鋅電積鋅片含鉛研究

肖常玲

（赤峰中色鋅業有限公司，內蒙古赤峰 024000）

鋅電積鋅片含鉛研究

肖常玲

（赤峰中色鋅業有限公司，內蒙古赤峰 024000）

為提高鋅錠質量,對電積鋅片含鉛進行了研究,通過對鋅電積過程的分析，分析了鋅片中鉛的來源,以及造成鋅片含鉛高的主要因素,論述了降低鋅片中含鉛的措施。

鋅電積；陽極泥；含固量；溶度積；類質同晶

目前,鋅主要用于鍍鋅和壓鑄合金等，由于壓鑄合金等行業迅速發展,市場對零號鋅的需求逐年增加,對鋅錠中的雜質鉛的含量也要求更加嚴格。不同質量鋅錠價差的增加,將會使高品質的鋅錠獲取更大的利潤。鋅電積析出鋅質量受多種因素及控制條件的影響，鉛是影響電鋅質量的最主要雜質,由鋅電積過程中鉛的平衡可知,溶液中鉛離子有76.4%進入到陰極，其中大約有70%來自鉛—銀材質的陽極。因此,防止電解液中鉛離子進入陰極和減少陽極鉛的溶出,便成為提高電鋅質量的主攻方向。

1 鋅片中鉛的來源

對溶液中的鉛進入鋅的機理進行研究發現,其主要是溶解在循環液中的鉛離子在陰極上析出和從陽極表面脫離的PbO2粒子在陰極鋅中的機械夾雜。懸浮于電解液中的PbO2微粒物在電解過程中，吸附H+而帶正電荷，隨著電解液的定向流動，粘附于陰極上，一部分被析出的鋅包裹，一部分被還原成鉛離子而后在陽極上析出。從工藝操作來看，陰陽極板的變形、電積過程、陰極上形成樹枝狀鋅結晶及電解槽底陽極泥過厚等原因，造成陰極板短路，使陽極上的鉛進入鋅片中，同時也使陽極表面的保護層遭到破壞，鉛溶入電解液在陰極析出，導致鋅片含鉛升高。

1.1 陰陽極板的變化對鋅片含鋅的影響

陰陽極板的變形、陰極安裝不正確、電解過程中鋅片表面產生的樹枝狀結晶等工藝技術和操作管理等方面的原因,都可能造成陰極板短路,損壞極板,使陰極鋅片含鉛增高。

1.2 電解液中懸浮物與鋅片含鉛的關系

為查找鋅片含鉛高的原因,試驗取電積循環液、廢電解液進行分析,分析結果見表1。

表1 鋅電積過程各種溶液含鉛分析結果

由表1分析結果可見,所有電解液通過液固分離,將溶液中的懸浮物過濾脫除后，濾液含鉛明顯降低。這說明電解液中鉛由不溶鉛(懸浮物)和可溶鉛組成，進入析出鋅中鉛不完全來源于溶液中的鉛離子放電,也可能是從陽極表面脫落的PbO2粒子在陰極鋅中的機械夾雜。

為了進一步考察電解液中懸浮物與鋅片含鉛的關系,對鋅電解液中含固量進行測定,通過測定明顯可以看出,循環液中含固量與液含鉛成正比關系,含固量高時循環液變得渾濁，液含鉛高,隨著循環液含固量降低,液含鉛也隨之降低。這說明降低循環液含固量可降低鋅片含鉛。

1.3 電解液中錳離子濃度對鋅片含鉛的影響

電解液錳含量應該控制在3～5 g/L較合理，過高或過低都會對鋅片含鉛造成很大影響。錳離子過高時,陽極泥量增加,電解液渾濁,使陽極泥機械夾帶于陰極鋅中的量增多,從而造成鋅片含鉛升高;錳離子過低時,陽極保護膜將會脫落,氯離子對陽極的腐蝕加劇,導致鋅片含鉛量升高。

1.4 電解液中氯離子對鋅片含鉛的影響

一般鋅陰極中的鉛含量隨電解液中的氯含量增加而升高，因此電解液中氯含量應控制在30～50 mg/L以下。但當電解液Mn/Cl濃度比大于或等于3～3.5時,即使電解液中含氯離子達到350～1 000 mg/L,對鋅片含鉛影響也不大。因此有條件的情況下,盡量降低溶液中的氯離子含量。當氯離子含量增高時,必須提高錳離子的含量。

2 降低鋅片中含鉛的措施

2.1 降低循環液中不溶鉛(懸浮物)的措施

根據生產實踐,廢液中錳含量過高時,陽極泥量較大,循環液中懸浮物較大,溶液渾濁；廢液中錳含量過低時，陽極板上的陽極泥脫落，循環液中的陽極泥含量增高，廢液也較渾濁。因此降低循環液中懸浮物的含量,是降低鉛的重要措施之一。

降低循環液流量,可使循環液中的含固量得到一定程度的降低,但澄清效果有限。通過加強槽上管理,延長清理陽極周期，均勻分散更換陽極,也可以一定程度降低循環液中的含固量,但效果有限,無法徹底解決問題。從工業試驗運行效果來看,循環液過濾后較不過濾的鋅片含鉛低,為此采取壓濾機過濾循環液,改善循環液含固量,降低循環液中不溶鉛的含量,是降低鋅片含鉛,保證產品質量穩定的重要措施之一。

2.2 降低循環液中可溶鉛的措施

循環液中的鉛離子主要是由新液和鉛—銀陽極帶來的。新液中的鉛離子跟溶液中的氯離子和硫酸鉛的溶度積有關。這些鉛離子大部分在循環液中變為不溶的硫酸鉛沉淀。循環液中的鉛主要是未鍍膜的新陽極和電積過程中極板“短路”使陽極上的鉛進入溶液中,可以通過新陽極鍍膜和加強槽上管理來降低可溶鉛。

為了減少電積液中的鉛離子在陰極上析出，可向循環液中加入碳酸鍶，使其在酸性溶液中轉變成溶解度更小的硫酸鍶,與硫酸鉛晶格大小相近,形成類質同晶共同沉淀，從而降低循環液中的鉛離子含量。

2.3 降低鋅片中機械夾帶的鉛

鋅片在出槽、剝鋅過程中,可能造成陽極泥、鋅粒子等含鉛高物質混入夾帶到鋅片中,污染鋅片,要求剝鋅場地保持清潔,加強水洗,將鋅粒子及帶有陽極泥的部分鋅片敲掉等,也是降低鋅錠含鉛的主要措施之一。

3 結論

通過上述對鋅電積鋅片含鉛的研究可以得到以下結論：1)加強槽上管理，陰陽極板規范平整和安裝,杜絕陰陽極板“短路”現象，是保證鋅片質量的必備條件。2)降低循環液中懸浮物的含量,是從源頭降低鉛對鋅片的影響。3)合理控制溶液中的錳、氯離子含量,是降低鋅片含鉛的重要保證。

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Research on Lead Content of Zinc Electrowinning Sheet

XIAO Changling

(Chifeng NFC Zinc Co.,Ltd.,Chifeng,Neimenggu 024000,China)

In order to improve quality of zinc ingot,the paper makes a research on lead content of electrowinning zinc sheet, analyzes lead source in zinc sheet in period of zinc electrowinning and main factors accounting for high lead content,and discusses measures of reducing lead content in zinc sheet.

zinc electrowinning;anode slime;solid content;solubility product;isomorphism

TF813

B

1004-4345(2014)05-0036-02

2014-08-27

肖常玲(1974—),女,工程師,主要從事有色金屬冶煉技術工作。