锌电积过程中电解质组成和电解参数的电化学研究

硫化物生产锌主要通过焙烧浸出电积工艺进行。锌电解精炼厂80%以上的电力需求来源于电积工艺。重要的是使电解操作尽可能接近最佳操作条件。

当每吨锌的比能耗降至最低时，电解性能最佳。C. Su等人^[1]研究了在锌电积过程中向硫酸锌电解液中加入不同浓度的Mn²⁺和Pb²⁺的影响。

评价了电解液组成和电解操作条件对锌沉积整体性能的影响。实验过程中研究了在Mn²⁺和Pb²⁺存在下，锌离子浓度、酸浓度、电流密度、电解质搅拌和温度等操作参数。

实验室规模的恒电流电解在双壁烧杯中的1000mL溶液中进行，双壁烧杯在所需工作温度下恒温。使用一块纯Al板作为阴极，一块Pb–0.7wt.%Ag合金或Pt板作为阳极。在评估电解质中Pb2+离子的影响期间，还使用Pt板作为阳极。参比电极为Ag/AgCl/KCl（sat）。

实验过程中进行了恒电流极化、动电位极化、循环伏安法和电化学阻抗谱研究来检查阴极行为。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对锌镀层表面进行了表征。

实验结果表明向锌电解质中添加铅离子导致锌沉积的阴极电势和电流效率的增加。添加Mn²⁺导致锌沉积的阴极电势和电流效率降低。

电流密度从45mA cm^-2增加到60mA cm^-2，电解质搅拌从60rpm增加到412rpm，导致阴极电势增加和电流效率降低。温度从35℃升高到45℃导致阴极电位下降。

在使用Pb–0.7%Ag阳极进行短暂的初始电沉积后，锌沉积物中的铅含量高于使用Pt阳极获得的铅含量。还考虑了超过72小时的长沉积期，并且对于Pb²⁺量，锌沉积物中的Pb含量几乎相同。

[1]Su, C.Zhang, W.Ghali, E.Houlachi, G.Electrochemical investigation of electrolyte composition and electrolysis parameters during zinc electrowinning[J].Journal of Applied Electrochemistry, 2017, 47(8).

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