鋅電積一種“燒板”的原因分析及處理

張存

摘 要：文章闡述一種鋅電積“燒板”的特征，并詳細分析“燒板”產生的原因，結合生產實際提出處理措施。

關鍵詞：鋅電積；有機物；燒板

前言

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

ZnSO4+H2O=Zn↓+H2SO4+1/2O2↑

當電解溶液內存在雜質時析出的陰極鋅會在雜質作用下重新溶解到液體內，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”使得陰極鋅產量下降，直流電單耗升高，大量電能損失，資源浪費，也使生產成本增加。因此，需要嚴加控制“燒板”發生。

1 “燒板”發生及其特征

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。除鈷工藝的優化大幅降低了鋅粉和蒸汽消耗，按年產10萬噸鋅計算，年生產成本節約近1000萬。但新工藝運行以來，電解工序先后出現4次陰極鋅大面積“燒板”事故，“燒板”時間一般持續3-5天，最長可達半月之久。這幾次發生的“燒板”事故與過去都不同。表現為陰極鋅大面積針眼，背面發黑，透酸嚴重，電解槽內出現大量白色泡沫且廠房內酸霧很濃。陰極鋅的邊緣和中間出現局部返溶。在陰極鋅板面的中間出現3-5厘米不等的窟窿，板面出現反復析鋅，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，曾懷疑常規元素超標導致，于是對新液和廢液內的常規元素進行分析。從表1可以看出常規元素除氯根外都在合格范圍內，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生影響，因此，可以排出常規元素影響。

（2）排除常規元素后，我們將關注的重點落在系統內添加的有機物上。且這幾次的“燒板”與資料內介紹的有機物燒板特征相似，如陰極鋅下部和邊緣有返溶現象，現場酸霧突起，槽內沸騰泛白等[2]。系統進入的有機物主要有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帶入的焦油、吡啶、喹啉等有機物。表2對部分有機物進行實驗室內的電解試驗。通過試驗結果可以看出不同有機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物燒板都有相似之處，但又不完全相同。

（3）為進一步確定是不是有機物產生的燒板，對電解槽槽面的氣體用專業氣體檢測儀進行了檢測分析，分別檢測了7月12日嚴重燒板時和7月14日陰極鋅板面好轉時的氣體含量。結果顯示，在7月14日氣體內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。說明這種物質在電解過程中發生了分解放出了氨氣和一氧化碳，并對電解陰極鋅板面產生了影響，隨著含量的降低，影響逐步消除。

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

3 處理措施

3.1 對槽溫和生產電流進行控制

由于此類“燒板”反應劇烈，在發生燒板時將電解槽溫由38-40℃降至32-35℃，以降低雜質活性。同時逐步縮減生產電流至正常負荷的一半甚至更低，同時減少電解槽內陰極板的裝板數，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，減少雜質富集和濃差極化。減少槽內陰極板數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板，提高槽內陰極板的周轉速度，另一方面也降低了員工的勞動強度。

3.2 置換系統不合格液體

雖然液體內雜質在電解過程一部分發生了分解，液體內雜質的含量會有所降低，但仍不能徹底除去。因此，需要將電解系統內的液體進行全面置換。若系統體積允許，可以停車，將系統內各槽罐全部倒空，用合格新液、水以及硫酸進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補水，加大系統內液體的置換速度。在保證新液質量的前提下，三天可恢復正常。

3.3 減少系統內有機物的帶入量

首先減少設備漏油，避免油類進入系統。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，要求含油控制在1mg/l以內且必須嚴格控制。控制萘酚除鈷藥劑的添加倍數，以最高不超過12倍的計量進行控制。

3.4 合理使用活性炭

活性炭的種類和質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或椰質活性炭，避免使用煤質活性炭，這主要是煤質活性炭內雜質較多，對鋅電積系統影響較大。活性炭需滿足一定的質量要求，其中碘值>900mg/g，亞甲基藍吸附率>105mg/g，灰分<5%，粒度：+120目<5%，-200目>80%。

4 結束語

隨著冶煉技術的發展和企業對有價金屬的綜合回收，生產系統內帶入的有機物及其他雜質越來越多，因此，電解系統存在的不穩定性也在增加。需要不斷分析和改進各工序操作方式，同時優化和完善各種元素的檢測手段。有條件的企業可以在實驗室或中試階段進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，為工業化生產提供有力的生產依據。

參考文獻

[1]梅熾，馬進.鉛鋅冶金學[M].北京：科學出版社，2003.

[2]何旭漓.有機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.