改善電解鋅剝離狀況的研究與應(yīng)用

王從榮，聶巨峰

（葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司工程管理部，遼寧 葫蘆島 125000）

我國是一個鋅精礦的凈進口國家，由于鋅的產(chǎn)量明顯不足，很多鋅材料需要從國外購買，如何提高鋅冶煉的產(chǎn)量成為當(dāng)前首要解決的問題。目前，我國鋅冶煉存在的顯著問題是電解時電量損耗嚴(yán)重的問題，并且自動化水平非常低。因此，亟需深入分析當(dāng)前電解鋅的剝離狀況，并提出相應(yīng)的解決方案。本次研究將針對這一問題展開深入研究，提出改善電解鋅剝離狀況的研究與應(yīng)用。

1 電解鋅剝離狀況的分析

近年來，為了提高鋅產(chǎn)量，我國加大了鋅產(chǎn)業(yè)的投入資金，但是電解鋅剝離的生產(chǎn)現(xiàn)狀不令人滿意。目前，大部分鋅公司在電解期間生產(chǎn)的產(chǎn)品以鋅皮為主，整個電解過程需要24h，并且所有剝鋅的操作為人工操作，通常情況下，每天需要花費4h來完成剝鋅操作。但是剝鋅工作開展得不是很順利，偶爾會遇到難剝的情況，導(dǎo)致剝鋅效率有所下降。在2期電解工段，按照日工作量來計算，難剝的鋅皮會有45～95張。最近3個月，經(jīng)常會遇到難剝的情況，連續(xù)幾天都很難開展工作，并且還存在難剝鋅皮數(shù)量增長的趨勢，日工作量達到1000多張，導(dǎo)致剝鋅時間在原有基礎(chǔ)上，添加2～3h。

2 改善電解鋅剝離狀況方案與應(yīng)用效果的分析

為了解決剝鋅難的問題，本次研究提出采用自動化技術(shù)代替人工，以此節(jié)省人力及其開銷，同時還可以提高剝鋅效率。本次研究針對鋅皮難剝的問題，采取凈化處理措施，具體分為3個處理步驟：第1步凈化銅鎘；第2步凈化鈷鎳；第3步凈化殘鎘。

（1）凈化銅鎘。此操作步驟主要用于去除銅鎘后，利用濕法煉鋅，使其從溶液中浸出，使用的溶液密度為1.41，溶液中浸出雜質(zhì)有Ni、Co、Cd、Cu，對應(yīng)的含量分別是0.0088g/L、0.053g/L、0.73g/L、0.68g/L。利用置換法，向溶液中吹制鐵粉，使得銅鎘被置換出來。以下為置換條件：溫度控制在55℃左右，溶液體積設(shè)定為2L，對應(yīng)的反應(yīng)時間設(shè)置為55min。在反應(yīng)的過程中，根據(jù)吹制鐵粉的加入量，決定鋅粉粒度，但是不可以超出0.16～2.14mm這個范圍，使用的質(zhì)量為0.35g，1次完整的實驗時間在25～40min之間，間隔5min取樣1次。最后，采用自然過濾法，將溶液中的雜質(zhì)濾除，并用酒精對雜質(zhì)進行洗滌處理，分析濾渣中Cu、Cd、Zn的含量，同時分析濾液中Cd、Cu的含量。表1所示，為凈化除銅鎘結(jié)果。

表1 凈化除銅鎘結(jié)果統(tǒng)計表

通過觀察表1中的數(shù)據(jù)可知，控制Cu與Cd的比例，可以降低浸液中Cu與Cd濃度。當(dāng)Cd含量高于10.8mg/L時、Cu含量低于0.1mg/L時，才能夠滿足鋅電極的反應(yīng)要求，前者不滿足要求，后者滿足要求，需要采取三段除殘鎘處理。其結(jié)果表明，采取置換處理后，鎘含量增加的幅度在16～20%之間。而正常的鎘含量范圍在5～10%之間，因此，在后續(xù)的反應(yīng)中還需要對殘留物采取濾除處理，以此提高鎘回收率。另外，置換時間設(shè)定為25～40min。

（2）凈化鈷鎳。第1步處理結(jié)束后，本步驟主要用來凈化鈷鎳。方案如下：配置2L溶液，向溶液中添加一些吹制鋅粉，控制活性金屬鋅含量，不得低于96%，同時設(shè)定鋅粉粒度范圍在0.066～0.073mm之間?？刂茰囟仍?6℃左后，待溶液與物質(zhì)反應(yīng)3h后，向溶液中添加，其中鋅粉的數(shù)量所占比例為1%，此外，還要向溶液中添加酒石酸銻鉀、硫酸銅，其中鈷含量與銅含量相等，均為10%。表2所示，為凈化鈷鎳實驗結(jié)果統(tǒng)計表。

表2 凈化鈷鎳結(jié)果統(tǒng)計表

通過觀察表2中的數(shù)據(jù)可知，銻鹽除鈷方法的實施效果顯著。如果置換時間達到40min，則測量溶液中的鈷鎳含量可知，兩者含量均滿足鋅電解條件，當(dāng)時間逐漸延長時，其含量將隨之下降，直至置換時間達到150min時，鈷含量達到穩(wěn)定狀態(tài)，始終保持在0.03mg/L，為溶液中鋅電解提供了反應(yīng)條件。本階段的處理，在去除雜質(zhì)方面起到了良好作用，通過調(diào)整添加劑和鋅粉的使用量來濾除雜質(zhì)。其結(jié)果表明，本次研究提出的方案可以很好的濾除雜質(zhì)，使得除了鎘以外的雜質(zhì)均符合電解要求，完成電解反應(yīng)。

（3）凈化殘鎘。在上一個處理步驟的基礎(chǔ)上，本次研究對殘余的鎘采取處理。反應(yīng)條件如下：配備2L溶液，向溶液中添加吹制鐵粉，確保活性金屬鋅的含量在95%以上，并控制鋅粉粒度范圍在0.066～0.073mm之間，溫度控制在76℃左右，待溶液反應(yīng)3h以后，查看反應(yīng)效果。表3所示，為凈化殘鎘實驗結(jié)果統(tǒng)計表。

表3 凈化殘鎘實驗結(jié)果統(tǒng)計表

通過觀察表3中的數(shù)據(jù)可知，第3個改善步驟的實施效果顯著。當(dāng)溶液的反應(yīng)時間達到20min時，溶液中鎘含量達到了鋅電解的需求，當(dāng)反應(yīng)時間逐漸延長，溶液中鎘的含量越來越少，而Ni含量始終保持在0.07mg/L以下，滿足鋅電解條件。當(dāng)反應(yīng)時間達到了60min時，溶液中鎘的含量低于0.2mg/L，為電解鋅創(chuàng)造了條件。為了驗證改善方案是否可行，本次研究將該方案應(yīng)用到實踐中，使用46kg/t鋅粉，2.5kg/t，36kg/t灑石酸銻鉀，2.45kg/t五水硫酸銅，完成電解鋅實驗。實驗結(jié)果表明，本文提出的改善方案能夠有效電解鋅，反應(yīng)時間較快，效果良好，達到了電解鋅剝離在雜質(zhì)處理方面的要求，可以大面積推廣。

3 結(jié)語

本文主要對當(dāng)前電解鋅的剝離狀況展開分析，針對其中存在的問題，提出相應(yīng)的解決方案。通過此次研究發(fā)現(xiàn)，在實際生產(chǎn)中，難剝鋅皮的數(shù)量呈現(xiàn)出增長趨勢，傳統(tǒng)手工工藝無法滿足處理要求，因此，本文在其基礎(chǔ)上進行改善，提出自動的電解鋅剝離方案。實驗結(jié)果表明，本文提出的改善電解鋅剝離方案，能夠有效電解鋅，不僅反應(yīng)時間較快，而且效果良好，滿足電解鋅剝離在雜質(zhì)處理方面的要求。

[1]袁訓(xùn)華,陳本權(quán),張啟富等.電解剝離過程中熱鍍鋅合金化鍍層的陽極溶解機制[J].材料熱處理學(xué)報,2015,36(2):179-184.

[2]世家偉,孫成余,羅永光等.鋅電解搭接式陰極板接觸的有限元分析[J].中國有色冶金, 2017，(5):34-36.

[3]周松兵,陳步明,郭忠誠等.鋅電沉積用Al/Pb-Ag-Sn陽極的電化學(xué)性能研究[J].材料科學(xué)與工藝,2015,23(1):108-114.

[4]代肇一,郝建軍,趙思萌等.電解磷化工藝對鋅系磷化膜耐蝕性影響的研究[J].電鍍與精飾,2017,39(3):33-36.

[5]周沖沖,牛勤學(xué),白宇峰等.從鋅電解陽極泥中回收鋅錳并富集鉛銀的試驗研究[J].中國有色冶金,2017,46(4):69-72.

[6]吳曉春.銅、鉛、鋅電解過程中的極化現(xiàn)象研究[J].中國有色冶金,2015,44(4):71-74.

[7]黎敏,生海,曹建平.合金化鍍鋅板的電化學(xué)剝離工藝優(yōu)化[J].電鍍與涂飾, 2017，(7):352-356.