Факторы, определяющие процесс электролиза

Чистота электролита определяет показатели процесса электроосаждения цинка и качество катодного цинка. Чем чище электролит, тем выше выход цинка по току и качество цинка.

Состав электролита в ванне, где проходит процесс электролиза цинка, определяется в основном составом нейтрального раствора, поступающего в электролизные ванны, и кислотным режимом. Приближенно можно считать, что отработанный кислый электролит, выходящий из ванны, по своему составу соответствует электролиту, находящемуся в межэлектродном пространстве. Предел допустимых содержаний примесей в нейтральном растворе: 3-15 г/дм3Mn;не более 2мг/дм3Cd; не более 0,1мг/дм3As; не более 0,15 мг/дм3Sb; не более 2 мг/дм3Co; не более 1,0 мг/дм3N; не более 0,01мг/дм3Ge; не более 2 г/дм3Ca;не более 20 г/дм3Na; не более 20 г/дм3K; не более 15 г/дм3Mg; не более 200 мг/дм3Cl; не более 50 мг/дм3F.

От концентрации цинка в нейтральном электролите зависит как выход по току, так и удельный расход электроэнергии на электролиз.В нейтральном растворе, поступающего на электролиз, по заводским данным содержится 135 г/дм3 цинка. При такой концентрации электролиз может осуществляться при кислотности 123 г/дм3. При этом в отработанном электролите будет оставаться 53 г/дм3 цинка.

Повышать беспредельно концентрацию цинка нельзя из-за возможного ухудшения отстаивания и фильтрации пульпы и растворов в цехе выщелачивания. Оставлять в отработанном электролите цинка свыше 55 г/дм3 невыгодно экономически, ввиду снижения производительности цеха выщелачивания по металлу, так как в этом случае с каждого 1 м3 нейтрального электролита будет извлекаться меньше металла. Поэтому при выборе оптимальной концентрации цинка в нейтральном электролите руководствуются техническими и экономическими подсчетами.

Таким образом, чем чище электролит, тем выше может быть задана кислотность и тем больше может быть снижено напряжение на ванне и снижен расход электроэнергии.

Все примеси, содержащиеся в цинковом электролите, можно разделить на три группы: катионы (примеси более положительные по своему стандартному потенциалу и примеси более отрицательные, чем цинк), анионы и органические примеси. Поведение этих примесей весьма различно и в значительной мере определяется перенапряжением на них водорода. Рассмотрим поведение примесей при электролизе.

Кадмий и свинец, как металлы более электроположительные, чем цинк, осаждаются вместе с ним на катоде, загрязняя осадок. Содержание кадмия в катодном цинке регулируется глубиной очистки раствора при цементации, в нейтральном электролите 1-2 мг/дм3, это дает возможность получить металл высокой марки.

Содержание свинца в поступающем на электролиз нейтральном растворе незначительно (обычно следы) из-за низкой растворимости PbSO4в сульфатном растворе. Рост содержания свинца в катодном цинке связан с растворением свинца при анодном процессе с образованием Pb2+и разрядом его на катоде. Двухвалентные ионы свинца присутствуют в электролите иногда в значительных количествах за счет растворения свинцовых анодов. Свинец при этом полностью переходит в катодный цинк, ухудшая его качества. Снижение содержания свинца в катодном цинке для получения высоких марок (например, ЦВ) достигается снижением плотности тока, температуры электролита, добавкой в электролит реагентов (SrCO3, BaCO3). Серебро может переходить в раствор вместе со свинцом при растворении свинцовых анодов, легированных 1% серебра.

В отличие от кадмия, свинца и серебра медь не только ухудшает качество катодного цинка, но и вызывает резкое снижение выхода по току, когда содержание ее в электролите превышает допустимое.

Медь, осаждаясь вместе с цинком на катоде, вызывает образование черного губчатого осадка и резко снижает выход по току, вследствие коррозии катодного цинка из-за образования короткозамкнутых пар. Очистку растворов от меди ведут при содержании ее в электролите 0,1 мг/дм3. При такой концентрации получают катодный цинк высших марок.