电积镍生产中电流效率低下,该如何提升?
电积镍生产中电流效率低下,可从以下几个方面提升:
电解液方面
优化成分与纯度:
维持镍离子浓度稳定:镍离子浓度过低,会使阴极表面镍离子供应不足,导致析氢等副反应增加,电流效率降低。应根据生产情况,定期补充镍盐,如硫酸镍等,确保镍离子浓度在合适范围,一般控制在4060g/L左右。
去除杂质离子:电解液中的杂质离子,如铁、铜、锌、铅等,会在阴极与镍离子竞争放电,消耗电量,降低电流效率。可采用化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等对电解液进行净化处理,严格控制杂质含量。
调整添加剂含量:合理添加硼酸、糖精、十二烷基硫酸钠等添加剂,可改善镍沉积层的质量和结构,降低电极极化,提高电流效率。但添加剂用量需严格控制,过少或过多都会产生不良影响,应根据实际生产情况进行调整。
改善电解液的物理性质:
控制电解液温度:温度过高,会加速添加剂分解、电极腐蚀等,增加副反应;温度过低,电解液粘度增大,离子扩散速度减慢,导致阴极极化增大,电流效率降低。一般将电解液温度控制在5060℃左右,可通过安装冷却或加热装置来维持温度稳定。
优化电解液搅拌:适当的搅拌可以使电解液中的镍离子分布均匀,降低浓差极化,提高电流效率。可采用机械搅拌、空气搅拌或循环泵等方式进行搅拌,同时调整搅拌速度和方式,避免搅拌过于剧烈导致电极表面的沉积层受到破坏。
电极方面
选择合适的电极材料:
阴极材料:选用高纯度、导电性好、析氢过电位高的材料作为阴极,如纯镍板、不锈钢板等,可减少析氢副反应,提高电流效率。此外,还可对阴极材料进行表面处理,如镀镍、化学镀等,进一步改善其性能。
阳极材料:阳极材料应具有良好的导电性、耐腐蚀性和催化活性,如铅基合金阳极、钛基涂层阳极等。新型钛基涂层阳极具有更高的催化活性和稳定性,可降低阳极极化,提高电流效率。
优化电极结构与间距:
电极结构:采用三维结构的电极,如网状、泡沫状电极,可增加电极与电解液的接触面积,提高传质效率,降低电极极化,从而提高电流效率。
电极间距:适当减小电极间距,可降低槽电压和电阻,提高电流效率,但电极间距过小会导致电解液流动受阻,增加电极极化。因此,需要根据电解液的粘度、电解电流密度和电极结构等因素综合考虑,优化电极间距,一般控制在2050mm左右。
操作工艺方面
稳定电流密度:电流密度过高,会导致阴极极化增大,析氢副反应加剧,电流效率降低;电流密度过低,生产效率低下。应根据电解液成分、电极材料和产品要求等因素,选择合适的电流密度,并通过稳流装置确保电流稳定,一般控制在200300A/m²左右。
防止短路和漏电:定期检查电解槽的绝缘性能,及时修复破损的隔膜、电极和槽体,防止短路和漏电现象的发生。短路和漏电会使部分电流无法用于镍的沉积,导致电流效率下降。
优化生产流程:合理安排生产流程,减少电解液在各工序之间的停留时间,防止电解液中的镍离子被氧化或水解,影响电流效率。同时,加强对生产设备的维护和管理,确保设备正常运行,减少因设备故障导致的生产中断和电流效率降低。