礦漿電解的槽電壓

1、第25卷第2期2000年4月昆明理工大學(xué)學(xué)報JOUrnaIOfKUnmingUniversityOfScienceandTechnOIOgyVOI.25NO.2Apr.2000"""""""""""""""""""""""""""""""""""&q

2、uot;"""""""""""""""""""""""""礦漿電解的槽電壓張英杰，鄧綸浩，楊顯萬（昆明理工大學(xué)，云南昆明650093）!摘要：研究各種因素對元陽金精礦礦漿電解槽電壓的影響，研究表明：選用鉛陰極有一定的優(yōu)越性，礦漿液中加入Fe（!）、（"）、（!）均可降低槽電壓，攪拌轉(zhuǎn)速提高，槽電壓降低.FePb關(guān)鍵詞：礦漿電解；槽電壓；硫

3、化礦中圖分類號：O646.51文章編號：（2000）1007-855X02-035-030前言礦漿電解在酸性NaCI溶液中進行，陽極材料用石墨制作.雖然在氯堿工業(yè)上用表面覆蓋RUO2涂層的鈦板作陽極，可大大提高電極壽命，能耗也明顯下降，近年來又出現(xiàn)了壽命更長的鈦基納米材料來作RUO2涂層的新型陽極.但由于礦漿電解的條件比單純的NaCI溶液更惡劣，陽極不僅要耐蝕，而且還要耐礦漿中的礦粒在攪拌下對電極的磨損，且出于成本上的原因，這些新型材料對礦漿電解不宜選用.在礦漿電解過程中，槽電壓是與礦漿電解的能耗直接相關(guān)的因素之一.研1測!-"曲線線路示意圖1究各種因素對槽電壓的影響，對改進礦漿電解

4、的工藝條件有一定的指導(dǎo)作用.本文研究了電極材料，溶液成分，攪拌轉(zhuǎn)速幾個因素對槽電壓的影響.提出了改進礦漿電解工藝條件的具體方法.1實驗方法1.1試驗設(shè)備及方法測礦漿電解過程中!-"曲線用如圖1所示線路，測礦漿電解過程中!-"曲線，穩(wěn)壓直流電源用WYJ-15整流器供給，用1C2-V型伏特計測槽壓V，用C19-A型安培計測電流.用如圖2所示裝置進行電解，攪拌采用改裝的旋轉(zhuǎn)園盤電極，溫度用恒溫水浴缸來控制（ 1C），陽極用石墨制作，陰極用兩種材料，一種為石墨，另一種用鉛制作.陰極與陽極均在一面留出8X即#=64cm2，其余部分用環(huán)氧樹脂覆蓋，隔膜用耐酸濾布制8cm2，作.穩(wěn)壓直流

5、電源由WYJ-15型整流器供給.在電解過程中礦漿電位用鉑電極和甘汞電極測定，礦漿電位數(shù)值是在GD-168型萬用表的伏特檔中讀取.1.2影響礦漿電解槽電壓的各種因素電極材料1）陽極為石墨，陰極則用兩種材料，一種為光譜純石墨，另一種為以環(huán)氧樹脂覆蓋.陰極與陽極的通電面積均為64cm2，極距4cm.圖3、圖4是分別用兩種不同陰極材料時，電流密度與槽電壓的關(guān)系.收稿日期：1999-08-301陽極，2陰極，3穩(wěn)壓直流電源4萬用表，5攪拌槳，6Pt電極，7甘汞電極，8電解液，9恒溫水浴，10隔膜袋圖2測礦漿電位裝置圖鉛板（昆明冶煉廠陰極鉛），二者均與陽極一樣，僅在其一面下部留下8X8cm2的面積裸露，其

6、余各部分均!36昆明理工大學(xué)學(xué)報第25卷""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""&quo

7、t;""""""""""""""石墨!鉛陰極Pb陰極，!石墨陰極條件：溫度60C，加入元陽金精礦，液：固=l01l，攪拌轉(zhuǎn)速400r/min，礦漿液成分：NaCI200g/L，（!）（"）Feg/L，F(xiàn)elg/L，Pb2g/L，HCL0.lmOI/L圖4兩種不同陰極材料下的i-u曲線t=60CNaCI200g/LHCI=0.lmOI/L未加精礦圖3不同電極材料時的i-u曲線當(dāng)陽極與陰極用同一材料（石墨）制作時，兩極間開路電壓接近于0，而用Pb片作

8、陰極時，開路電壓為在低電流密度下（I<70A/m2），用石墨作陰極，槽電壓要比用鉛作陰極時小.電流密度>70A/m20.8lV，時，二者沒有明顯的區(qū)別.因此，由于以下3條原因，選擇鉛陰極較合適.（l）加工制作容易；（2）用鉛陰極時可獲得較石墨陰極高的陰極電流效率.鑒于元陽金精礦礦漿電解的因此選用鉛陰極有一定的優(yōu)越性.合理電流密度為l00A/m2，（3）鉛片厚度約為2mm，而作電極用的石墨棒一般為30mm左右，用鉛片作陰極有利于達到更大的電極表面積S與槽容積V之比S/V，從而達到更大的體積電流密度，有利于提高槽的生產(chǎn)率.陰極壽命自然是引人關(guān)注的問題，陰極是用隔膜袋與陽極隔開的，礦粒不

9、與陰極接觸，不存在磨損的問題.在電解過程中陰極間溶液的電位比陽極間明顯地低（因為Fe（"），Cu（!）會在陰極上還原為Fe（!），（#），所以從陰極上落到Cu隔膜袋底部的鉛粉還能穩(wěn)定存在，以此推斷在電解槽短期停電的情況下，鉛陰極還不至于有明顯的反溶.2）溶液成分圖5表示的是礦漿液中Pb2+濃度對槽電壓的影響.礦漿液含Pb與不含Pb，在相同電流密度下槽電壓差別很大.溶液不含Pb時，陰極上只能析出H2，因為氫在鉛上有較高的超電位，因此導(dǎo)致較大的槽電壓.在電流密度不太大時，礦漿液PbPb在高電流密度下（槽電壓>T高比T低時槽電壓小，陽極析出CI2與02、陰極析出H2，槽電壓趨于一致.

10、2V）圖6所示的是礦漿液鐵離子濃度對槽電壓的影響，礦漿有利于降低電解的能耗，（"）比Fe（!）更有利.液含有Fe，F(xiàn)e鑒于在礦漿液中的鐵以Fe（!）為主，而這種礦漿液經(jīng)液固分離后返回礦漿電解，其成分能滿足礦漿液含鐵量的需要.根據(jù)Pb2-2g/L.3-4g/LTl-0g/L，t=60C，NaCI200g/L，HCI0.lmOI/L元陽金精礦液/固=l01l，鉛陽極圖5礦漿液PbT對!-"曲線的影響以上實驗及分析，礦漿液合理成分?jǐn)M為：NaCI200g/L，HCI0.Fe（!）Fe（"）Pb2+lmOI/L，=lg/L，=2g/L.第2期張英杰等：礦漿電解的槽電壓37其

11、它諸如溫度，北京礦冶研究總院的試驗NaCI濃度等因素，2已作了優(yōu)化選擇，此處不重復(fù)研究，而取用由他們所選定的條件：溫度60C，NaCI200g/L，HCI礦漿液固比0.lmOI/L，l071l攪拌轉(zhuǎn)速對槽電壓的影響3）攪拌轉(zhuǎn)速對槽電壓的影響如圖7所示，可見，隨攪拌轉(zhuǎn)速的增高，槽電壓降低.圖8是在礦漿電解液合理成分下的i-u曲線，從圖8可看出電流密度l00A/m2是比較合理的.因為從l00A/m2開始增大，槽電壓增加較快，從l00A/m2增大到l50A/m2，槽電壓增大了0.6V，而從l00A/m2起減小，槽電壓減小不顯著，例如從l00A/m2減小到50A/m2，槽電壓僅減小了0.2V.2結(jié)論其

12、電化學(xué)參數(shù)與石墨陰極無明顯區(qū)別，但制作方便有利于增FeFe（!）Fe（"）=0=lg/L回OFE（"）Fe（!）=2g/L回=2g/L·NaCI200g/L，HOI0.lmOI/LFe（!）=4g/Lt=60C（l）元陽金精礦與含銀鉛礦礦漿電解時可用鉛板作陰極，XAa，增大電解槽的體積電流密度，有利于提高圖6礦漿液中Fe濃度對槽電壓的影響大電解槽的!=/a生產(chǎn)率，提高陰極電流效率.（2）從降低槽電壓的角度礦漿液的合理成分為Pb2g/L（!）（"）Fe=Fe=lg/LHCI0.lmOI/LNaCI200g/L（3）電解的槽電壓隨電流密度升高而增大.從各方面

13、考慮，電流密度取l00A/m2元陽金精礦l00g/L攪拌轉(zhuǎn)速400rpb鉛陽極i=l50A/m2，t=60C，NaCI200g/L，F(xiàn)e（!）Fe（"）HCI0.lmOI/L=lg/L，Pb元陽金精礦l00g/LT=2g/L，圖7攪拌轉(zhuǎn)速對槽電壓的影響攪拌轉(zhuǎn)速400r/min，t=60C，元陽金精礦，液：固=l01l·鉛陰極，O石黑陽極圖8礦漿電解合理成分下的!-"關(guān)系（下轉(zhuǎn)第49頁）（上接第37頁）參考文獻：1邱定蕃.黃銅礦礦漿是電解的節(jié)能措施.有色金屬（冶煉部分），6）：1996（14.2邱定蕃.黃銅礦礦漿是電解的節(jié)能措施.礦漿電解.北京：治金工業(yè)出版社，19

14、99，169177.CellVoltageofSlurryElectrolysisZHANGYing-jie，DENGLun-hao，YANGXian-Wan（KunmingUniversityofScienceandYechnoIogy，Kunming650093，China）Abstract：ThereguIarityofsIurryeIectroIysishasbeenstudied.TheeffectofvariousfactorsonceIIvoItageingoIdcon-centratesIurryeIectroIysishavebeenstudied.TheresuItsshowthatIeadcathodehassomeadvantagesandaddingFe（!），（"）（!）FeandPbintosIurrycanreduceceIIvoItage.IncreasingthestirringspeedcanaIsoreduceceIIvoItage.Keywords：sIurryeIectroIysis；ceIIvoItage；suIfidemineraI礦漿電解的槽電壓作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次數(shù)：張英杰， 鄧綸浩， 楊顯萬， ZHANG Ying-jie， DENG Lun-hao， Y