鋅電積一種“燒板”的原因分析及處理

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摘 要：文章闡述一種鋅電積“燒板”的特征，并詳細(xì)分析“燒板”產(chǎn)生的原因，結(jié)合生產(chǎn)實際提出處理措施。

關(guān)鍵詞：鋅電積；有機(jī)物；燒板

前言

鋅電解沉積是濕法煉鋅系統(tǒng)的末端，是將凈化后的硫酸鋅溶液（新液）送入電解槽內(nèi)通以直流電在陰極上析出金屬鋅（陰極鋅），通過下面反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)：

ZnSO4+H2O=Zn↓+H2SO4+1/2O2↑

當(dāng)電解溶液內(nèi)存在雜質(zhì)時析出的陰極鋅會在雜質(zhì)作用下重新溶解到液體內(nèi)，并放出氫氣，我們稱之為陰極鋅的返溶，俗稱“燒板”。[1]電積過程大面積“燒板”使得陰極鋅產(chǎn)量下降，直流電單耗升高，大量電能損失，資源浪費，也使生產(chǎn)成本增加。因此，需要嚴(yán)加控制“燒板”發(fā)生。

1 “燒板”發(fā)生及其特征

2014年下半年凈化工序更改除鈷工藝，由原來的鋅粉兩段高溫銻鹽除鈷更改為β-萘酚除鈷工藝。除鈷工藝的優(yōu)化大幅降低了鋅粉和蒸汽消耗，按年產(chǎn)10萬噸鋅計算，年生產(chǎn)成本節(jié)約近1000萬。但新工藝運行以來，電解工序先后出現(xiàn)4次陰極鋅大面積“燒板”事故，“燒板”時間一般持續(xù)3-5天，最長可達(dá)半月之久。這幾次發(fā)生的“燒板”事故與過去都不同。表現(xiàn)為陰極鋅大面積針眼，背面發(fā)黑，透酸嚴(yán)重，電解槽內(nèi)出現(xiàn)大量白色泡沫且廠房內(nèi)酸霧很濃。陰極鋅的邊緣和中間出現(xiàn)局部返溶。在陰極鋅板面的中間出現(xiàn)3-5厘米不等的窟窿，板面出現(xiàn)反復(fù)析鋅，表面形成年輪狀。在未返溶部分，致密度非常好，板面光亮，熔鑄直產(chǎn)率也比較高。

2 原因分析

（1）由于燒板的初期存在針眼和透酸，因此，曾懷疑常規(guī)元素超標(biāo)導(dǎo)致，于是對新液和廢液內(nèi)的常規(guī)元素進(jìn)行分析。從表1可以看出常規(guī)元素除氯根外都在合格范圍內(nèi)，特別是對電解影響比較大的砷、銻、鍺等含量都比較低，氯根基本不會對陰極鋅板面產(chǎn)生影響，因此，可以排出常規(guī)元素影響。

（2）排除常規(guī)元素后，我們將關(guān)注的重點落在系統(tǒng)內(nèi)添加的有機(jī)物上。且這幾次的“燒板”與資料內(nèi)介紹的有機(jī)物燒板特征相似，如陰極鋅下部和邊緣有返溶現(xiàn)象，現(xiàn)場酸霧突起，槽內(nèi)沸騰泛白等[2]。系統(tǒng)進(jìn)入的有機(jī)物主要有3#劑、P204和磺化煤油，β-萘酚、骨膠、潤滑油以及其他輔料如活性炭內(nèi)帶入的焦油、吡啶、喹啉等有機(jī)物。表2對部分有機(jī)物進(jìn)行實驗室內(nèi)的電解試驗。通過試驗結(jié)果可以看出不同有機(jī)物對電解陰極板板面都有影響，且陰極鋅板面燒板的特征與這些有機(jī)物燒板都有相似之處，但又不完全相同。

（3）為進(jìn)一步確定是不是有機(jī)物產(chǎn)生的燒板，對電解槽槽面的氣體用專業(yè)氣體檢測儀進(jìn)行了檢測分析，分別檢測了7月12日嚴(yán)重?zé)鍟r和7月14日陰極鋅板面好轉(zhuǎn)時的氣體含量。結(jié)果顯示，在7月14日氣體內(nèi)氨氣和一氧化碳的含量較7月12日有明顯下降，其中氨氣下降10ppm，一氧化碳下降450ppm。說明這種物質(zhì)在電解過程中發(fā)生了分解放出了氨氣和一氧化碳，并對電解陰極鋅板面產(chǎn)生了影響，隨著含量的降低，影響逐步消除。

（4）確定有機(jī)物燒板后，采取控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備漏油和油類進(jìn)入系統(tǒng)，減少萘酚加入倍數(shù)，由原來的14倍調(diào)整到11倍，控制萃取成品液內(nèi)的含油在1mg/l以下等措施，陰極鋅的板面有所緩解但仍返溶。在對生產(chǎn)中使用的輔料進(jìn)行物料燒板試驗，發(fā)現(xiàn)添加凈化工序吸附使用的活性炭時，燒板特征與生產(chǎn)基本一致，最終確定下來物質(zhì)由該種活性炭帶入，屬煤質(zhì)活性炭帶入的煤焦油、吡啶、喹啉等有機(jī)物和系統(tǒng)內(nèi)存在的其他有機(jī)物共同作用造成的“燒板”。

3 處理措施

3.1 對槽溫和生產(chǎn)電流進(jìn)行控制

由于此類“燒板”反應(yīng)劇烈，在發(fā)生燒板時將電解槽溫由38-40℃降至32-35℃，以降低雜質(zhì)活性。同時逐步縮減生產(chǎn)電流至正常負(fù)荷的一半甚至更低，同時減少電解槽內(nèi)陰極板的裝板數(shù)，保持電流密度在300-350A/m2。降低電流主要是控制陰極鋅析出速度，保證液體置換流量，減少雜質(zhì)富集和濃差極化。減少槽內(nèi)陰極板數(shù)主要是為保證電流密度，確保陰極鋅厚度，便于剝離，同時減下來的陰極板可以作為周轉(zhuǎn)板，提高槽內(nèi)陰極板的周轉(zhuǎn)速度，另一方面也降低了員工的勞動強度。

3.2 置換系統(tǒng)不合格液體

雖然液體內(nèi)雜質(zhì)在電解過程一部分發(fā)生了分解，液體內(nèi)雜質(zhì)的含量會有所降低，但仍不能徹底除去。因此，需要將電解系統(tǒng)內(nèi)的液體進(jìn)行全面置換。若系統(tǒng)體積允許，可以停車，將系統(tǒng)內(nèi)各槽罐全部倒空，用合格新液、水以及硫酸進(jìn)行配液開車或直接中性開車，一般需要五天。若體積不允許，則需提高新液加入量并適當(dāng)補水，加大系統(tǒng)內(nèi)液體的置換速度。在保證新液質(zhì)量的前提下，三天可恢復(fù)正常。

3.3 減少系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物的帶入量

首先減少設(shè)備漏油，避免油類進(jìn)入系統(tǒng)。在綜合回收萃取過程中，成品液必須保障合格后才能送入主系統(tǒng)，要求含油控制在1mg/l以內(nèi)且必須嚴(yán)格控制?？刂戚练映捤巹┑奶砑颖稊?shù)，以最高不超過12倍的計量進(jìn)行控制。

3.4 合理使用活性炭

活性炭的種類和質(zhì)量直接決定其吸附效果。一般冶煉使用的活性炭要求為木質(zhì)或椰質(zhì)活性炭，避免使用煤質(zhì)活性炭，這主要是煤質(zhì)活性炭內(nèi)雜質(zhì)較多，對鋅電積系統(tǒng)影響較大。活性炭需滿足一定的質(zhì)量要求，其中碘值>900mg/g，亞甲基藍(lán)吸附率>105mg/g，灰分<5%，粒度：+120目<5%，-200目>80%。

4 結(jié)束語

隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展和企業(yè)對有價金屬的綜合回收，生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)帶入的有機(jī)物及其他雜質(zhì)越來越多，因此，電解系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定性也在增加。需要不斷分析和改進(jìn)各工序操作方式，同時優(yōu)化和完善各種元素的檢測手段。有條件的企業(yè)可以在實驗室或中試階段進(jìn)行較為全面的物料和元素電積“燒板”試驗，以摸清各種物料對電積過程的影響，為工業(yè)化生產(chǎn)提供有力的生產(chǎn)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]梅熾，馬進(jìn).鉛鋅冶金學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[2]何旭漓.有機(jī)物及油類對鋅電解沉積的影響分析[J].湖南有色金屬，2010，4：30-33.