从Co²+/Co与Zn²+/Zn的标准电极电位来看,溶液中Co²+应完全能够被锌粉置换出 来,根据理论计算,置换后溶液中Co²+的浓度可以降到5×10-12mg/L,但是,根据研究 与实践证明,即使加入过量很多倍的锌粉,且温度达到沸腾状态下,溶液稍加酸化,并且加入可观数量的氢超电压相当高的阳离子,例如,加入含镉0.89g/L的溶液(电流密度在 10A/cm²时的氢超电压为0.918V),也不能使溶液中残余的钴量降到符合锌电积所要求的 程度,因此,需要加入其他的活化剂来实现锌粉置换沉钴,常用的方法有砷盐净化法、锑 盐净化法及合金锌粉法。 A 砷盐净化法 砷盐法除钴是基于在有Cu²+存在及80~90℃的条件下,加锌粉及As203(或砷酸钠),并在搅拌的情况下,使钴沉淀析出。由于铜的电位较正,很容易被锌粉所置换,并附着在锌粒表面,与锌形成微电池的两极,并发生两极反应。 铜阳极上: As203+12H++12e==2AsH₃I+3H20 Co²++2e==Co↓ 2H++2e =—H21 锌阴极上: Zn-2e==Zn²+ 置换出来的钴还能与铜、砷形成化合物CoAs、CoAs2或CuAs等,这些化合物电位较正,促使钴有效地沉淀析出,其原则工艺流程如图4-5所示。 由于各工厂具体情况不同,采用的流程也很不一样,例如,加拿大埃克斯塔尔电锌厂采用两段周期作业净化法,即:第一段高温95℃,加入大于0.23mm的锌粉和As203,除 钴和铜;第二段在75℃时,加入小于0.23mm的锌粉和硫酸铜除镉。日本神冈电锌厂采 用三段砷盐净化法,即:第一段在80℃加入锌粉与As203,除钴和铜;第二段在65℃时 加锌粉和三次净化渣除镉;第三段在60℃时加锌粉除残余镉。日本秋田电锌厂由于浸出 液含铜高,故在三段法的基础上又在中性浸出液加了一段加锌粉除铜。这3个工厂采用 二、三 、四段三种不同的砷盐净化法流程,所得到的净化后液质量都很高(见表4-7)。 秋田电锌厂采用四段是由于浸出液含铜高达1000mg/L以上,如果铜含量在500mg/L以下 时,完全没有必要增加单独的沉铜工序。神冈厂的第三段和秋田厂的第四段是为了保证溶 液质量,通过净化渣的返回利用来减少锌粉单耗,所以基本的砷盐净化法都是二段净化, 第一段在高温80~95℃下加锌粉和As203除铜与钴;第二段加锌粉除镉。
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