提升鋅錠品質(zhì)的措施

傅敏敏，溫偉金，曾倩嫻，劉 娜

（江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

隨著冶煉裝備水平的發(fā)展，大型極板在濕法煉鋅行業(yè)得到了推廣應(yīng)用［1］。較小極板電積減少槽數(shù)達(dá)60%，廠房面積減半，降低了投資，墨西哥MMP公司鋅極板面積已達(dá)6.4m2，屬世界之最［2］。江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司采用3.2m2大型極板電積全自動(dòng)剝鋅工藝，鋅錠澆鑄采用國(guó)內(nèi)首條雙模澆鑄，單次澆鑄四塊鋅錠的工藝。

2 存在的問題

自2011年12月投產(chǎn)以來,產(chǎn)出來的鋅錠質(zhì)量一直不夠理想，制約著產(chǎn)品注冊(cè)，直接影響產(chǎn)品的銷售等重大問題。

鉛含量的多少是影響鋅錠品質(zhì)的主要因素。2014年下半年鋅錠平均含鉛高于0#鋅要求，造成0#鋅合格率大幅下降，見圖1。

圖1 2014年0#鋅合格率

3 技術(shù)方案

鉛進(jìn)入錠里面的途徑有兩個(gè)：一個(gè)是鋅片內(nèi)機(jī)械夾雜含鉛物料入爐，如含鉛設(shè)備零件、陽極碎片、陽極泥等；另外一種是析出鋅含鉛。

3.1 減少含鉛物料入爐的措施

（1）加強(qiáng)物料管理及現(xiàn)場(chǎng)管理。在析出鋅入爐前，采取人工檢查、剔除的補(bǔ)救措施。

（2）析出鋅夾雜陽極泥是日常生產(chǎn)中常見的，也是主要含鉛物料來源。在電積過程中，由于陽極板上不斷吸附陽極泥，當(dāng)陽極泥厚度達(dá)到≥50mm時(shí)，陽極泥會(huì)抵到陰極板上的鋅，出槽時(shí)有大量的陽極泥吸附在析出鋅表面上［3］。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間觀察，發(fā)現(xiàn)采用冷水噴淋方式的洗滌裝置對(duì)析出鋅進(jìn)行洗滌效果較差。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)洗滌裝置進(jìn)行了三處改造。第一，把原來的DN15管道，換成了DN25管道；第二，原從上往下3處淋水，改為“口”型，噴嘴增至16個(gè)/組，共3組；第三，原采用的是冷水噴淋，結(jié)晶難以溶解，去除，綜合考慮到凈化工序的加熱器冷凝水在凈化利用不高，且能保證水溫在≥90℃，于是改為冷凝水用于清洗，壓力由原來的0.1MPa增加到2.5MPa。改造后其洗滌效果有明顯改善，鋅片帶陽極泥的現(xiàn)象幾乎沒有（對(duì)比圖2和圖3）。

圖2 改造前洗滌后的鋅片

圖3 改造后洗滌過的鋅片

3.2 析出鋅含鉛原因分析與措施

電積過程中，陽極板（Pb-Ag合金板）部分溶解，使得電解液中含鉛離子在陰極析出。從2013年開始發(fā)現(xiàn)鋅錠中含鉛量逐漸上升，大家清醒地認(rèn)識(shí)到對(duì)系統(tǒng)內(nèi)Pb2+處于失控狀態(tài)。為改善電積生產(chǎn)狀況，對(duì)濕法系統(tǒng)及時(shí)實(shí)施了補(bǔ)錳措施［4］，錳離子由1.2g/L提高到8g/L,但對(duì)降鉛沒有明顯效果。對(duì)此進(jìn)行了分析并采取相應(yīng)措施。

3.2.1 控制陽極泥厚度

為了弄清陽極泥中鉛的含量，因此隨機(jī)取5份樣進(jìn)行分析。由表1可知，陽極泥含鉛平均在23%。

為了研究陽極泥厚度與析出鋅含鉛關(guān)系，我們選取A20、B25電積槽進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖4。

圖4 陽極泥厚度與析出鋅含鉛量

由圖可知，（1）當(dāng)陽極泥厚度在35mm以下，析出鋅含鉛量與陽極泥厚度成正比；（2）當(dāng)陽極泥厚度在35～45mm時(shí)，析出鋅含鉛直線上升；（3）當(dāng)陽極泥厚度大于等于45mm時(shí)，陽極泥與析出鋅已接觸，析出鋅含鉛達(dá)到0.3‰且與陽極泥厚度不成正比關(guān)系。由此，我廠陽極清洗拍平周期根據(jù)以上結(jié)果并結(jié)合行車、陽極清洗拍平機(jī)組的實(shí)際作業(yè)效率等因素，實(shí)際控制周期在17天以內(nèi)，比設(shè)計(jì)周期縮短了5天。

3.2.2 改型陽極絕緣條，減少短路發(fā)生

國(guó)內(nèi)外鋅電積均采用在鉛陽極板導(dǎo)電棒吊耳旁放置兩個(gè)絕緣夾，陽極板板面采用三點(diǎn)式絕緣子，陽極板底部采用倒錐形陽極絕緣子的一種絕緣工藝，以確保鋅電積陰陽極間距，如圖5所示。

一方面，陽極絕緣子采用PE材質(zhì)，由于電積過程中酸度電積液溫度上升，致使其內(nèi)部發(fā)生變化，3個(gè)月左右就會(huì)脫落，致使該陰陽極絕緣點(diǎn)消失，無法起到絕緣作用；脫落的絕緣子仍然在槽內(nèi)，但是此類絕緣子頂住陰極，致使陰陽極間距無法的到保證甚至陰陽極接觸造成短路；然而脫落后的絕緣子在周期內(nèi)，陽極泥結(jié)晶布滿安裝孔，拍平時(shí)補(bǔ)充缺失絕緣子，需先清理結(jié)晶，人力物力的消耗。另一方面，由于底部采用倒錐形陽極絕緣，然而在生產(chǎn)過程中陽極表面存在腐蝕現(xiàn)象，腐蝕后的陽極板面厚度變小致使倒錐形絕緣與板面固定點(diǎn)產(chǎn)生縫隙，自動(dòng)行車［5］在裝陰極，陰極插入陽極絕緣子內(nèi)，致使陰陽極接觸產(chǎn)生短路。消耗電能及析出鋅質(zhì)量。

采用此類絕緣，降低析出鋅的電流效率，然而補(bǔ)充缺失的陽極絕緣需行車吊起在行車的側(cè)面及底部補(bǔ)充作業(yè)，而且補(bǔ)充絕緣子作業(yè)中陽極板表面存在脫落陽極泥結(jié)晶及電解液飛濺到作業(yè)人員眼睛，使得作業(yè)極不便且非常不安全。從理論上講，對(duì)陰陽極的間距要求是很高的，因?yàn)椴蹆?nèi)槽內(nèi)陰陽極接觸會(huì)導(dǎo)致陰陽極短路，極大的消耗電能及影響析出鋅質(zhì)量。

圖5 三點(diǎn)式絕緣子

針對(duì)這些問題，我廠開發(fā)了一種實(shí)用新型的絕緣條（如圖6）。本實(shí)用新型的陽極板絕緣條，采用環(huán)閉式長(zhǎng)條形絕緣，長(zhǎng)條形絕緣中間向上拱起的五個(gè)絕緣凸點(diǎn)，致使形成6個(gè)極板間液流通孔長(zhǎng)孔。凸點(diǎn)的高度確保陰陽極板面的絕緣點(diǎn)，將整塊陽極板徹底與陰極板隔開，使陰陽極板任一點(diǎn)間距保持在45mm，從而減少陰陽極接觸，保護(hù)陽極不被腐蝕、溶解，能避免行車作業(yè)過程中帶來的絕緣點(diǎn)破壞和使用壽命。

長(zhǎng)的絕緣條，2015年4月份開始安裝后效果非常明顯（見表2）。

圖6 新型絕緣條

表2 短路、鋅片含鉛、電效情況

3.2.3 適當(dāng)控制SrC03［6］加入量

在鋅電積過程中加入碳酸鍶的目的是為了降低溶液中Pb2+的濃度，減少析出鋅含鉛量。其原理是碳酸鍶加入電積液后轉(zhuǎn)變成溶解度更小的硫酸鍶，而硫酸鍶與硫酸鉛結(jié)晶晶格幾乎一致，因而形成極不易溶的混晶沉于槽底。碳酸鍶加入量的多少主要取決于溶液內(nèi)Pb2+含量的高低，通過采取降低溶液內(nèi)Cl-和保持一定Mn2+濃度的措施可有效降低溶液內(nèi)Pb2+含量，從而可以減少碳酸鍶的消耗量（見圖7）。與骨膠［6］一樣，碳酸鍶加入過多也是有害的，由于工業(yè)碳酸鍶內(nèi)含有碳酸鈣等雜質(zhì)，過量加入會(huì)使系統(tǒng)結(jié)晶物增多，懸浮物增加，槽電壓上升。

圖7 碳酸鍶加入量

4 實(shí)施效果

以上措施實(shí)施后，鋅錠中鉛含量穩(wěn)定下降，年平均含鉛從2014年的0.0035%下降到2017年的0.0016%；2015年起，再未出現(xiàn)因鉛含量超而影響0#鋅合格率的情況發(fā)生。同時(shí)噸鋅直流電單耗也相應(yīng)的得到下降。