针对Zn还原法制多晶硅副产物ZnCl2的回收利用,本文研制了一套小型ZnCl2熔盐电解实验装置,在不添加其他辅助电解质情况下,经初步工艺实验,成功利用ZnCl2熔盐制备出了Zn,纯度可达70.74%,从而验证了ZnCl2电解回收制锌的工艺可行性,并发现反应温度不宜超过550℃。但本文后续研究还有很多工作要做,如采用何种方式准确得到电流效率和单位电能消耗,并以此为基础评价电流密度对电流效率,锌杂质成分、电解温度等的影响等。
另外,本文在实验设备研制和工艺过程中还发现此工艺如向产业化方向推广,还存着以下几个难点:
(1)电解槽材料技术难点
电解槽的使用温度在500℃~600℃之间,内部含有ZnCl2熔盐、Zn液体、Cl2等介质。这样的环境下,金属类材质很容易被腐蚀,不适用。而陶瓷类材料,不易加工成大尺寸。实验阶段,项目组最终选择石英做为电解槽材质。但研究发现,石英电解槽同样也会被ZnCl2缓慢腐蚀,不宜长期使用。而且石英材料易碎,高温下不易密封,做实验设备的材料可以,但不适用于产业化设备。
(2)ZnCl2的电导率过小
ZnCl2的电导率在熔点时仅为0.0024Ω-1ocm-1 ,单独电解槽电压高和能耗相对较大,只有当电极间距很小(10mm以下)时才能有效降低能耗。但在此电极间距下,阴极生成的Zn易与阳极生的Cl2进行二次反应。
(3)液面检测技术难点
由于电解槽温度过高(500℃~600℃),电解槽内部介质的强腐蚀性,传统的液位计不适用于ZnCl2电解槽。生成的Zn液由于比重大落于电解槽底部,Zn的液面目前更没有合适的方法进行检测,目前只能根据理论计算量和经验来判断各液面,并决定电解的中止。