为为：产产出出疏疏松松、色色暗暗有有孔孔的的海海绵绵态态锌锌。这这种种锌锌表表面面积积大大，容容易易返返溶溶和和造造成成短短路路，致致使使电电流流效效率显著下降，电能消耗显著增高。率显著下降，电能消耗显著增高。主要原因：电解液中杂质多，氢析出的多。主要原因：电解液中杂质多，氢析出的多。38ppt课件其影响的过程如下：其影响的过程如下：杂杂质质在在阴阴极极析析出出 导导致致氢氢超超电电位位下下降降 更更多多的的氢氢析析出出，析析出出锌锌不不紧紧密密 导导致致阴阴极极层层H H+浓浓度度下下降降，严严重重时时产产生生锌锌的的水水解解，形形成成Zn(OH)Zn(OH)2 2包包在在析析出出锌锌上上，成成为为色色暗暗疏疏松松的的海海绵绵态态锌。锌。锌电解时还加一些土酒石，目的是剥锌容易锌电解时还加一些土酒石，目的是剥锌容易。其原理是：其原理是：K(SbO)CK(SbO)C4 4H H4 4O O6 6+H+H2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O O =Sb(OH)Sb(OH)3 3+H H2 2C C4 4H H4 4O O6 6+KHSO+KHSO4 4 反应生成的反应生成的Sb(OH)Sb(OH)3 3为一种冷胶性质的胶体，它在酸性硫酸为一种冷胶性质的胶体，它在酸性硫酸锌溶液中带正电性，于是移向阴极，并坚固粘在铝板表面锌溶液中带正电性，于是移向阴极，并坚固粘在铝板表面形成薄膜，为易剥锌创造了条件。形成薄膜，为易剥锌创造了条件。39ppt课件铜电解槽40ppt课件铜的电解精炼铜的电解精炼火法精炼产出的精铜品位一般为火法精炼产出的精铜品位一般为99.299.7%，含有，含有0.30.8%的杂质。的杂质。电解精炼的目的是：电解精炼的目的是：(1)降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能，使其达降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求；到各种应用的要求；(2)回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。电解精炼的产品是电铜，按纯度不同可分为电解精炼的产品是电铜，按纯度不同可分为1号铜号铜(Cu99.95%)、2号铜号铜(Cu99.9%)、3号铜号铜(Cu99.7%)、4号铜号铜(Cu99.5%)。41ppt课件电解精炼的理论基础电解精炼的理论基础1.阳极反应阳极反应 阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。式式中中M为为Fe、Ni、Pb、As、Sb等等比比Cu更更负负电电性性的的元元素素。优优先先溶溶解解进进入入电电解解液液，同同时时铜铜也也不不断断地地溶溶解解到到电电解解液液中中。水水和和硫硫酸酸根根离离子子的的反反应应不不可可能能进进行行。金金、银银和和铂铂族族金金属属不不能能进进入入电电解解液液，最最后后进入阳极泥中。进入阳极泥中。42ppt课件2.2.阴极反应阴极反应 阴极上进行的是铜的还原反应。阴极上进行的是铜的还原反应。氢氢的的标标准准电电极极电电位位比比铜铜负负，且且在在铜铜阴阴极极上上的的超超电电位位，使使氢氢的的电电极极电电位位更更负负，所所以以在在正正常常电电解解条条件件下下不不会会析析出出氢氢。电电极极电电位位比比铜铜负负的的元元素素，也也不不能在阴极上析出。能在阴极上析出。43ppt课件铜电解槽铜电解槽1 1进液管；进液管；2 2阴极；阴极；3 3阳极；阳极；4 4出液管；出液管；5 5放液管；放液管；6 6放阳极泥孔放阳极泥孔44ppt课件45ppt课件复联法联接示意图46ppt课件47ppt课件48ppt课件