關(guān)于控制陰極鋅Pb含量的探討

辛現(xiàn)軍

(巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司， 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543)

關(guān)于控制陰極鋅Pb含量的探討

辛現(xiàn)軍

(巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司， 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543)

分析了電積鋅過程中鉛的沉積原理，提出了降低陰極鋅鉛含量的措施。

電解液； 鉛含量； 陰極鋅

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司的鋅錠質(zhì)量一直比較穩(wěn)定，但2009年0#鋅品級率下降為54.92%，1#鋅品級率為41.67%，2#鋅品級率為3.47%。出現(xiàn)1#鋅和2#鋅比例上升的情況主要是由于陰極鋅雜質(zhì)Pb含量升高造成的。影響鋅錠品質(zhì)包含物表質(zhì)量和雜質(zhì)元素含量兩大指標(biāo)，雜質(zhì)元素主要有Pb、Fe、Cu、Cd，但是影響最大且最難控制的雜質(zhì)元素是鉛。電解液中的鉛主要來自Pb-Ag合金陽極板及新溶液中未被凈化除去的鉛，電解過程中溶液中的Pb2+在陰極放電析出，陰極鋅片攜帶陽極泥而造成的機械夾帶，從而使析出陰極鋅含鉛。

1 電解液中鉛的來源

電解液中鉛的來源一個是新液，另外一個是電解過程中自身產(chǎn)生的。新液帶入電解液中的量，在正常合格新液的生產(chǎn)條件下，含鉛量可以忽略不計，主要鉛來源是電解過程中自身產(chǎn)生的。

1.1 新液中的鉛

鋅精礦中含有～1%的鉛，鉛在焙燒過程中呈PbO、2PbO·SiO2和PbS 形態(tài)存在。浸出時硫酸鉛的溶解度很小，大部分以PbSO4和鉛的其它化合物形態(tài)進(jìn)入浸出殘渣中，只有極少部分以二價鉛離子Pb2+的形態(tài)存在于硫酸鋅溶液中，在凈化過程中，一部分又被鋅粉置換出來，所以新液中含鉛量較少，約l～2 mg/L。

1.2 電解液含鉛

(1)

(2)

氯離子在陽極處反復(fù)被氧化還原，使鉛不斷氧化進(jìn)入電解液，Pb2+又在在陰極板上放電析出，從而造成陰極鋅含鉛量增高。

其次，短路燒損性溶解，也是造成電解液Pb2+高的原因，這種現(xiàn)象主要產(chǎn)生于出裝槽的過程中，陰極板、出裝吊鉤造成的短路，致使陽極橫梁、板面燒損而形成PbO，并落入電解槽，進(jìn)而形成Pb2+，其反應(yīng)式：

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1.3 陽極泥含鉛

電解過程中，為了保證陰極鋅雜質(zhì)鉛含量低于0.003%的標(biāo)準(zhǔn)，使用添加劑碳酸鍶控制電解液中Pb2+的濃度。在電解液中碳酸鍶與硫酸反應(yīng)生成硫酸鍶，硫酸鍶與硫酸鉛形成共晶沉淀，混雜在陽極泥中，其反應(yīng)如下：

(4)

(5)

1.4 運行操作不當(dāng)致電解液鉛含量增高

隨機更換陽極板是造成電解槽中局部析出的陰極鋅含雜質(zhì)鉛過高的原因。在使用沒有經(jīng)過鍍膜陽極板的情況下，沒有PbO2致密保護(hù)膜的保護(hù)下，金屬鉛作為陽極與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)，金屬鉛轉(zhuǎn)化成Pb2+進(jìn)入電解液中，在陰極析出。大量的鉛轉(zhuǎn)化成Pb2+，就會使電解液中的Pb2+含量升高，陰極析出的Pb就會增加，陰極鋅中的Pb含量也隨之上升。

陽極板質(zhì)量及使用方法影響電解液鉛含量。陽極板銀含量過低；軋制力度不足，板體密度不足，表面不光滑；板內(nèi)有熔煉渣等質(zhì)量問題會在使用過程中加速Pb的溶解，致使電解液鉛含量的升高。合格的陽極板在使用前要進(jìn)行鍍膜，沒有進(jìn)行鍍膜的情況下就進(jìn)行提電流生產(chǎn)則會造成金屬鉛從陽極板上溶解進(jìn)入電解液。在高電流和高酸度下的情況下陽極板面不能形成致密的PbO2薄膜，沒有致密的PbO2薄膜阻止Pb的溶解，電解液中Pb2+含量就會升高。

陰極板絕緣條的老化開裂、脫落也影響析出鋅的含鉛量。在陰極板邊緣處電解液流速最快，不會產(chǎn)生鋅、鉛離子貧化現(xiàn)象，因此這些破損的邊緣地帶電解析出的鋅、鉛大于正常板面的速度，形成較大的鋅瘤子，且由于鉛比鋅更容易得到電子析出，因此這些鋅瘤子的鉛含量異常高；加之鋅瘤子的鋅致密度小空隙大，一些含有鉛的陽極泥大量沉積在結(jié)晶顆粒中，也是造成顆粒中Pb含量較高的原因。通過對陰極鋅做試驗，去掉顆粒陰極鋅Pb含量為0.003 7%，清理下來的顆粒中Pb含量0.005 6%，在熔化鑄錠中使用這種不去除邊緣上鋅瘤子的陰極鋅，鋅錠的Pb含量肯定會上升。

電解液酸度持續(xù)偏高也是造成鉛高的一個原因。本公司有一段時期廢電解液中酸的含量基本都在180～200 g/L，實測電解液中Pb2+含量比正常情況下增加10%。

電解液有機懸浮物的影響。有機懸浮物捕捉PbO2顆粒，并粘附在陰極表面，與Zn析出共生在一起，增加了陰極鋅雜質(zhì)Pb的含量。

碳酸鍶加入量過小，不能有效與電解液中的硫酸鉛形成共晶沉淀進(jìn)入陽極泥。電解液溫度過高，破壞了陽極板致密的PbO2保護(hù)膜，同樣會導(dǎo)致陽極的腐蝕加劇，電解液含鉛量升高。

2 降低陰極鋅含鉛量的措施

陰極鋅含鉛過高的主要原因是源于電解生產(chǎn)過程中鉛的非正常溶解，有效控制鉛的非正常溶解，就能生產(chǎn)出合格的陰極鋅片，因此采取以下措施。

2.1 控制系統(tǒng)中氯的濃度

Cl-是濕法冶煉最有害的雜質(zhì)，它是造成設(shè)備異常腐蝕的元兇，又是縮短陽極板使用壽命、增加陰極鋅含鉛量的主要因素。為此本公司在一期二期工藝系統(tǒng)中增加了除氯輔助工藝。工藝采用廢電解液加氧化銅渣除氯工藝，其反應(yīng)原理為：

(6)

系統(tǒng)中氯離子的濃度由300 mg/L降到150 mg/L以下，有效延長浸出攪拌設(shè)備使用壽命的同時，也降低了電解液鉛離子的含量，增加了陽極板使用壽命，提高了陰極鋅的品質(zhì)。

2.2 陰陽極板使用與管理

采用外購為輔，自主加工為主的策略，確保陽極板質(zhì)量。嚴(yán)格操作管理，杜絕個別板因短路、人為損壞等操作原因?qū)е聵O板使用壽命縮短而出現(xiàn)更換新陽極板現(xiàn)象的發(fā)生，有計劃的更換陽極板。更換大批量陽極板必須進(jìn)行24 h鍍膜操作。采用新型聚丙烯成型陰極邊條，有效防止使用過程中邊條的脫落，對老化邊條及時更換，消除陰極鋅邊緣長瘤的現(xiàn)象。

2.3 電解液錳離子濃度控制

錳在電解過程中有降低陰極鋅鉛含量的作用。在鋅電解中，二價錳離子在陽極被氧化成高錳酸，反應(yīng)式為：

(7)

溶液中的高錳酸繼續(xù)與二價錳離子反應(yīng)，生成二氧化錳，反應(yīng)式為：

(8)

反應(yīng)中生成的MnO2一部分沉在電解槽底部，一部分粘附在陽極上，與陽極表面上的PbO2膜一起形成堅固的陽極保護(hù)膜。錳離子在3.0 g/L的情況下，DA=500 A/m2，溫度在38 ℃時效果最好。

2.4 電解液的處理

(1)加快廢電解液的冷卻和槽面操作，使電解液的溫度控制在40 ℃以下。

(2)定時處理陽極泥，防止陽極泥過多造成懸浮而在陰極鋅析出過程中夾帶包裹。

(3)定時過濾電解液中的有機懸浮物。

(4)添加適量的SrCO3有效地降低電解液含鉛量，從而有效降低陰極鋅含鉛量。

3 結(jié)語

通過分析陰極鋅雜質(zhì)鉛含量過高的原因，總結(jié)應(yīng)采取以下措施：

(1)增加除氯輔助工藝保證Cl-<150 mg/L；

(2)電解液錳離子濃度控制在3.0 g/L以下，溫度控制在～38 ℃；

(3)SrCO3的添加量控制在每噸陰極鋅3.0～3.5 kg；

(4)加強管理，如定時過濾電解液中的有機懸浮物，定期處理陽極泥，加水稀釋電解液等。

采用以上措施后，有效降低了陰極鋅鉛含量，2010年開始基本上都是0#鋅，很少出1#鋅，杜絕了2#鋅的出現(xiàn)。

DiscussiononcontrolofPbcontentincathodezinc

XIN Xian-jun

The sedimentation principle of lead in the process of zinc electro-winning was analyzed, and the measures to decrease the lead content in cathode zinc were put forward in this paper.

electrolyte; lead content; cathode zinc

辛現(xiàn)軍(1974—)，男，山東人，大學(xué)本科，從事質(zhì)量控制工作。

TF813

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