一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法

摘要

本发明属于超细锌粉高技术生产领域，涉及一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法。本发明在电解超细锌粉时，投加极少量的添加剂3‑巯基‑1‑丙磺酸钠和聚乙二醇，实现直接从碱性溶液中电解出超细锌粉，提高了直接电解所得锌粉的价值，免除了进一步机械磨细步骤。该方法简单易于操作，且投加的添加剂用量极少不会恶化电解液，不会影响锌粉纯度，便于应用与工业化大规模生产。

权利要求

1.一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其工艺步骤为：

步骤1)、所述碱液中含Zn2+浓度为5-50g/L，含OH-浓度5-200g/L；

步骤2)、在碱液中加入添加剂；所述添加剂为3-巯基-1-丙磺酸钠和聚乙二醇的混合物，其中3-巯基-1-丙磺酸钠的添加量为5mg/L-50mg/L，聚乙二醇的添加量为15mg/L-

150mg/L；3-巯基-1-丙磺酸钠和聚乙二醇比例为1:3；

步骤3)、在碱液中插入电极板进行电解，电流密度为500-1500A/m2；步骤4)、锌电沉积结束后，取出并用水清洗沉积物使洗液pH低于8，真空干燥即得高纯细颗粒金属锌粉。

2.根据权利要求1所述的一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的碱液为NaOH溶液、KOH溶液或NaOH与KOH混合溶液，所述碱液的OH-离子浓度为5-

200g/L。

3.根据权利要求1所述的一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的所述电极板的阳极是不锈钢板，阴极是纯金属镁板，或者镁的质量百分比含量＞50％的镁与铝或钛的合金板。

4.根据权利要求1所述的一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的电解时间为1min～180min。

5.根据权利要求2所述的一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其特征在于，所述碱液的OH-离子浓度为30-200g/L。

6.根据权利要求4所述的一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其特征在于，所述的电解时间为30min～90min。

说明书

一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法

技术领域

[0001] 本发明属于超细锌粉高技术生产领域，涉及一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法。

背景技术

[0002] 金属锌粉用途广泛，尤其是超细粉体的市场需求量越来越大。超细金属锌粉主要用于汽车、船舶、桥梁、军事、航空等行业防腐，不仅要求锌粉粒度细微，而且在微观形貌上要呈鳞片状。工业上可用金属锌锭为原料通过蒸馏-破碎、冷轧、球磨等火法或物理法进行生产，但能耗大、生产成本高，粒径分布范围广，而且会导致金属含量下降，市场价格远高于普通金属锌粉。

[0003] 采用电解法生产锌粉已有大量的文献报道，但目前电解法制备的锌粉容易团聚，造成颗粒较大，而且颗粒呈片状或枝状晶结构。对于用电解法制取超细锌粉来说，最主要的是一方面晶核形成速率要快，另一方面又要抑制晶核生长，因此，要适当增大电解液的浓度，同时要减小粒子碰撞的机会，而表面活性剂具有空间位阻作用，能有效抑制晶粒的生长。由于表面活性剂具有控制粉体颗粒形状、大小、粒径分布和分散性的功能，因而广泛应用于粉体制备。具有细化效果的添加剂对碱液电沉积锌粉也极具细化潜力。

[0004] 在电镀行业中常常加入少量添加物来改善镀液的电化学性质，改变阴极沉积形态，达到人们所期望的目的。电化学极化作用对于改善镀层质量起着很重要的作用，阴极极化就是对阴极表面金属离子放电进行阻碍的作用，能形成更多的晶核生长点，结晶细致，光亮。因此我们应尽可能想办法通过提高阴极的电化学极化作用来提高镀层的结晶细致程度。同时，往往通过提高阴极极化度，还可提高镀液的分散能力与深镀能力。在生产中，一般采取以下措施提高阴极极化作用：

[0005] (1)加入络合剂。因为络离子较简单离子难于在阴极上还原，这就可使阴极积累较多的电子，从而使阴极极化值提高；(2)加入添加剂。添加剂吸附在阴极表面上，可减慢金属离子到达阴极表面的速度及金属离子和电子反应的速度，从而提高阴极极化作用；这类添加剂通常是天然或人工合成的有机或无机化合物，一般用量很小，但却在电解质体系中起着至关重要的作用。它们一般不参加电解过程的电极反应，却可以影响离子的放电条件，使电解过程处于更佳的状态。电解液添加剂种类非常多，性质和作用各异，动植物胶和表面活性物质比较常用。不同金属电解所选择的电解液添加剂往往是不一样的，这些添加剂可以单独使用，也可以配合使用。

[0006] 当前碱法工艺生产的锌粉存在粒径分布广、粒度较粗、形貌不是片状等技术瓶颈，目前一些研究已发现通过向电解液中投加添加剂可使碱法电沉积锌粉的颗粒变小，但这些添加剂存在投加量较大，或者使电解过程中出现发泡现象恶化电解液，以及无机添加剂影响锌粉纯度等缺点，阻碍了工业化推广。因此，若能找到一种投加量少且不对电解液产生不良影响的添加剂，实现直接从含锌废物中通过强碱电解制备出鳞片状超细金属锌粉，免去锌生产中熔铸锌锭和再由锌锭制成锌粉的环节，可以为我国数量巨大的含锌废物的高附加值开发利用提供新方法，打破国外技术封锁，实现含锌废物中锌的高值化回收。发明内容：

[0007] 本发明为解决在实际生产中，碱法工艺利用含锌废物电解制备所得锌粉粒度较粗的问题，提供了一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，采用该方法可以通过投加极少量的添加剂，实现直接从碱性溶液中电解出超细锌粉，提高了直接电解所得锌粉的价值，免除了进一步机械磨细步骤。该方法简单易于操作，且投加的添加剂用量极少不会恶化电解液，不会影响锌粉纯度，便于应用与工业化大规模生产。

[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种使碱液电沉积锌粉颗粒细化的方法，其工艺步骤为：

[0009] 1)所述碱液中含Zn2+浓度为5-50g/L，含OH-浓度5-200g/L；

[0010] 2)在碱液中加入添加剂；所述添加剂为3-巯基-1-丙磺酸钠和聚乙二醇的混合物，其中3-巯基-1-丙磺酸钠的添加量为5mg/L-50mg/L，聚乙二醇的添加量为15mg/L-150mg/L；3-巯基-1-丙磺酸钠和聚乙二醇比例为1:3；

[0011] 3)在碱液中插入电极板进行电解，电流密度为500-1500A/m2；

[0012] 4)锌电沉积结束后，取出并用水清洗沉积物使洗液pH低于8，真空干燥即得高纯细颗粒金属锌粉。

[0013] 进一步的，上述制备方法中，所述的步骤1)中的碱液为NaOH溶液、KOH溶液或NaOH与KOH混合溶液，所述碱液的OH-离子浓度为5-200g/L。

[0014] 进一步的，上述制备方法中，所述的步骤3)中的所述电极板的阳极是不锈钢板，阴极可以是纯金属镁板，也可以是镁的质量百分比含量＞50％的镁与铝或钛等的合金板。

[0015] 进一步的，上述制备方法中，所述的步骤3)中的电解时间为1min～180min。

[0016] 进一步的，上述制备方法中，所述碱液的OH-离子浓度为30-200g/L。进一[0017] 步的，上述制备方法中，所述的电解时间为30min～90min。

[0018] 本发明有益的技术效果：

[0019] 利用本发明所述的方法制得锌粉粒径小于150μm的比例不低于90％，最高达到了99.07％，与无添加剂电解液电解制得的锌粉粒径小于150μm的比例为16％-19％相比较，极大的细化了锌粉粒径，增大了直接电解所得锌粉的比表面积和活性，提高了直接电解所得锌粉的价值，免除了进一步机械磨细步骤，避免了传统球磨法操作要求高、生产质量不易控制、产能低、投资大等缺点。

[0020] 本发明的有益效果及优点是：本发明通过投加极少量的添加剂，即可实现直接从碱性溶液中电解出超细锌粉，该方法简单易于操作，所得产品粒径小，质量稳定，且投加的添加剂用量极少不会恶化电解液，不会影响锌粉纯度，便于应用于工业化大规模生产。实施例：

[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0022] 实施例1

[0023] 利用蒸馏水、氢氧化钠和ZnO混合制成溶液，其中锌含量30g/L，强碱浓度200g/L。

[0024] 然后加入5mg/L的MPS和15mg/L的PEG-400。

[0025] 插入电极板，极板间距3cm，温度45-50℃,恒电流电解，电流密度为800-1000A/m2。

[0026] 电解60min后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后锌粉过100目标准筛，得到过100目筛的锌粉质量占90.06％。

[0027] 实施例2

[0028] 利用蒸馏水、氢氧化钠和ZnO混合制成溶液，其中锌含量35g/L，强碱浓度200g/L。

[0029] 然后加入10mg/L的MPS和30mg/L的PEG-400。

[0030] 插入电极板，极板间距3cm，温度45-50℃,恒电流电解，电流密度为1000A/m2。

[0031] 电解60min后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后锌粉过100目标准筛，得到过100目筛的锌粉质量占99.07％。

[0032] 实施例3

[0033] 利用蒸馏水、氢氧化钠和ZnO混合制成溶液，其中锌含量35g/L，强碱浓度200g/L。

[0034] 然后加入15mg/L的MPS和45mg/L的PEG-400。

[0035] 插入电极板，极板间距3cm，温度45-50℃,恒电流电解，电流密度为1000A/m2。

[0036] 电解60min后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后锌粉过100目标准筛，得到过100目筛的锌粉质量占97.05％。

[0037] 实施例4

[0038] 利用蒸馏水、氢氧化钠和ZnO混合制成溶液，其中锌含量35g/L，强碱浓度200g/L。

[0039] 然后加入50mg/L的MPS和150mg/L的PEG-400。

[0040] 插入电极板，极板间距3cm，温度45-50℃,恒电流电解，电流密度为1000A/m2。

[0041] 电解90min后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后锌粉过100目标准筛，得到过100目筛的锌粉质量占93.07％。

[0042] 实施例5

[0043] 利用蒸馏水、氢氧化钠和ZnO混合制成溶液，其中锌含量50g/L，强碱浓度150g/L。

[0044] 然后加入20mg/L的MPS和60mg/L的PEG-400。

[0045] 插入电极板，极板间距3cm，温度45-50℃,恒电流电解，电流密度为1000A/m2。

[0046] 电解30min后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后锌粉过100目标准筛，得到过100目筛的锌粉质量占95.84％。