(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111394750 A(43)申请公布日 2020.07.10
(21)申请号 202010325637.3(22)申请日 2020.04.23
(71)申请人 白银原点科技有限公司
地址 730900 甘肃省白银市白银区高科技
园科技企业孵化器513(72)发明人 申鸿志
(74)专利代理机构 成都弘毅天承知识产权代理
有限公司 51230
代理人 赖林东(51)Int.Cl.
C25C 1/16(2006.01)C25C 7/00(2006.01)C25C 7/04(2006.01)C25C 7/06(2006.01)C25B 1/26(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
C25B 9/10(2006.01)
(54)发明名称
一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置
(57)摘要
本发明涉及湿法炼锌领域，公开了一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，包括电解槽，电解槽内通过隔膜分隔为阳极腔和阴极腔，隔膜可隔离水溶液并允许氯离子通过；阳极腔内盛放稀硫酸溶液并设置有阳极，阴极腔内盛放硫酸-硫酸锌混合溶液并设置有阴极。本发明解决了现有湿法炼锌过程中，硫酸锌溶液经常含有过量的氯离子，影响后续生产及产品质量的问题。
CN 111394750 ACN 111394750 A
权 利 要 求 书
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1.一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，包括电解槽(6)，其特征在于：所述电解槽(6)内通过隔膜(3)分隔为阳极腔(4)和阴极腔(2)，所述隔膜(3)可隔离水溶液并允许氯离子通过；所述阳极腔(4)内盛放稀硫酸溶液并设置有阳极(7)，所述阴极腔(2)内盛放硫酸-硫酸锌混合溶液并设置有阴极(1)。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述阳极腔(4)底端设有与阳极腔(4)内腔连通的曝气管(5)，所述曝气管(5)可向阳极腔(4)内通入空气。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述隔膜(3)为阴离子交换膜、涂覆有季铵盐聚合物的纤维制品、具有晶格缺陷的难溶性氯化物或氧化物制品。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述稀硫酸溶液浓度为1-2.5mol/L，所述硫酸-硫酸锌混合溶液中硫酸溶液浓度为0-1.5mo/L，硫酸锌溶液浓度为0.5-2.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述阳极(7)为涂层钛阳极或铅基阳极。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述阴极(1)为金属阴极。
7.根据权利要求6所述的一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，其特征在于：所述金属阴极(1)为铝阴极、铝合金阴极或不锈钢阴极。
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CN 111394750 A
说 明 书
一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置
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技术领域
[0001]本发明涉及湿法炼锌领域，具体是指一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置。
背景技术
[0002]在我国锌的制备通常是采用湿法炼锌工艺生产出来的，在湿法炼锌过程中，其中硫酸锌溶液的净化是至关重要的一步，硫酸锌的净化是将溶液中的铜、镉、钴、镍、氟、氯等有害杂质降至允许含量之下。其中，由于氧化锌原料经常含有氯离子，造成由此类氧化锌制备成的硫酸锌溶液经常含有过量的氯离子，影响后续生产及产品质量。以铅阳极举例，氯离子不仅会使铅阳极腐蚀加剧，造成电积作业剥锌困难，还会使铅阳极电耗增加、阴极锌含铅量升高等问题。
[0003]按照现有工艺要求，电解时硫酸锌溶液中的氯离子含量应控制在200mg/以下，方能保证生产的顺利进行，否则会给锌的电积带来诸多不便，严重影响锌电积电效和电锌产品的质量。现有的氯离子净化分离主要采用硫酸银沉淀法、铜渣除氯法和离子交换法等方法，但以上方法不仅会增加湿法炼锌的工序，降低生产效率，还会产生额外成本。发明内容
[0004]基于以上技术问题，本发明提供了一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，解决了现有湿法炼锌过程中，硫酸锌溶液经常含有过量的氯离子，影响后续生产及产品质量的问题。
[0005]为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：[0006]一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，包括电解槽，电解槽内通过隔膜分隔为阳极腔和阴极腔，隔膜可隔离水溶液并允许氯离子通过；阳极腔内盛放稀硫酸溶液并设置有阳极，阴极腔内盛放硫酸-硫酸锌混合溶液并设置有阴极。[0007]在本发明中，电解制锌过程中，将本申请装置与直流电源连接(阳极连接电源正极，阴极连接电源负极)。4-24小时后，阴极可产出合格的锌皮，电解的同时硫酸锌溶液中的氯离子会穿过隔膜进入阳极腔被氧化成氯气得以脱除，从而保证锌的质量。通过本申请装置直接对硫酸锌溶液进行电解操作，不仅能够减少湿法炼锌的制备工序，省去硫酸锌的脱氯净化步骤，增加生产效率，还能节约生产成本。[0008]作为一种优选的方式，阳极腔底端设有与阳极腔内腔连通的曝气管，曝气管可向阳极腔内通入空气。
[0009]作为一种优选的方式，隔膜为阴离子交换膜、涂覆有季铵盐聚合物的纤维制品、具有晶格缺陷的难溶性氯化物或氧化物制品。[0010]作为一种优选的方式，稀硫酸溶液浓度为1-2.5mol/L，硫酸-硫酸锌混合溶液中硫酸溶液浓度为0-1.5mo/L，硫酸锌溶液浓度为0.5-2.5mol/L。[0011]作为一种优选的方式，阳极为涂层钛阳极或铅基阳极。
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CN 111394750 A[0012]
说 明 书
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作为一种优选的方式，阴极为金属阴极。
[0013]作为一种优选的方式，金属阴极为铝阴极、铝合金阴极或不锈钢阴极。[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0015]本发明可减少硫酸锌的脱氯净化步骤，从而直接对硫酸锌溶液进行电解操作。以此，不仅能够减少湿法炼锌的制备工序，增加生产效率，还能节约生产成本。附图说明
[0016]图1为本发明结构示意图。[0017]其中，1阴极，2阴极腔，3隔膜，4阳极腔，5曝气管，6电解槽，7阳极。
具体实施方式
[0018]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。[0019]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。[0020]实施例1：[0021]参见图1，一种硫酸锌溶液直接电解脱氯制备锌的装置，包括电解槽6，电解槽6内通过隔膜3分隔为阳极腔4和阴极腔2，隔膜3可隔离水溶液并允许氯离子通过；阳极腔4内盛放稀硫酸溶液并设置有阳极7，阴极腔2内盛放硫酸-硫酸锌混合溶液并设置有阴极1。[0022]在本实施例中，电解制锌过程中，将本申请装置与直流电源(直流电源电压为3.0-3.8V，控制电流密度为20mA-50mA/cm2)连接(阳极7连接电源正极，阴极1连接电源负极)。4-24小时后，阴极1可产出合格的锌皮，电解的同时硫酸锌溶液中的氯离子会穿过隔膜3进入阳极腔4被氧化成氯气得以脱除，从而保证锌的质量。其原理在于，氯离子是阴离子，导电后会向阳极7迁移，然后在阳极7得到氧化，生成氯气被排出。但是在无隔膜3的电解槽6里，刚生成的氯气溶解在水中，然后又在阴极1表面被还原，导致其不仅无法排除，还会降低电流效率。加装了隔膜3之后，溶于水的氯气被与阴极1隔离开，当氯气达到饱和浓度之后，会生成氯气排出。综上所述，通过本申请装置直接对硫酸锌溶液进行电解操作，不仅能够减少湿法炼锌的制备工序，省去硫酸锌的脱氯净化步骤，增加生产效率，还能节约生产成本。[0023]优选的，阳极腔4底端设有与阳极腔4内腔连通的曝气管5，曝气管5可向阳极腔4内通入空气。利用曝气管5均匀向阳极腔4内鼓入空气，以此利用曝气原理，促进阳极腔4内氯气溢出排放。优选的，其鼓气量为每平方米槽面6-20m3/h。
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CN 111394750 A[0024]
说 明 书
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此外，为了保证电解效果，优选的，阳极腔4内的稀硫酸溶液浓度为1-2.5mol/L，阴
极腔2内的硫酸-硫酸锌混合溶液中硫酸溶液浓度为0-1.5mo/L，硫酸锌溶液浓度为0.5-2.5mol/L。
[0025]进一步的，隔膜3为阴离子交换膜、涂覆有季铵盐聚合物的纤维制品、具有晶格缺陷的难溶性氯化物或氧化物制品。以上材料制成的隔膜3均可在隔绝水溶液的同时让氯离子通过，从而使得氯离子可从阴极腔2向阳极腔4迁移。[0026]进一步的，阳极7为涂层钛阳极7或铅基阳极7。[0027]进一步的，阴极1为金属阴极1。优选的，金属阴极1为铝阴极1、铝合金阴极1或不锈钢阴极1。
[0028]如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
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CN 111394750 A
说 明 书 附 图
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图1
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