次氧化鋅中的氟氯對(duì)鋅電解直流電單耗的影響

張前孝

摘 要 次氧化鋅作為鋅金屬的再生鋅冶料原料，為我國有色金屬資源的再次利用做出了巨大的貢獻(xiàn)，同時(shí)次氧化鋅作為鋅冶煉企業(yè)的補(bǔ)充原料，也為企業(yè)的壯大發(fā)展立下了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但是由于生產(chǎn)次氧化鋅的原料來自各行業(yè)的各種工業(yè)下腳料，這就決定了其成品原料中元素的復(fù)雜性，其中一些元素對(duì)鋅冶煉企業(yè)來說其危害是巨大的，這其中要數(shù)氟、氯的危害最大，本文通過生產(chǎn)實(shí)踐中的一些相關(guān)數(shù)據(jù)，著重分析了次氧化鋅中的氟、氯對(duì)陰極鋅直流電單耗的影響。

關(guān)鍵詞 次氧化鋅 氟 氯 陰極鋅 直流電單耗

中圖分類號(hào)：TF813 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Impact of Secondary Zinc Oxide to

Zinc Electrolysis DC CFC Consumption

ZHANG Qianxiao

（Baohui Industrial Group Zinc Smelting Company， Longnan， Gansu 742312）

Abstract Secondary zinc oxide zinc smelting zinc metal recycled raw materials， non-ferrous metals for the re-use of our resources to make a huge contribution， while secondary zinc oxide as supplementary material zinc smelting enterprises， but also for the growth of enterprise development has achieved an indelible contribution. However， due to the production of secondary raw materials from zinc oxide in various sectors of industrial waste， which determines the complexity of elements in the finished material， some of the elements of the zinc smelting enterprises， the harm is enormous， which should number of fluorine， chlorine harm brunt of this paper some relevant data production practice， focusing on the analysis of the second zinc oxide fluorine， chlorine impact on the consumption of cathode zinc DC.

Key words secondary zinc oxide； fluorine； chlorine； zinc cathode； DC power consumption

甘肅某實(shí)業(yè)集團(tuán)公司鋅冶公司自2012年加入次氧化鋅后，當(dāng)年11月開始出現(xiàn)直流單耗逐步上升的現(xiàn)象，該公司多次組織專題會(huì)議分析研究電解陰極鋅直流電單耗上升的原因，但受一些客觀因素的制約一直未從根本得到解決，現(xiàn)就使用次氧化鋅后鋅電解直流電單耗上升的原因分析如下：

1 次氧化鋅的加入使得氟、氯在生產(chǎn)系統(tǒng)中富集

該公司冶煉廠自2011年下半年開始，每月按20余噸開始實(shí)驗(yàn)性的加入次氧化鋅至目前每月加入300余噸，公司對(duì)原料中的氟氯制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，分別是氟0.015、氯0.03，但是受各種因素制約，不可避免地使一些不合格的原料進(jìn)入到生產(chǎn)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)中氟、氯元素出現(xiàn)了富集，但是該公司生產(chǎn)系統(tǒng)并無除氟、氯的設(shè)施，為解決氟、氯對(duì)生產(chǎn)造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降，陰極碎鋅增加等危害，該公司采取在電解系統(tǒng)增加輔料碳酸鍶及骨膠的加入量來穩(wěn)定生產(chǎn)的正常進(jìn)行，然而這一措施卻導(dǎo)致了電解液中固體顆粒的增加，液體的粘稠度增大，電解液電阻增大，導(dǎo)電性能下降，電解直流電單耗上升的局面。表1列舉了幾個(gè)時(shí)間段電解液含氟、氯的情況：

表1

2 陰極鋅直流電單耗的高低受電解液中氟離子的多少影響

表2是電解液中氟含量與陰極鋅直流電單耗的關(guān)系表，為了更直觀地判斷陰極鋅直流電單耗與氟離子的多少存在著聯(lián)系，筆者將2013年3月份到9月份的電解液中氟的化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了列表排列，排列順序是按照氟在電解液中由低到高的順序排列的。

從表2中可以看出，電解液中隨著氟離子的升高，陰極鋅直流電單耗也隨著氟的升高而升高。

表2

這是因?yàn)槿芤褐杏蟹x子的存在，腐蝕陰極板表面的三氧化二鋁薄膜，使得陰極鋅與陰極鋁板之間形成鋅鋁合金，造成大量的陰極鋅片未能剝離。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致電解直流電單耗升高的原因之一是這部分返回稀硫酸槽被反溶解掉的陰極鋅所耗費(fèi)的電能被白白的浪費(fèi)了，浪費(fèi)的這部分電能要分?jǐn)傇谄溆嘁褎冸x的陰極鋅片上，使的陰極鋅的直流電單耗大幅上升，同時(shí)使得陰極板的消耗量也大幅增加。表3為該公司2013年9月份每天未能剝離的帶鋅陰極板數(shù)量。

聯(lián)系表2和表3，從中可以看出隨著電解液中氟的升高，不能剝離的陰極鋅數(shù)量也愈來愈多。

根據(jù)該公司的生產(chǎn)實(shí)際，在單日產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能的情況下，每一片陰極板所析出的陰極鋅凈重：20.33Kg，根椐計(jì)算將每日未能剝離的陰極鋅耗電量分?jǐn)偟疆?dāng)日產(chǎn)量所耗用的直流電中，可致日產(chǎn)陰極鋅直流電單耗上升60度至80度電。

表3（單位：片）

3 在電解液氟、氯超標(biāo)的情況下，陰極鋅直流電單耗的高、低部分受電解陰、陽極板投入量的影響

鋅電解車間生產(chǎn)成本占鋅冶煉總生產(chǎn)成本的70%以上，為此減少陰、陽極板的投入量一直以來作為該公司節(jié)約生產(chǎn)成本的一個(gè)重要措施，能用則用，能不換就不換。但是，自2012年下半年以來，該公司加大了次氧化鋅的投入量，系統(tǒng)中的氟、氯含量也在不斷地富集升高，電解液中超標(biāo)的氯酸根離子對(duì)陽極板產(chǎn)生了腐蝕性溶解：

Pb+ + 6H+ + CO3- = 3H2O + CI- + Pb2+

使陽極板的消耗加劇，本應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充損壞的陽極板，但是由于陰極鋅生產(chǎn)又受生產(chǎn)成本的約束，致使該換的陽極板沒有及時(shí)更換，造成槽面陽極板更新?lián)Q代失調(diào)，被腐蝕溶解損壞的淘汰陽極板及需要維修的陽極板數(shù)量遠(yuǎn)大于投入量，具不完全統(tǒng)計(jì)從2012年12月26日至2013年6月29日該公司共計(jì)投入新陽極板410片，報(bào)廢處理不能使用的舊陽極板165片，截至該稿完成之時(shí)，還需要修補(bǔ)更換的陽極板達(dá)1978片，因這部分陽極導(dǎo)電頭腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)電頭與槽間導(dǎo)電板之間導(dǎo)電為點(diǎn)、線接觸，這種點(diǎn)、線接觸降低了陰、陽極板通過電流的能力，造成極板導(dǎo)電頭發(fā)熱，發(fā)熱所做的功為無用功，也極大地浪費(fèi)了電能。

4 結(jié)語及幾點(diǎn)建議

在鋅冶煉電解其它條件恒定的情況下，鋅電解直流電單耗的高低在一定程度上隨著原料次氧化鋅中氟、氯含量的高低在變化，并且與電解液中氟離子的多少成正比。

幾點(diǎn)建議：一是企業(yè)如長期使用次氧化鋅，建議在生產(chǎn)系統(tǒng)中增加除氟、氯設(shè)施；二是嚴(yán)格控制次氧化鋅的購貨標(biāo)準(zhǔn)，沒有能力處理的物料堅(jiān)決不要；三是解決好陰、陽極板的更新?lián)Q代問題，確保陰、陽極板的導(dǎo)電性能處于最佳狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬榮駿編著.濕法冶金原理.冶金工業(yè)出版社，2007.

[2] 鋅的濕法冶煉.湖南人民出版社，1974.1.