最佳溫度留住鋅
——探究電解工業廢料回收金屬鋅的最佳溫度

文首都師范大學附屬第二中學高三（2）班羅瑜

最佳溫度留住鋅
——探究電解工業廢料回收金屬鋅的最佳溫度

文首都師范大學附屬第二中學高三（2）班羅瑜

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

為緩解并從根本上解決這種資源危機，許多大型鋅業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和科技工作者關注的重點。

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

一、電鍍前金屬基體的表面準備

本實驗采用鍍釕鈦陽極和鋁陰極。

電鍍產品的質量檢驗中，常常發現局部鍍層脫落、起泡或出現花斑以及局部無鍍層等，究其原因，多數情況下都是由于金屬鍍前處理不當造成的。

電鍍是發生在被鍍件與鍍液接觸面間的電化學反應。為確保電鍍層的質量，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，也無其他銹蝕產物膜層，同時表面應力求平整光滑。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合?？梢?，電鍍前金屬基體表面的準備工作很重要。

所以，鍍前預處理的工序為打磨（金相砂紙）-水洗-除油-水洗-侵蝕(酸洗)-蒸餾水清洗。

二、測定工作溫度（T）對電解產率（ηK）（實際產量與理論產量之比）、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），按照實驗方法進行電解實驗，實驗結果見表1。

表1電解液溫度對電流效率及沉積鋅層外觀的影響

圖1 電解液溫度對電解產率的影響

由圖1可知，在電解液溫度30℃至60℃范圍內，電解產率的變化不明顯，其中在40℃時電流效率最高。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。因此，40℃為最佳電解液溫度。