鋅冶煉電積工藝有機燒板探究

李海濤

（江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

鋅冶煉的“燒板”現(xiàn)象是濕法煉鋅工作中需要重點關(guān)注的一個問題?！盁濉弊鳛闈穹掍\中較為普遍的一種現(xiàn)象，輕微“燒板”主要是對電流效率產(chǎn)生一定影響，而嚴重“燒板”不僅影響電流的即時效率，還嚴重影響到鋅的質(zhì)量和產(chǎn)出，甚至導致整個鋅冶煉難以正常運轉(zhuǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失?？傊盁濉辈粏斡绊戜\直流析出電的損耗、析出鋅的質(zhì)量，而且還在一定程度上縮小陽極板的使用壽命[1]。各個濕法煉鋅廠的技術(shù)人員對鋅液中含有的有害雜質(zhì)，如砷、銻、鍺、鎳、銅等元素所引發(fā)的電效大大降低直至發(fā)生“燒板”現(xiàn)象，進行了諸多的鉆研，也累積了極為豐富的工作經(jīng)驗，并按照工廠的實際狀況對鋅液有機燒板現(xiàn)象的出現(xiàn)進行嚴格的把控。

1 鋅冶煉電積工藝有機燒板方法研究

1.1 冷卻塔通風除酸霧

在鋅冶煉電積過程中，因為陽極反應的發(fā)生有部分氧氣被產(chǎn)出，析出一些細小的電解液珠，從而在車間內(nèi)形成大面積的酸霧，威脅到工作人員的身體健康，并對廠房機械設(shè)備造成腐蝕[2]。傳統(tǒng)的鋅冶煉電積車間的通風辦法有很多，絕大部分多采取自然通風，通風效果并不理想。利用電解液冷卻塔風機對車間的電解槽進行部分通風除酸霧措施，利用屋頂?shù)娘L道對電解槽實施通風置氣。新鮮的空氣經(jīng)過電解槽兩側(cè)的格柵走道，把酸霧通過屋頂?shù)娘L道引進冷卻塔內(nèi)，再利用冷卻塔的防滴層將酸霧全部吸收后，達標后處理。另外，格柵兩側(cè)走廊上的工作人員處在新鮮空氣的籠罩下，避免受到酸霧的威脅，保障工廠人員的生命安全。

1.2 槽間導電棒冷卻

將傳以往的陽極板直接連接方式改成槽間導電棒連接方式，有利于陽極板的自動裝卸槽。在高電流強度和電流密度的工作狀態(tài)下，槽間導電棒因為電阻過大產(chǎn)生大量熱能，繼續(xù)采取降溫冷卻處理的辦法。因而，本文設(shè)計采取中空槽間導電棒的方式，利用軟化水對閉路循環(huán)進行持續(xù)性冷卻，導電棒冷卻水溫大約設(shè)為15℃～24℃之間。

1.3 對槽溫和生產(chǎn)電流進行控制

因為電積燒板現(xiàn)象出現(xiàn)的早期是存在針眼與透酸物質(zhì)的，所以，有必要對常規(guī)元素超標進行解析，對鋅液以及廢液內(nèi)的常規(guī)元素含量是否超標進行分析。經(jīng)實踐表明，常規(guī)元素含量除氯根離子外基本上都處于合格范圍以內(nèi)，尤其是其中對鋅電解反應影響較大的砷、銻、鍺等含量均較低，氯根離子基本上不會對陽極鋅板電面產(chǎn)生消極影響，所以，基本上可以排除常規(guī)元素含量超標的影響。因為鋅冶煉電積有機“燒板”的反應較為猛烈，在發(fā)生“燒板”現(xiàn)象時會將電解槽溫由35℃～40℃降到30℃～35℃，大大降低了雜質(zhì)元素的物理活性。同時逐漸降低生產(chǎn)電流以至正常電荷的一半，對此可以減少電解槽內(nèi)陽極板的安裝數(shù)量，確保電流密度保持在每一平方米300A～350A。降低電流主要是出于有效控制陽極鋅的析出速度，確保液體置換流量的標準，減少雜質(zhì)元素出現(xiàn)富集與濃差極化現(xiàn)象。而減少槽內(nèi)陽極板數(shù)量的目的是基于保障電流密度，保證陽極鋅板的尺寸厚度，利于裝卸，同時剩余陽極板可以作為周轉(zhuǎn)板而存在，如此有利于提高槽內(nèi)陽極板的置換速度，另一方面也大大降低了技術(shù)人員的工作強度。

1.4 浸出與凈化

在實踐生產(chǎn)過程中，隨著鋅化合物的迅速溶解，其它雜質(zhì)如鐵、砷、銻等也會出現(xiàn)不同程度的溶解。當溶解物質(zhì)含量超過一定上限時，就會嚴重影響到鋅冶煉的電解生產(chǎn)，所以有必要事先對鋅溶液進行凈化。在鋅冶煉電積環(huán)節(jié)中，利于臨時性停產(chǎn)效應，將含銻元素較高的電積溶液全部返回鋅液浸出環(huán)節(jié)。之后，對受銻元素嚴重污染的鋅液瓶、電解槽以及廢液循環(huán)裝置進行全面清洗。在這個前提條件下，再裝入合格的鋅液，進行pH中性開槽，完成閉路循環(huán)，借助電解反應內(nèi)部提酸的基本原理，漸漸從pH中性開槽演變到酸性開槽。除此之外，還可以利用瞬間析出鋅周期、降低電流強度、減小電流密度、電解溶液稀釋等措施完成。實踐表明，鋅溶液的凈化除砷、銻元素外沒有必要采取特殊手段，只需要控制pH值大小即可，它們會隨著鐵元素的水解沉淀而慢慢被析處。當出現(xiàn)銻、砷等元素超出國家規(guī)定要求標準時，其主要原因就是采取大量的氧化鋅煙塵直接灌入中性浸出液導致的[3]。銻、砷等雜質(zhì)元素伴隨鐵元素的沉淀而逐漸消除，而因為氧化鋅煙塵是不含鐵元素的，再加上實踐過程中又沒有及時采取補救手段，導致溶液中砷、銻含量顯著提高，從而電解出大面積“燒板”。鋅焙砂提高浸出沉鐵反應后，有必要進一步對其內(nèi)銅、鎳等雜質(zhì)元素進行凈化。本文采取三段銻鹽凈化法，即第一階段添加鋅粉、酒石酸高猛酸鉀高溫除銅鉆，第二段添加鋅粉低溫處理。

另外，因為銀在鋅液大面積析出，加劇了As、Sb、Co、Ge、Ni、Cu等雜質(zhì)元素對鋅電積的危害，它們導致鋅冶煉電積的電流效率迅速下降，甚至導致不同原因的“燒板”現(xiàn)象。雖然鋅冶煉電積工藝有機“燒板”的作用機理各不相同，可相同的是它們只有在陽極放電才可以大面積引發(fā)對電解反應的危害，其對鋅電解的危害最終均表現(xiàn)為析出氫氣、鋅離子融進溶液內(nèi)。

在析出鋅表層沒有安裝Ag-Zn電池的狀況下，這些有害元素雜質(zhì)會在鋅表面上直接析出，而當在析出鋅表面安裝Ag-Zn電池后，由于Ag-Zn電池的電動勢能高達1291mmV，所以鋅液中的有害元素雜質(zhì)在外電場以及電池電動勢能的雙重作用下，在電池陽極直接析出或和銀沉淀在鋅表面上，與銀一起構(gòu)成原電池的陰極，作用于鋅冶煉。

2 實驗與效果分析

為了更加直觀的看出本文提出的鋅冶煉電積工藝有機燒板彌補辦法的實際應用的效果，特與傳統(tǒng)鋅冶煉電積工藝有機燒板辦法進行對比，對其作用效率進行比較。

2.1 實驗準備

為保證實驗的準確性，將兩種鋅冶煉電積工藝有機燒板設(shè)計置于相同的試驗環(huán)境之中，采用相同含量的有機物進行電板實驗，對作用效率能力進行對比。

2.2 實驗結(jié)果分析

實驗過程中，通過兩種不同的方法設(shè)計同時在相同環(huán)境下進行工作，分析其作用效率的變化。實驗效果對比如下表所示。

表1 不同方法下的有機物實驗結(jié)果對比

根據(jù)實驗結(jié)果，本文提出的防止有機燒板法，與傳統(tǒng)方法相比，在避免板面出現(xiàn)較多破損，維持板面平整度，降低生產(chǎn)成本上有顯著效果。

3 結(jié)語

本文對鋅冶煉電積工藝有機燒板進行分析，依托鋅冶煉工藝流程，根據(jù)燒板現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，對其提出相關(guān)解決方法，實現(xiàn)本文設(shè)計。實驗論證表明，本文設(shè)計的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為鋅冶煉電積工藝有機燒板的應用提供理論依據(jù)。