1、6.4.3 電流效率.槽電壓及電能消耗6.4.3.1 電流效率及其影響因素由于陰極之間短路、電解槽漏電、陰極化學溶解及其它副反應會降低電流效率，各工廠的電流效率在89-92%之間。影響電流效率的因素有：電解液中的鋅.酸含量，電解液的溫度，電流密度，電解液的純度，漏電影響，析出周期，添加劑的使用情況。為了提高電流效率，視情況可采取如下措施： 提高電流密度：增大極化、使氫的超電壓增加，定程度上減少其它有害雜質的影響.電流密度愈大，則溶液含鋅量必須升高，因而酸度可以增大，溫度可以高些，同時必須加速溶液的循環量。一般采用的電流密度為350-600A/m2。 控制好電解液溫度：由于電流通過電解槽時，使得

2、溶液溫度升高，電流密度愈大，這種效應就愈顯著。各廠電解液 的溫度一般30-40，提高溫度能降低電解液的比電阻，但另方面降低氫的超電壓。對于高電流密度的電解，由于保證了足夠高的氫超電壓，可以使溫度適當升高。 加速電解液的循環：一是保持電解液在槽內必須的濃度，二是有足夠好的對流降低擴散層厚度。顯然，電流密度的增加，就要求電解液的循環量加大。循環流量安下式計算： 控制好電解液成分：電解液含鋅高，有利于擴散和提高陰極電流效率。在500-550A/m2的電流密度下，維持電解液鋅45-55g/L.若電解液含鋅低，則硫酸濃度相對增大，使陰極附近的鋅離子濃度發生貧化現象，造成陰極上析出鋅的反溶解。提高酸度使氫

3、的析出電勢向正方移動，將有利于氫的析出，使電流效率降低。 合理使用添加劑：加入骨膠能抑制枝狀鋅的生長，提高電流效率，但使電阻增加，添加過多還使鋅片發脆，骨膠應控制在0.01-1.0 g/L。實驗證明：在電解液中存在鎳.鈷，添加劑的作用較大，而銅.銻存在時，添加劑的作用較小。6.4.3 電流效率、槽電壓及電能消耗222222OO2.3032.303(lg) (lg()22.3032.303(lg) (lg() ()2OZnZnOHZnZnOZnOHZnRTRTVaaFFRTRTaaFF分(2) 槽電壓 槽電壓就是電解槽內相鄰的陰陽極之間的電壓降數值。一個電解槽的電壓由下列部分構成：理論分解電壓(

4、V理)、超電壓()、電解液電阻電壓降(V液)、陰陽極電阻電壓降(V極)、陽極泥電阻電壓降(V泥) 及接觸點電阻電壓降(V接)，即： V槽= V分+V液+V極+V泥+V接=V理+V液+V極+V泥+V接 硫酸鋅的分解電壓V分包括理論分解電壓(V理)與超電壓()即： 可見硫酸鋅的分解電壓與電流密度、電解液溫度及鋅、酸含量等有關，一般為2.4-2.8V.電解液中的電阻電壓降約0.4-0.6 V; 陰陽極板電阻電壓降，包括板、導電棒、導電頭及接觸點的電阻電壓降, 約0.02V； 陽極泥的電阻電壓降隨著電解的進行和陽極泥的增厚而增加，大概在0.12-0.17V之間，并與陽極泥的結構.性質電流密度有關。 (

5、3) 電能消耗 濕法煉鋅每生產一噸鋅消耗電能3800-4000kWh，而電積過程占到3000-3500kWh。 計算公式為： W=(實際消耗的電能/析出鋅產量) =1000V/(q) W-每噸陰極鋅的直流電單耗V-槽電壓q-鋅的電化當量，1.22g/(A.h)-電流效率目前各煉鋅廠的電流效率都在902%，槽電壓為3.20.2V，則噸鋅的電耗為3000-3200kWh。根據1985.1995.和2000年世界各鋅廠的調查，每噸陰極鋅直流電單耗分別為3181.3191.3203kwh變化不大。這部分能耗占整個生產鋅錠的總能耗的80%左右，占濕法煉鋅成本的20%左右，可見降低每噸陰極鋅直流電單耗是降

6、低生產成本重要的一方面，必須采取一切措施降低槽電壓并努力提高電流效率。6.4.4 鋅電解車間的主要設備及生產實踐 鋅電解車間的主要設備有：電解槽、陰極、陽極、供電設備、載流母線、電解液冷卻設備及剝鋅機。電解槽電解槽 電解槽按制作材質分有：鋼筋混泥土電解槽、塑料電解槽、玻璃鋼電解槽等。 電解槽尺寸：2-4.55m,寬0.8-1.2m, 深1-2.5m，為保證電解液的正常循環，陰極邊緣到槽壁的距離一般為60-100mm，陰極距槽底400-600mm，以便陽極泥平靜地沉積在槽底。 電解槽內裝入的陰極片數在12-40片。 電解槽的結構圖見6-21。圖圖6-21 電解槽結構圖電解槽結構圖1-槽體 2-軟

7、聚氯乙烯襯里3-溢流堰 4-瀝青油毛氈電解槽一般按行列組合，配置在一個水平上，構成供電回路系統。電路按槽與槽串聯.槽內電極并聯的方法連接。一個車間內的電解槽的配置原則是:緊湊而便于操作和維修，供電液線路最短，而漏電可能最小。到電極用銅板或鋁板做成，一般連接列與列之間的導電板用銅板，而電解槽至供電所之間的導電板用鋁板。電解車間的直流電來自整流間。整流設備有汞弧整流器和硅整流器。由于硅整流器的整流效率高（98%），沒有汞毒氣發生，操作維護也方便，現在所有工廠均采用硅整流器。6.4.4 鋅電解車間的主要設備及生產實踐陽極陽極 多數工廠的陽極是Pb-Ag(0.5-1%)合金制成，制造工藝簡單，但由于含

8、銀高而造價較貴；近年來Pb-Ag-Ca(Ag 0.25%, Ca 0.05%)合金陽極、Pb-Ag-Ca-Sr (Ag 0.25%, Ca 0.05-1%, Sr 0.05-0.25%)合金陽極被越來越多的電積生產廠家所重視，這種陽極具有高強度、耐腐蝕、使用說明長(6-8年)，使用時表面形成的PbO2、MnO2較致密，使析出的鋅含鉛低，降低陽極電位，降低電能消耗，但其制造工藝復雜。 陽極尺寸由陰極確定，一般長900-1077mm, 寬620-718mm，厚5-6mm，重50-70kg，長與寬約小陰極20mm。圖圖6-22 陽極陽極6.4.4 鋅電解車間的主要設備及生產實踐陰極陰極 陰極由導電板

9、、導電棒、銅導電頭(導電片)和陰極吊環組成。用壓延純鋁板(99.5%)制成. 陰極一般長1020-1520mm, 寬600-900mm，厚2.5-5mm，重10-12kg，其尺寸通常比陽極的寬10-40mm。 現代電鋅廠采用較低的電流密度(300-400A/m2)，延長剝鋅周期為48h，增大陰極有效面積至1.6、2.3、2.6m2，甚至擴大到3.2m2，電解槽尺寸也擴大到4.551.232.15m3。圖圖6-23 陰極陰極1-陰極鋁板 2-導電棒 3-導電片4提環 5-聚乙烯絕緣邊6.4.4 鋅電解車間的主要設備及生產實踐鋅電積時，由于電解液等的電阻而產生叫焦耳熱。雖然電解液通過蒸發及輻射散熱

10、，但發熱量仍然要超過散失的熱量因此電解槽內的電解液溫度會升高。正常的電積過程必須維持一定的溫度，所以要對電解液進行冷卻。電解液的冷卻分兩種，即槽內分別冷卻與槽外集中冷卻。目前槽內分別冷卻方式已被槽外集中冷卻所代替。此時，槽內電解液的循環速度約比原來增大10倍。目前采用的集中冷卻設備有強制通風冷卻塔與真空蒸發冷卻機兩種強制通風冷卻塔是使電解液加入電解槽之前，先從上至下通過一個冷卻空塔，在該塔的下部強制鼓風，使空氣在與溶液逆流運動的過程中，帶走大量蒸發的水分，達到降低電解液溫度的目的。設備構造簡單，便與清理塔內結垢。缺點是動力消耗大，受地區條件限制，同時還受季節和空氣濕度的限制。6.4.4 鋅電解

11、車間的主要設備及生產實踐冷卻塔 目前采用的集中冷卻設備有強制通風冷卻塔與真空蒸發冷凍機兩類。云南金鼎鋅業云南金鼎鋅業XMT-50m2圓形空冷塔圓形空冷塔電解液的真空蒸發冷卻過程，就是將電解液從高位槽通過1.2.3級串聯的蒸發器，利用一定壓力的蒸發從噴嘴中高速噴出，在蒸發器內造成一定的負壓，使流經蒸發器內的電解液在低溫度下沸騰，水的汽化帶走大量熱量，于是流出的電解液溫度下降。蒸發器內的電解液在水量約為加入新電解液量的10%，電解液的溫度從4050攝氏度可降到2935度。由于蒸發帶走了電解液中的部分水分，這就允許在洗滌鋅渣時多加水，從而可以提高鋅的回收率。電解車間的正常操作主要是出裝槽與剝鋅，過去都是用人工操作，勞