鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板探究

李海濤

（江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

鋅冶煉的“燒板”現(xiàn)象是濕法煉鋅工作中需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問題?！盁濉弊鳛闈穹掍\中較為普遍的一種現(xiàn)象，輕微“燒板”主要是對電流效率產(chǎn)生一定影響，而嚴(yán)重“燒板”不僅影響電流的即時(shí)效率，還嚴(yán)重影響到鋅的質(zhì)量和產(chǎn)出，甚至導(dǎo)致整個(gè)鋅冶煉難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失?？傊?，“燒板”不單影響鋅直流析出電的損耗、析出鋅的質(zhì)量，而且還在一定程度上縮小陽極板的使用壽命[1]。各個(gè)濕法煉鋅廠的技術(shù)人員對鋅液中含有的有害雜質(zhì)，如砷、銻、鍺、鎳、銅等元素所引發(fā)的電效大大降低直至發(fā)生“燒板”現(xiàn)象，進(jìn)行了諸多的鉆研，也累積了極為豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，并按照工廠的實(shí)際狀況對鋅液有機(jī)燒板現(xiàn)象的出現(xiàn)進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

1 鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板方法研究

1.1 冷卻塔通風(fēng)除酸霧

在鋅冶煉電積過程中，因?yàn)殛枠O反應(yīng)的發(fā)生有部分氧氣被產(chǎn)出，析出一些細(xì)小的電解液珠，從而在車間內(nèi)形成大面積的酸霧，威脅到工作人員的身體健康，并對廠房機(jī)械設(shè)備造成腐蝕[2]。傳統(tǒng)的鋅冶煉電積車間的通風(fēng)辦法有很多，絕大部分多采取自然通風(fēng)，通風(fēng)效果并不理想。利用電解液冷卻塔風(fēng)機(jī)對車間的電解槽進(jìn)行部分通風(fēng)除酸霧措施，利用屋頂?shù)娘L(fēng)道對電解槽實(shí)施通風(fēng)置氣。新鮮的空氣經(jīng)過電解槽兩側(cè)的格柵走道，把酸霧通過屋頂?shù)娘L(fēng)道引進(jìn)冷卻塔內(nèi)，再利用冷卻塔的防滴層將酸霧全部吸收后，達(dá)標(biāo)后處理。另外，格柵兩側(cè)走廊上的工作人員處在新鮮空氣的籠罩下，避免受到酸霧的威脅，保障工廠人員的生命安全。

1.2 槽間導(dǎo)電棒冷卻

將傳以往的陽極板直接連接方式改成槽間導(dǎo)電棒連接方式，有利于陽極板的自動裝卸槽。在高電流強(qiáng)度和電流密度的工作狀態(tài)下，槽間導(dǎo)電棒因?yàn)殡娮柽^大產(chǎn)生大量熱能，繼續(xù)采取降溫冷卻處理的辦法。因而，本文設(shè)計(jì)采取中空槽間導(dǎo)電棒的方式，利用軟化水對閉路循環(huán)進(jìn)行持續(xù)性冷卻，導(dǎo)電棒冷卻水溫大約設(shè)為15℃～24℃之間。

1.3 對槽溫和生產(chǎn)電流進(jìn)行控制

因?yàn)殡姺e燒板現(xiàn)象出現(xiàn)的早期是存在針眼與透酸物質(zhì)的，所以，有必要對常規(guī)元素超標(biāo)進(jìn)行解析，對鋅液以及廢液內(nèi)的常規(guī)元素含量是否超標(biāo)進(jìn)行分析。經(jīng)實(shí)踐表明，常規(guī)元素含量除氯根離子外基本上都處于合格范圍以內(nèi)，尤其是其中對鋅電解反應(yīng)影響較大的砷、銻、鍺等含量均較低，氯根離子基本上不會對陽極鋅板電面產(chǎn)生消極影響，所以，基本上可以排除常規(guī)元素含量超標(biāo)的影響。因?yàn)殇\冶煉電積有機(jī)“燒板”的反應(yīng)較為猛烈，在發(fā)生“燒板”現(xiàn)象時(shí)會將電解槽溫由35℃～40℃降到30℃～35℃，大大降低了雜質(zhì)元素的物理活性。同時(shí)逐漸降低生產(chǎn)電流以至正常電荷的一半，對此可以減少電解槽內(nèi)陽極板的安裝數(shù)量，確保電流密度保持在每一平方米300A～350A。降低電流主要是出于有效控制陽極鋅的析出速度，確保液體置換流量的標(biāo)準(zhǔn)，減少雜質(zhì)元素出現(xiàn)富集與濃差極化現(xiàn)象。而減少槽內(nèi)陽極板數(shù)量的目的是基于保障電流密度，保證陽極鋅板的尺寸厚度，利于裝卸，同時(shí)剩余陽極板可以作為周轉(zhuǎn)板而存在，如此有利于提高槽內(nèi)陽極板的置換速度，另一方面也大大降低了技術(shù)人員的工作強(qiáng)度。

1.4 浸出與凈化

在實(shí)踐生產(chǎn)過程中，隨著鋅化合物的迅速溶解，其它雜質(zhì)如鐵、砷、銻等也會出現(xiàn)不同程度的溶解。當(dāng)溶解物質(zhì)含量超過一定上限時(shí)，就會嚴(yán)重影響到鋅冶煉的電解生產(chǎn)，所以有必要事先對鋅溶液進(jìn)行凈化。在鋅冶煉電積環(huán)節(jié)中，利于臨時(shí)性停產(chǎn)效應(yīng)，將含銻元素較高的電積溶液全部返回鋅液浸出環(huán)節(jié)。之后，對受銻元素嚴(yán)重污染的鋅液瓶、電解槽以及廢液循環(huán)裝置進(jìn)行全面清洗。在這個(gè)前提條件下，再裝入合格的鋅液，進(jìn)行pH中性開槽，完成閉路循環(huán)，借助電解反應(yīng)內(nèi)部提酸的基本原理，漸漸從pH中性開槽演變到酸性開槽。除此之外，還可以利用瞬間析出鋅周期、降低電流強(qiáng)度、減小電流密度、電解溶液稀釋等措施完成。實(shí)踐表明，鋅溶液的凈化除砷、銻元素外沒有必要采取特殊手段，只需要控制pH值大小即可，它們會隨著鐵元素的水解沉淀而慢慢被析處。當(dāng)出現(xiàn)銻、砷等元素超出國家規(guī)定要求標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其主要原因就是采取大量的氧化鋅煙塵直接灌入中性浸出液導(dǎo)致的[3]。銻、砷等雜質(zhì)元素伴隨鐵元素的沉淀而逐漸消除，而因?yàn)檠趸\煙塵是不含鐵元素的，再加上實(shí)踐過程中又沒有及時(shí)采取補(bǔ)救手段，導(dǎo)致溶液中砷、銻含量顯著提高，從而電解出大面積“燒板”。鋅焙砂提高浸出沉鐵反應(yīng)后，有必要進(jìn)一步對其內(nèi)銅、鎳等雜質(zhì)元素進(jìn)行凈化。本文采取三段銻鹽凈化法，即第一階段添加鋅粉、酒石酸高猛酸鉀高溫除銅鉆，第二段添加鋅粉低溫處理。

另外，因?yàn)殂y在鋅液大面積析出，加劇了As、Sb、Co、Ge、Ni、Cu等雜質(zhì)元素對鋅電積的危害，它們導(dǎo)致鋅冶煉電積的電流效率迅速下降，甚至導(dǎo)致不同原因的“燒板”現(xiàn)象。雖然鋅冶煉電積工藝有機(jī)“燒板”的作用機(jī)理各不相同，可相同的是它們只有在陽極放電才可以大面積引發(fā)對電解反應(yīng)的危害，其對鋅電解的危害最終均表現(xiàn)為析出氫氣、鋅離子融進(jìn)溶液內(nèi)。

在析出鋅表層沒有安裝Ag-Zn電池的狀況下，這些有害元素雜質(zhì)會在鋅表面上直接析出，而當(dāng)在析出鋅表面安裝Ag-Zn電池后，由于Ag-Zn電池的電動勢能高達(dá)1291mmV，所以鋅液中的有害元素雜質(zhì)在外電場以及電池電動勢能的雙重作用下，在電池陽極直接析出或和銀沉淀在鋅表面上，與銀一起構(gòu)成原電池的陰極，作用于鋅冶煉。

2 實(shí)驗(yàn)與效果分析

為了更加直觀的看出本文提出的鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板彌補(bǔ)辦法的實(shí)際應(yīng)用的效果，特與傳統(tǒng)鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板辦法進(jìn)行對比，對其作用效率進(jìn)行比較。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板設(shè)計(jì)置于相同的試驗(yàn)環(huán)境之中，采用相同含量的有機(jī)物進(jìn)行電板實(shí)驗(yàn)，對作用效率能力進(jìn)行對比。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)過程中，通過兩種不同的方法設(shè)計(jì)同時(shí)在相同環(huán)境下進(jìn)行工作，分析其作用效率的變化。實(shí)驗(yàn)效果對比如下表所示。

表1 不同方法下的有機(jī)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文提出的防止有機(jī)燒板法，與傳統(tǒng)方法相比，在避免板面出現(xiàn)較多破損，維持板面平整度，降低生產(chǎn)成本上有顯著效果。

3 結(jié)語

本文對鋅冶煉電積工藝有機(jī)燒板進(jìn)行分析，依托鋅冶煉工藝流程，根據(jù)燒板現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，對其提出相關(guān)解決方法，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)殇\冶煉電積工藝有機(jī)燒板的應(yīng)用提供理論依據(jù)。