3.2m2大極板鋅電積提升電流效率生產實踐

歐陽全紅,楊 平

(深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司 丹霞冶煉廠,廣東 韶關 512300)

電流效率是鋅電積過程中一項重要指標?，F代濕法煉鋅成本中,電耗占有相當大的比例,因此提高電解車間電流效率,降低濕法煉鋅電耗,對于提高企業經濟效益有著十分重要的意義[1-4]。

丹霞冶煉廠引進盧森堡保爾沃特(PAUL WURTH S.A.)的大極板(3.2m2)、長周期(48 h)自動剝鋅技術,具有廠房占地面積小、機械化和自動化程度高等優勢,在國內首次實現了全自動剝鋅。自2009年10月投產以來,年平均電流效率一直在90%左右。為了進一步提高電流效率,降低電耗,提高經濟效益,增強企業競爭力,該冶煉廠組織了一系列技術攻關。通過設備改進,管理創新,2019年丹霞冶煉廠鋅電積電流效率達到91.97%,在同行業中處于領先水平。

本文對此次技術改進的具體措施和生產實踐進行詳細闡述,以期為同行業提供參考。

1 技術改進前存在的問題

采用大極板生產后,鋅電積工藝總體平穩,平均電流效率在90%,但是生產上還是偶爾會有些波動,主要體現在以下幾個方面。

1)除鐵、凈化生產工藝不穩定,新液質量有波動。

2)系統液體TOC(有機碳總量)含量高。

3)電解槽面管理存在不足。

2 技改措施

2.1 嚴格控制新液成分

電解液中存在能降低氫超電壓和與鋅一起形成微電池的較正電性的金屬雜質,會導致鋅電積電流效率的降低,因此進一步降低溶液中這類雜質的含量,是提高電流效率的基本保證。新液控制指標見表1。

表1 新液成分控制指標 mg/L

2.2 改造配套生產設備

2.2.1 除鐵攪拌裝置的改進

攪拌裝置對除鐵效果影響非常大,為提高針鐵礦生成率,引進了德國的EKATO 高效氣體分散攪拌裝置,提高了攪拌效率,同時為改善氣體分散效果創造了條件。除鐵效果改善的同時,F-、Cl-、As、Sb、Ge 等也去除得更徹底,這些元素在除鐵后液的含量見表2。

表2 除鐵后液雜質元素成分 mg/L

2.2.2 改進凈化壓濾機溜槽

壓濾機卸渣前、后或者新濾布剛剛投入使用時,液體中不可避免的夾帶一些渣,污染新液,造成雜質含量上升。為解決這個問題,凈化壓濾機增設不合格液溜槽,壓濾機吹渣、卸渣后重新使用或者換完新濾布投入使用的壓濾機全部將壓濾液切換到不合格液溜槽5～10 min,確認濾液清亮、無渣后,再切換回濾液溜槽。凈化新液的穩定性、合格率大幅提升。

2.2.3 改進活性炭加入狀態

濕法煉鋅系統隨著時間的延長,溶液中的有機物開始累積,TOC 達到一定的量后會對鋅片質量和電流效率產生比較大的影響,嚴重時甚至造成燒板?；钚蕴考尤氲倪B續性、均勻性對吸附溶液中的TOC有較大影響。2019年2月開始將活性炭的加入方式由干料加入改為漿化后加入,活性炭加入均衡、穩定,電解廢液TOC含量穩定在30～40 mg/L。2019年活性炭加入狀態改變前后電解廢液中TOC含量變化情況見圖1。

2.2.4 改進電解槽絕緣支撐

圖1 2019年活性炭加入狀態改變前后電解廢液中TOC含量變化情況

陰、陽極板導電頭在電解槽面酸霧的腐蝕下形成銅綠(CuSO4),自動行車出裝槽時,沖洗導電頭的水會將這些銅綠帶入電解槽內,不僅影響鋅片質量,還會影響電效。將電解槽的組裝式絕緣支撐改造為整體絕緣支撐,并增設排水系統,將含銅污水導流到電解槽下方。改進后,廢液含Cu≤0.2 mg/L,鋅錠含銅穩定在0.000 2%～0.000 3%,杜絕了含銅污水造成的燒板事故。

2.2.5 改進電解風冷塔

溫度在鋅電積中起著至關重要的作用。電解液溫度升高,氫的超電壓降低,導致電流效率下降,甚至出現“燒板”現象。該冶煉廠位于華南地區,夏季常年氣溫偏高,因此根據生產需要,及時開啟風冷塔降溫顯得極為重要。風冷塔加高了2.5 m,同時增設了第3 層捕沫絲網,減少酸霧外溢。風冷塔的降溫幅度在6～8℃,保證了夏季在高電流生產時,槽溫控制在37～40℃。2019年電解液溫度見表3。

表3 2019年電解液溫度℃

2.3 加強生產管控

濕法煉鋅系統的各個工序都是一個有機整體,相互之間直接的、間接的影響千絲萬縷。2019年工廠在全廠大力開展“降本增效”活動,要求各工序“盯好上家,管好下家”,生產出現波動,相互之間及時溝通,整個生產越來越平穩。

2.3.1 優化電解液酸鋅比

電解液的主要成分是ZnSO4和H2SO4。一定的鋅離子濃度是正常進行鋅電積和獲得較高電流效率的基本條件。該廠氧壓浸出工藝的特點在氧壓釜內酸化率較高,新液含鋅在170～180 g/L,酸鋅比是電解過程中的一個重要技術參數。通過長時間的摸索,電解液的酸濃控制在185～190 g/L,鋅含量控制在55～60 g/L,當實際酸鋅比與工藝要求有偏差時,通過往電解槽加水進行調節。2019年電解廢液含酸情況見表4。

2.3.2 加強槽上陰、陽極板管理

陰極板的狀況對電流效率有著非常大的影響。新陰極板上槽之前,先對鋁板進行打磨,然后用熱水泡洗,導電頭用高壓水進行清潔。剝鋅后的陰極板,認真檢查導電頭和絕緣條,發現有破損的及時進行更換；板面彎曲的陰極板進行校正后再投入使用。在刷洗機鏈條旁增加塑料刷,每次陰極板經過時,會自動清理導電銅頭,以保證其與槽上導電棒的搭接質量。

表4 2019年電解廢液含酸情況 g/L

在鋅電積過程中,Mn2+離子會轉變為MnO2,吸附在陽極板上或者漂浮于電解液中。隨著時間的延長,陽極板上黏附的陽極泥厚度增加,陽極泥的增加會使得陽極板電阻增大。經過不斷優化,將拍平周期由原來的30 d 調整到22 d。為確保拍平質量,在拍平板兩邊增加了同步裝置,提高了陽極板拍平后的平整度。同時將拍平的高壓用水壓力提高到6 MPa,提高了陽極板表面的清潔度。

2.3.3 精準加入添加劑

鋅電積過程中使用添加劑是必不可少的,加入適量的添加劑可以調節鋅電積過程中的陰極電位,增大氫的超電壓,以保證在電積時有較大的電積極化,增大電流效率和改善電積鋅質量。通過長時間的對比實驗,生產中根據當班電流大小和槽電壓的波動調整加入量,噸鋅片骨膠單耗控制在0.05～0.1 kg。

為了降低電解液中的Pb2+和減少已進溶液中的Pb2+在陰極鋅上析出,濕法煉鋅在鋅電積過程需加入碳酸鍶(SrCO3),在酸性溶液中轉變為溶解度更小的硫酸鍶(SrSO4),與硫酸鉛晶格大小相近,形成類質同晶而共同沉淀。經過長時間的對比試驗,摸索出根據每天早班廢液含鉛的變化,調整碳酸鍶的加入量。當廢液含鉛在0.1～0.3 mg/L時,碳酸鍶單耗按照噸鋅片1.5 kg 加入；廢液含鉛在0.4～0.8 mg/L時,碳酸鍶按照噸鋅片2.5～3 kg 加入。

2.3.4 改進槽面監測

電解槽內的工藝狀況會在槽面體現。以往丹霞冶煉廠電解出現狀況時,經常伴隨著有機物超標,溶液中TOC含量會發生變化,因此總結出每個班用一氧化碳檢測儀測量槽面CO的數值,建立不同電流大小對應產生CO 氣體的范圍,根據CO的變化對電解槽內狀況進行評估,采取相應措施。

3 改進后成效

經過一年多的探索和改進,2019年鋅錠產量達到13.98萬t,全年無“燒板”事故,0#鋅錠品級率100%,年平均電流效率達到91.97%,比上一年提高1.17個百分點,取得了良好的經濟效益。2019年電流效率情況見表5。

表5 2019年電流效率情況 %

4 結語

電流效率是鋅冶煉過程中的一項重要技術經濟指標,提高鋅電積過程的電流效率涉及到設備改進、過程控制和精準管理等多方面工作。提高新液質量、降低系統溶液中的有機物、優化工藝控制、加強槽面管理可以顯著提高電流效率。丹霞冶煉廠通過采取上述改進措施,年平均電流效率達到91.97%,取得了良好的經濟效益。