5 3电解沉积锌的主要设备
5.3电解沉积锌的主要设备
电积锌生产用的电解槽是一种长方形的槽子。一般长1.5～4.5m，宽0.7～1.2m，深1～2.5m。阴、阳极板交错装在电解槽内，出液端有溢流堰和溢流口。各电积锌厂使用的电解槽的大小、数目及制作材料不尽相同，电解槽的数目及 大小是依据选用的电解参数及生产规模确定的。近年来由于采用大阴极板和机 械化剥锌，电解槽的尺寸也随之增大。电解槽按制作材料分类主要有钢筋混凝
土电解槽、塑料电解槽、玻璃钢电解槽等。电解槽的长度由选定的面积电流、
阴极板数量及极间距离而确定；宽度与深度由阴极板面积而确定。油田阀门
同时，为了保证电解液的正常循环，阴极边缘到槽壁的距离一般为60～
100mm，槽深按阴极下缘距槽底400～500mm考虑，以便阳极泥沉于槽底。槽
底为平底型和漏斗型。
图5—4电解槽结构图
1－槽体2－软聚氯乙烯衬里3－溢流堰4－沥青油毛毡
表5—7电解槽的特性
项目
株
洲冶炼
神
冈厂
Ko
kkola
E
cstan
彦
岛厂
Ba
len厂
Tr
ail厂
材质
衬里
长／mm
宽／mm
深／mm
钢
筋混凝土
软
聚氯乙烯
2250
850
145
钢
板
橡
胶
1
氧化挂具
740
7
66
钢
筋混凝土
铅
皮
374
800
钢
筋混凝
土
铅
皮
33
52
78
钢
板
橡
胶
2
850
8
60
钢
筋混凝土
软
塑料
455
123锌合金压铸工艺
钢
筋混凝土
软
塑料
510
150
在我国，大部分电积锌生产工厂采用钢筋混凝土电解槽，外用沥青油毛毡防护，内衬铅皮、软塑料、环氧玻璃钢等。图5—4为内衬软塑料的钢筋混凝土电解槽结构图。这种电解槽具有不变形、不漏电及使用寿命长等优点。但易被电解液腐蚀，因此要求严格的防腐措施。一些工厂使用不需内衬的辉绿岩质的
电解槽，这种电解槽不需任何内衬，外壁也不需防腐，造价较前者低。近年来，还有些工厂使用了全玻璃钢电解槽及钢骨架聚氯乙烯板结构的电解槽，钢骨架
聚氯乙烯板结构的电解槽维修极为方便。
电解槽放置在进行了防腐处理的钢筋混凝土梁上，槽子与梁之间垫以绝缘
瓷砖。槽子之间留有15～20mm的绝缘缝。槽壁与楼板之间留有80～100mm
的绝缘缝。电解槽一般采用水平式配置，每个电解槽单独供液，通过供液溜槽
至各电解槽形成独立的循环系统。
某些工厂电解槽的特性列于表5—7。
5.3.2阳极
锌电积的阳极是不溶阳极，要求具有良好的导电性；在电积过程中能够防 止氧和硫酸的侵蚀，不应含有能溶于电解液的杂质；还应具有一定的机械强度，在电积过程中不致弯曲与扭歪。
目前电积锌使用的阳极有铅银合金阳极、铅银钙合金阳极和铅银钙锶阳极等。我国大部分工厂采用铅银合金（含银0.5％～1％）阳极，其制造工艺简单，但由于含银较高而造价较高。阳极有铸造阳极和
压延阳极。近年来Pb-Ag-Ca （Ag0.25％，Ca0.05％）三元合金阳极和Pb-Ag-Ca-Sr（Ag0.25％，Ca0.059，6～1％，Sr0.05％～0.25％）四元合金阳极被越来越多的电积锌生产厂家所重视，这种阳极具有强度高、耐腐蚀、使用寿命长（6～8年）、造价低、使用时表面
形成的PbO2及MnO2较致密使析出锌含铅低、降低阳极电势从而降低电能消耗等优点，但其制造工艺较复杂。
图5—5阳极
1—导电棒2—极板3—导电头4—吊装孔5—小孔(为减
阳极由极板、导电棒、导电头和绝缘条组成。铅银合金板有压延和铸造两种。压延板强度大，寿命长；铸造板制造方便，重量轻，但寿命较短。板面可
做成平板式或格网式两种。格网阳极与同样尺寸的平板阳极相比，表面积要大，因此在同样大的电流下，格网阳极的电流密度较小，有利于降低氧在阳极上的
超电压，重量轻，但强度较差，易弯曲，且不易清理阳极泥。阳极板的尺寸应
比阴极小些，沉没于电解液中的各边比阴极小20mm为宜，一般尺寸为高
980mm，宽620mm，厚6mm。导电棒为断面12～14×40～46mm的紫铜板，
为使阳极板与棒接触良好，将铜棒酸洗包锡后铸入铅银合金中，再与极板焊接
在一起。这样还可以避免硫酸侵蚀铜棒形成硫酸铜进入电解槽而污染电解液。铸造阳极可将极板与导电棒同时浇铸；压延阳极先铸好棒后再焊接。导电棒端头紫铜露出的部分称为导电头，与阴极或导电板搭接。阳极板的两个侧边装有聚乙烯绝缘条或嵌在导向装置的绝缘条内，可加强极板强度，防止极板弯曲发生接触短路。阳极结构示意图见图5—5。
阳极尺寸由阴极确定，长与宽约小于阴极20ram。一个电解槽所装阳极数比阴极多一片或相等。某些工厂所用阳极特性列于表5—8。
表5—8阳极的特性
特性株
洲冶炼
俄
罗斯某
彦
岛厂
封装盒Tr
ail厂
神
冈厂
Ba
len厂
No
rdenha
阳极板(材质)
尺寸：长／mm
宽／mm
厚／mm
1％
Ag
975
620
6
46
聚
1
％Ag
10
75
65
8.
7
O.
7％Ag
11
64
73
10
O.
75％Ag
15
00
84
21
O.
75％Ag
10
50
61
10
O.
5％Ag
17
05
94
3
12
O.
75％Ag
96
5
规划沙盘55
8
阳极平均寿命为38个月，每吨电锌耗铅为0.7～2kg(含其它铅料)。工作面
积为1.24m2的阳极工作一个月后约损失5.8kg铅。
5.3.3阴极
阴极由极板、导电棒、导电片、提环和绝缘条组成，。极板为纯铝板材。
阴极一般长1020mm，宽600～900mm，厚3～5mm，导电棒由铝浇铸而成，浇
铸时在特制的模子里与极板浇铸相结合。阴极表面要求光滑平整，否则会引起
锌的沉积粗糙与结晶不匀。为减少阴极边缘形成树枝状结晶，阴极要比阳极稍大。导电棒与导电头用螺钉连接，也可用铆接或焊接。焊接导电头的接触电阻
比用螺钉连接要低。导电头一般用厚约5～6mm的紫铜板做成。为了防止阴阳
极短路及析出锌包住阴极周边，造成剥锌困难，阴极板的两边缘各装有聚氯乙
烯或聚丙烯塑料条。在软化温度下与极板粘接，粘接质量好，寿命可达3～4个月。如有塑料条脱落，可返回再粘压一次。
为了适应机械化剥锌的需要，现在有些工厂在电解槽两侧固定有聚氯乙烯
绝缘导向装置，而阴极两边缘不需另外包塑料条。阴极结构示意图见图5—6。
阴极尺寸依生产规模而变化，生产规模较大的工厂，多采用较大的阴极。
一片阴极浸在电解液里面积平均为1.75m2，而多数工厂采用1.0～1.5m2的阴极。目前所建新厂均趋于采用大阴极。各工厂采用的具体阴极尺寸列于表5—9。
一个槽内所装阴极数取决于生产规模及面积电流。大型电解槽所装阴极数已超过100片。
已有一些工厂采用浸没面积为2.5m2以上的所谓“Jumbo”大阴极。比利时Balen电锌厂1969年开始用2.6m2的大阴极。1982年该厂又采用了“Superjumbo”超大型阴极，浸没面积为3.2m2。后又进一步改
进设计所谓Superjumbo Comptact Module（S.C.M）大阴极（3.22m2），为法国Auby炼锌厂采用。三种大阴极电解锌（按10×104t/a计）的特性列于表5—10。
图5—6阴极结构图
表5—9阴极规格
尺寸株
洲冶炼
彦
岛厂
神
亿万像素冈厂
诺
丁汉厂
Tr
ail厂
Ba
len厂
V
esme
长／m 宽／m 面积／m2
厚／m
1.
O
0.
666
1.
15
1
.12
O
.8
1
.7
1.
06
O.
71
1.
3
1.1
22
O.6
1.2
5
1.
520
0.
89
2.
3
1.
745
1.
OO
3.
2
—
—
3
.4
—
从上述比较数据看出，采用大面积阴极以后，同等生产规模的电锌厂所需电解槽数目大为减少，从而减少了厂房面积，减少了工人的装出槽操作及剥锌等机械设备，这样便可以大大节约投资。我国西北铅锌冶炼厂也采用了1.6m2的大阴极。
阴极的平均寿命为18个月，每吨电锌消耗铝板1.4~1.8kg。
表5—10三种大阴极锌电解特性的比较（450A/m2）
项目Jumbo大
型阴极槽
Superju
mbo超大型阴
S.C.M
.超大型阴
每槽装阴极数／片
每个阴极浸没总面积／m2
每槽阴极浸没面积／m2
电解槽数／个
阴极总数／片
单槽日产电解锌量／t··d-1
需要厂房面积／
m2·kt-1·a-1
需要厂房容积／
m3·kt-1·a-1
投资比／％
劳力／(人·h·t-1)
45
2.6
114
204
9180
1.37
49
600
100
1.4
(1+O.4)
8
2×2
12
100
3.2
320
720
7200
3.84
29.7.
400
76
O.8
(O.6+O.2
)
4
1×2
124
3.22
400
58
7192
4.79
23
255
60
O.6
(O.5+O.
1)
2
1×2
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