一种氨性体系下制备电积锌的方法 |
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申请号 | CN201610839562.4 | 申请日 | 2016-09-21 | 公开(公告)号 | CN106319565A | 公开(公告)日 | 2017-01-11 |
申请人 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司; | 发明人 | 王文庆; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种 氨 性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤:将 研磨 后的 氧 化锌矿粉末加入纯氨 水 ,常温常压下装入密闭容器中浸取锌, 浸出 锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到 净化 后的锌氨络合液;对锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌 浆液 ,并对闪蒸气进行回收得 氨水 ;向上述含锌浆液中加入浓 硫酸 ,使其转化为硫酸锌溶液;在 电解 槽 中加入硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基 氯化铵 、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以 铝 合金 板作为 阴极 ,以铅合金板作为 阳极 ,电积,得电积锌。该方法得到的电积锌 质量 高,效率好,能耗低。 | ||||||
权利要求 | 1.一种氨性体系下制备电积锌的方法,其特征在于,包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种氨性体系下制备电积锌的方法技术领域: [0002] 随着锌冶炼工业的发展,硫化锌矿资源日渐枯竭,低品位氧化锌矿资源以及锌二次资源的开发和利用越来越受到人们的重视。目前,氨法处理氧化锌矿工艺,具有净化过程简单、浸出液可循环使用,环境污染小等优点,被广泛应用于制备电积锌中,但是电积锌的过程难以控制,尤其是未添加有效添加剂,阴极电积锌的表面疏松多裂纹,且边界呈枝晶状,极易从阴极脱落,难以剥离成板,不利于工业生产。另一方面,电积锌使用的阳极板机械性能和耐腐蚀性能不是太好,导致其使用寿命短,大大增加了电积锌的生产成本,且电积锌过程中的槽电压和能耗较高,大大限制了该方法的应用。发明内容: [0004] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案: [0005] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0008] (3)向步骤(2)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0010] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银0.2-1.1wt%,钙0-0.15wt%,锶和铝0-0.05wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬1-2wt%,镍1.5-3wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 [0011] 作为上述技术方案的优选,步骤(3)中,所述的硫酸锌溶液中,锌的浓度为80-270g/L。 [0013] 作为上述技术方案的优选,所述铅合金板的制备方法,具体包括以下步骤: [0014] a)在熔炼炉中将铅在370-410℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至540-550℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌 10-20min,降温至500-510℃,静置5-10min,得到合金液; [0016] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板。 [0017] 作为上述技术方案的优选,步骤a)中,所述铅的纯度≥99.9%,银粉的纯度≥99.8%,钙的纯度≥99.5%,铝粉的纯度≥99.5%,锶的纯度≥99.5%。 [0018] 作为上述技术方案的优选,步骤b)中,所述半凝固态铅合金锭的表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃。 [0020] 本发明具有以下有益效果: [0021] 本发明在电解液中添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵作为复合添加剂,并合理控制各组分的用量,可以有效控制晶核的形成速度和生长速度平衡,得到的电沉积层致密、平整、光滑; [0022] 另一方面,本发明在制备铅合金阳极板的过程中,合理控制合金中各组分的用量,并在轧制初始阶段,采用半固态的铅合金锭,其表层已完全凝固,中心部分为半固态组织,并合理调节轧制工艺,使得制得的铅合金阳极板表面的晶体取向随机化并增加了特殊晶界的数量,获得了均匀分布的球状非枝晶组织,本发明制得阳极板用于制备电积锌时,能显著降低阳极板的腐蚀速率,大幅延长阳极板的使用寿命从而降低了电积锌的制备成本。具体实施方式: [0023] 为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。 [0024] 实施例1 [0025] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0026] (1)铅合金阳极板的制备: [0027] a)在熔炼炉中将铅在370℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至540℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌10- 20min,降温至500℃,静置5min,得到合金液; [0028] b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中,待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模,得到半凝固态铅合金锭,其表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃; [0029] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板; [0030] (2)将研磨后的氧化锌矿粉末加入纯氨水,常温常压下装入密闭容器中浸取锌,浸出锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到净化后的锌氨络合液; [0031] (3)对步骤(2)制得的锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌浆液,并对闪蒸气进行回收得氨水,其中,闪蒸条件为:闪蒸温度:90℃,闪蒸压力:0.005MPa; [0032] (4)向步骤(3)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0033] (5)在电解槽中加入步骤(4)所得的硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以铝合金板作为阴极,以铅合金板作为阳极,温度:20℃,电流密度:380A/m2,电积时间:3h,异极距:3cm的条件下电积,得电积锌; [0034] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银0.2wt%,钙0.1wt%,锶和铝0.01wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬1wt%,镍1.5wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 [0035] 实施例2 [0036] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0037] (1)铅合金阳极板的制备: [0038] a)在熔炼炉中将铅在410℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至550℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌10- 20min,降温至510℃,静置10min,得到合金液; [0039] b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中,待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模,得到半凝固态铅合金锭,其表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃; [0040] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板; [0041] (2)将研磨后的氧化锌矿粉末加入纯氨水,常温常压下装入密闭容器中浸取锌,浸出锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到净化后的锌氨络合液; [0042] (3)对步骤(2)制得的锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌浆液,并对闪蒸气进行回收得氨水,其中,闪蒸条件为:闪蒸温度:180℃,闪蒸压力:0.15MPa; [0043] (4)向步骤(3)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0044] (5)在电解槽中加入步骤(4)所得的硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以铝合金板作为阴极,以铅合金板作为阳极,温度:40℃,电流密度:410A/m2,电积时间:5h,异极距:3cm的条件下电积,得电积锌; [0045] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银1.1wt%,钙0.15wt%,锶和铝0.05wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬2wt%,镍3wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 [0046] 实施例3 [0047] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0048] (1)铅合金阳极板的制备: [0049] a)在熔炼炉中将铅在380℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至542℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌10- 20min,降温至505℃,静置6min,得到合金液; [0050] b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中,待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模,得到半凝固态铅合金锭,其表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃; [0051] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板; [0052] (2)将研磨后的氧化锌矿粉末加入纯氨水,常温常压下装入密闭容器中浸取锌,浸出锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到净化后的锌氨络合液; [0053] (3)对步骤(2)制得的锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌浆液,并对闪蒸气进行回收得氨水,其中,闪蒸条件为:闪蒸温度:110℃,闪蒸压力:0.01MPa; [0054] (4)向步骤(3)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0055] (5)在电解槽中加入步骤(4)所得的硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以铝合金板作为阴极,以铅合金板作为阳极,温度:25℃,电流密度:390A/m2,电积时间:3.5h,异极距:3cm的条件下电积,得电积锌; [0056] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银0.4wt%,钙0.05wt%,锶和铝0.02wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬1.2wt%,镍1.8wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 [0057] 实施例4 [0058] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0059] (1)铅合金阳极板的制备: [0060] a)在熔炼炉中将铅在390℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至544℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌10- 20min,降温至510℃,静置7min,得到合金液; [0061] b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中,待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模,得到半凝固态铅合金锭,其表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃; [0062] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板; [0063] (2)将研磨后的氧化锌矿粉末加入纯氨水,常温常压下装入密闭容器中浸取锌,浸出锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到净化后的锌氨络合液; [0064] (3)对步骤(2)制得的锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌浆液,并对闪蒸气进行回收得氨水,其中,闪蒸条件为:闪蒸温度:130℃,闪蒸压力:0.08MPa; [0065] (4)向步骤(3)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0066] (5)在电解槽中加入步骤(4)所得的硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以铝合金板作为阴极,以铅合金板作为阳极,温度:30℃,电流密度:100A/m2,电积时间:4h,异极距:3cm的条件下电积,得电积锌; [0067] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银0.6wt%,钙0.07wt%,锶和铝0.03wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬1.4wt%,镍2.3wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 [0068] 实施例5 [0069] 一种氨性体系下制备电积锌的方法,包括以下步骤: [0070] (1)铅合金阳极板的制备: [0071] a)在熔炼炉中将铅在400℃熔化,加入银粉,开始搅拌,升温至600℃,保温20-30min,然后加入铝粉,开始搅拌,降温至550℃,加入铅钙母合金和铅锶母合金,搅拌10- 20min,降温至500℃,静置8min,得到合金液; [0072] b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中,待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模,得到半凝固态铅合金锭,其表层完全凝固,中心部分为半固态组织,表层中心区域温度为150-230℃; [0073] c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压,总压下量≥70%,得到铅合金阳极板; [0074] (2)将研磨后的氧化锌矿粉末加入纯氨水,常温常压下装入密闭容器中浸取锌,浸出锌氨络合物水溶液经过锌粉还原,除去浸出液中的杂质,得到净化后的锌氨络合液; [0075] (3)对步骤(2)制得的锌氨络合液进行加热后闪蒸脱氨,得到含锌浆液,并对闪蒸气进行回收得氨水,其中,闪蒸条件为:闪蒸温度:160℃,闪蒸压力:0.12MPa; [0076] (4)向步骤(3)所得的含锌浆液中加入浓硫酸进行酸分解,使其转化为硫酸锌溶液; [0077] (5)在电解槽中加入步骤(4)所得的硫酸锌溶液,并添加明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵的混合作为添加剂,以铝合金板作为阴极,以铅合金板作为阳极,温度:35℃,电流密度:400A/m2,电积时间:4.5h,异极距:3cm的条件下电积,得电积锌; [0078] 其中,所述铅合金作为阳极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:银0.8wt%,钙0.11wt%,锶和铝0.04wt%,其余为铅;所述铝合金作为阴极板时,其成分以重量百分比计,包括以下组分:铬1.6wt%,镍2.6wt%,其余为铝;所述明胶、四甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵添加量分别为:0.075g、3mg、2.85mg、1.09mg。 |