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        最佳溫度留住鋅
        ——探究電解工業(yè)廢料回收金屬鋅的最佳溫度

        2017-06-10 04:59:54文首都師范大學(xué)附屬第二中學(xué)高三班羅瑜
        發(fā)明與創(chuàng)新 2017年22期
        關(guān)鍵詞:鍍液電解液電鍍

        文首都師范大學(xué)附屬第二中學(xué)高三(2)班羅瑜

        最佳溫度留住鋅
        ——探究電解工業(yè)廢料回收金屬鋅的最佳溫度

        文首都師范大學(xué)附屬第二中學(xué)高三(2)班羅瑜

        鋅是地球上第四“常見”的金屬,在冶金、機(jī)械、電氣、化工、輕工、軍事和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著重要作用。近年來,隨著煉鋅技術(shù)不斷提升,鋅原料消耗巨大,鋅礦資源越來越少,金屬鋅面臨原料供應(yīng)短缺的局面,未來將有更多地區(qū)可能出現(xiàn)無鋅礦可采的情形。有資料分析,全球鋅儲(chǔ)量靜態(tài)開采保證年限為24年。

        為緩解并從根本上解決這種資源危機(jī),許多大型鋅業(yè)公司紛紛采用鋅廢料資源作為鋅冶煉的主要原料。其中,鋼鐵廠含鋅煙塵是一種重要的鋅再生資源,從中綜合回收鋅已成為企業(yè)和科技工作者關(guān)注的重點(diǎn)。

        國內(nèi)對(duì)含鋅煙塵中回收鋅的方法主要是濕法。我在國內(nèi)對(duì)Zn(II)-NH4Cl-H2O體系和Zn(II)-NH3-(NH4)2CO3-H2O體系電沉積鋅的基礎(chǔ)上,利用氨性溶液易浸出鋅及易凈化除雜的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)避免Cl-易腐蝕電解設(shè)備的缺點(diǎn),采用從煙塵灰中浸出鋅的浸出液Zn(II)-NH3-(NH4)2CO3-H2O作電解液,用鍍鈦惰性節(jié)能電極和鋁電極分別作陽極和陰極進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)研究了電解液溫度對(duì)電解產(chǎn)率及鋅層外觀的影響。

        一、電鍍前金屬基體的表面準(zhǔn)備

        本實(shí)驗(yàn)采用鍍釕鈦陽極和鋁陰極。

        電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)中,常常發(fā)現(xiàn)局部鍍層脫落、起泡或出現(xiàn)花斑以及局部無鍍層等,究其原因,多數(shù)情況下都是由于金屬鍍前處理不當(dāng)造成的。

        電鍍是發(fā)生在被鍍件與鍍液接觸面間的電化學(xué)反應(yīng)。為確保電鍍層的質(zhì)量,與鍍液接觸的被鍍零件表面必須是基體材料本身,即鍍件表面不含任何污物,也無其他銹蝕產(chǎn)物膜層,同時(shí)表面應(yīng)力求平整光滑。這樣才能使基體表面很好地被鍍液潤濕,鍍出的金屬才能與平整光滑的表面牢固地結(jié)合??梢?,電鍍前金屬基體表面的準(zhǔn)備工作很重要。

        所以,鍍前預(yù)處理的工序?yàn)榇蚰ィń鹣嗌凹垼?水洗-除油-水洗-侵蝕(酸洗)-蒸餾水清洗。

        二、測定工作溫度(T)對(duì)電解產(chǎn)率(ηK)(實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量之比)、沉積鋅層外觀的影響

        固定陰極電流密度為每立方分米2A,磁力攪拌器攪拌速率為850 rpm,均勻攪拌,改變電解液溫度(T),按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

        表1電解液溫度對(duì)電流效率及沉積鋅層外觀的影響

        圖1 電解液溫度對(duì)電解產(chǎn)率的影響

        由圖1可知,在電解液溫度30℃至60℃范圍內(nèi),電解產(chǎn)率的變化不明顯,其中在40℃時(shí)電流效率最高。但沉積鋅層的形貌隨著電解溫度上升而變差,這與高溫有利于鋅晶體生長的原理有關(guān)。因此,40℃為最佳電解液溫度。

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