鋅電積用新型陽極的研究進展

陶 毅，陳步明，3，黃 惠，3，郭忠誠，3，何亞鵬

(1.昆明理工大學冶金與能源工程學院，云南 昆明 650093；2.云南省冶金電極材料工程技術研究中心，云南 昆明 650106；3.昆明理工恒達科技股份有限公司，云南 昆明 650106)

0 前 言

鋅電積是從硫酸溶液中還原鋅離子，在陰極板上沉積得到高純鋅的過程，陽極板表面發生的主要反應是析氧反應[1](圖1)。為保證電積過程順利進行，通常控制的電沉積條件參數如表1 所示。

表1 電沉積工藝典型參數Table 1 Parameter of electrodeposition process

表2 恒電位下Pb 基稀土合金研究結果[35-40]Table 2 List of results of study on lead base rare earth alloy at constant potential[35-40]

圖1 電沉積鋅過程示意Fig.1 Schematic diagram of zinc electrodeposition process

在過去的幾十年里，電沉積法已經成為制取高純鋅的首選方法，世界上超過85%的鋅是由濕法冶金的電沉積法獲取的[2]。鋅電沉積過程所耗能量占濕法冶金過程總能量的近80%，而硫酸鋅的分解電壓又占了電解電壓的70%[3]，分解電壓下陽極過電位高是造成無用功耗的主要原因。因此，降低陽極析氧反應的過電位是鋅電沉積中節能的主要方向[4]。在鋅電積過程中，陽極材料需要在高酸性、強氧化、鹵素離子和大電流密度的環境中使用。目前，只有Pb-Ag 合金陽極被廣泛應用，這是因為在電積過程中其表面能夠形成保護陽極的氧化鉛層，但在電沉積過程中自然形成的氧化鉛膜黏附性差，容易落入電解液中，增加了溶液電阻，降低了陰極鋅的品質[3]，因此，還需對現有陽極進行改進，使其適應更加苛刻的使用環境。圖2 為統計得出的電解生產金屬陽極材質占比隨時間的變化。由圖2 可以看出，在電沉積陽極板使用方面，鉛合金長期占據著主導地位，但是近年來鈦基和鋁基陽極板所占比例也有所提高。……