专利名称：：碱性溶液体系下电沉积锌方法
技术领域：
：本发明属于电化学
技术领域：
，尤其涉及碱性溶液体系下电沉积锌方法。
背景技术：
：传统电沉积法炼锌，是用稀硫酸浸出锌矿焙烧后的氧化锌，氧化锌进入稀硫酸溶液后再以电解沉积法将氧化锌电解为锌，当用稀硫酸浸出锌矿焙烧后的氧化锌时反应如下ZnO+H2S04=ZnS(UH20浸出的混合溶液经去除杂质后进行电解，以铝板为阴极，铅板或铅银合金板为阳极，电解反应如下在阴极析出锌，在阳极析出02并产生H2S04，将阴极析出锌剥离熔铸成锭。这种湿法炼锌可直接得到纯度较高的锌且生产效率高，但电能消耗大。此方法适合由锌矿炼锌。在我国越来越高环保的要求和大力提倡的循环经济以及对矿产资源的合理利用的前提下，对于废弃碱性含锌电池(如碱锰电池、锌空气金属燃料电池等)中锌资源的再生利用已经引起了国家的高度重视，显然这部分资源的再生利用不太适合采用传统的酸性环境下的湿法炼锌工艺。
发明内容本发明的目的是提供一种碱性溶液体系的电沉积锌方法，其可实现废弃碱性含锌电池中锌资源的再生利用及锌空气金属燃料电池中锌负极反应产物的电解还原和循环利用。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种碱性溶液体系的电沉积锌方法，其方法步骤如下1)用6mol/L10mol/L的氢氧化钾溶液溶解碱性电池负极材料锌和锌的氧化物，配制成每升20g30g氧化锌的饱和溶液；2)放入电解槽中，采用电沉积法析锌粉，电沉积参数槽压2.0V3.5V，电流密度60mA/cm2200mA/cm2，温度+4(TC+60°C，饱和溶液循环流动速度40L/h80L/h，极距50mm80mm;3)收集析出的锌粉，收集频率为每30分钟60分钟收集一次；4)得到电沉积锌粉颗粒2]im12um。本发明碱性溶液体系的电沉积锌方法适用于废弃碱性含锌电池中锌资源的再生利用及锌空气金属燃料电池中锌负极反应产物的电解还原和循环利用。本发明的优点是1、本发明碱性溶液体系的电沉积锌方法可以把碱性含锌电池(如碱锰电池、锌空气金属燃料电池等)中锌负极材料直接二次还原利用。2、可大大降低电解过程中电能消耗，节省了锌空气金属燃料电池的使用成本。3、本发明碱性溶液体系的电沉积锌方法得到的锌粉为海绵状活性锌粉，操作简单，便于工业化生产。4、碱性含锌电池(如碱锰电池、锌空气金属燃料电池等)中锌负极材料循环使用可以减少污染，提高有色金属材料锌的利用率。具体实施例方式本发明用于碱性溶液体系的电沉积锌方法，其具体方法步骤如下1)收集原料，将碱性电池负极材料锌和锌的氧化物集中备好放入容器中，加入6mol/L10mol/L的氢氧化钾溶液溶解，测试，达到配制液为每升含20g30g氧化锌的饱和溶液-,2)放入电沉积槽中，采用电沉积法析锌粉，选定电沉积参数槽压2.0V3.5V，电流密度60mA/cm2200mA/cm2，温度+40。C+60°C，饱和溶液循环流动速度40L/h80L/h，极距50mm80mm;3)锌粉不断析出，收集，收集频率为每30分钟60分钟收集一次；4)将收集到电沉积锌粉颗粒(颗粒应为2um12ym)封装。本发明碱性溶液体系的电沉积锌方法所采用的电沉积槽，正极采用不锈钢板，负极为合金板。不锈钢为不溶性阳极，由于氢在合金板的析出电位较高，有利于锌的析出，可减少电能消耗。本发明碱性溶液体系的电沉积锌方法工艺流程为下面结合具体实施例对本发明做进一步说明实施例1:1、用3L，8mol/L浓度的氢氧化钾溶液与550g的锌膏原料反应，得到饱和溶液；2、加热到6(TC，不断搅拌，待溶液澄清后，倒入电沉积槽中电解，正极采用不锈钢板，负极为合金板，选定槽压2.5V，电流密度200mA/cm2，温度+60。C，饱和溶液循环流动速度80L/h，正负间极距50mm;3、电沉积过程中，槽温+4(TC，每30分钟收集阴极板析出的锌，反应IO小时；4、待反应完毕，将收集的共220g锌封装。本实施例1的实验数据重新配置锌膏放电后的废锌膏一溶解一电沉积一海绵状锌粉<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据电化当量公式m=Kitm:析出锌的质量K:锌的电化当量1.22，I:平均电流20A，t:通电时间10小时(8:0018:00)。计算出m-l.22X10X20=244g(理论值)实际制得220g锌(不含电解液)。1、电沉积过程电流效率ri=220/240X100%二90%2、实际电能消耗电沉积平均槽压2.5V，通电电流20A，沉积时间10h，电沉积锌220g，消耗电量W4It，V:槽压，I:电流，t:时间，W,=2.5X20X10=500Wh直流电源效率按90%计算，220g锌的电耗W=W，/n=500/90%二555.56Wh1Kg锌粉消耗电量W=555.56/220X1000=2.53kwh实施例2:1、用3L，10mol/L浓度的氢氧化钾溶液与550g的锌膏原料反应，得到饱和溶液;2、加热到6(TC，不断搅拌，待溶液澄清后，倒入电沉积槽中电解，正极采用不锈钢板，负极为合金板，选定槽压2.0V，电流密度200mA/cm2，温度+60。C，饱和溶液循环流动速度40L/h，极距80mm;3、电沉积过程中，槽温+6(TC，每60分钟收集阴极板析出的锌；4、待反应完毕，将收集的锌封装。省略实验数据。实施例3:1、用3L，6mol/L浓度的氢氧化钾溶液与550g的锌膏原料反应，得到饱和溶液;2、加热到6(TC，不断搅拌，待溶液澄清后，倒入电沉积槽中电解，正极采用不锈钢板，负极为合金板，选定槽压2.0V，电流密度200mA/cm2，温度+60。C，饱和溶液循环流动速度40L/h，极距80誦；3、电沉积过程中，槽温+6(TC，每60分钟收集阴极板析出的锌；4、待反应完毕，将收集的锌封装。省略实验数据。通过上述实施例1的实验数据说明本发明制得1Kg锌粉消耗电量仅为2.5kw，h左右，而现有技术湿法炼锌的电能消耗为400g/Kwh，显然本发明的电能消耗大大降低。权利要求1、一种碱性溶液体系的电沉积锌方法，其特征在于方法步骤如下1)用6mol/L～10mol/L的氢氧化钾溶液溶解碱性电池负极材料锌和锌的氧化物，配制成每升20g～30g氧化锌的饱和溶液；2)放入电沉积槽中，采用电沉积法析出锌粉，电沉积参数槽压2.0V～3.5V，电流密度60mA/cm2～200mA/cm2，温度+40℃～+60℃，饱和溶液循环流动速度40L/h～80L/h，极距50mm～80mm；3)收集析出的锌粉，收集锌频率为每30分钟～60分钟收集一次；4)得到电沉积锌粉颗粒2μm～12μm。2、根据权利要求1所述的碱性溶液体系的电沉积锌方法，其特征在于所述电沉积槽的正极采用不锈钢板，负极为合金板。全文摘要一种碱性溶液体系的电沉积锌方法，其方法步骤如下1)用6mol/L～10mol/L的氢氧化钾溶液溶解碱性电池负极材料锌和锌的氧化物，配制成每升20g～30g氧化锌的饱和溶液；2)放入电沉积槽中，采用电沉积法析出锌粉，电沉积参数槽压2.0V～3.5V，电流密度60mA/cm<sup>2</sup>～200mA/cm<sup>2</sup>，温度+40℃～+60℃，饱和溶液循环流动速度40L/h～80L/h，极距50mm～80mm；3)收集析出的锌粉，收集锌频率为每30分钟～60分钟收集一次；4)得到电沉积锌粉颗粒2μm～12μm。所述电沉积槽的正极采用不锈钢板，负极为合金板。本发明可实现废弃碱性含锌电池中锌资源的再生利用及锌空气金属燃料电池中锌负极反应产物的电解还原和循环利用。文档编号C25C1/16GK101307464SQ20071009941公开日2008年11月19日申请日期2007年5月18日优先权日2007年5月18日发明者刘伟春,周利民,周跃民,王羽洁,王艳境,王菁迅申请人:周利民;周跃民;刘伟春;王菁迅;王艳境;王羽洁