提升鋅錠品質的措施

傅敏敏，溫偉金，曾倩嫻，劉 娜

（江西銅業鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

隨著冶煉裝備水平的發展，大型極板在濕法煉鋅行業得到了推廣應用［1］。較小極板電積減少槽數達60%，廠房面積減半，降低了投資，墨西哥MMP公司鋅極板面積已達6.4m2，屬世界之最［2］。江西銅業鉛鋅金屬有限公司采用3.2m2大型極板電積全自動剝鋅工藝，鋅錠澆鑄采用國內首條雙模澆鑄，單次澆鑄四塊鋅錠的工藝。

2 存在的問題

自2011年12月投產以來,產出來的鋅錠質量一直不夠理想，制約著產品注冊，直接影響產品的銷售等重大問題。

鉛含量的多少是影響鋅錠品質的主要因素。2014年下半年鋅錠平均含鉛高于0#鋅要求，造成0#鋅合格率大幅下降，見圖1。

圖1 2014年0#鋅合格率

3 技術方案

鉛進入錠里面的途徑有兩個：一個是鋅片內機械夾雜含鉛物料入爐，如含鉛設備零件、陽極碎片、陽極泥等；另外一種是析出鋅含鉛。

3.1 減少含鉛物料入爐的措施

（1）加強物料管理及現場管理。在析出鋅入爐前，采取人工檢查、剔除的補救措施。

（2）析出鋅夾雜陽極泥是日常生產中常見的，也是主要含鉛物料來源。在電積過程中，由于陽極板上不斷吸附陽極泥，當陽極泥厚度達到≥50mm時，陽極泥會抵到陰極板上的鋅，出槽時有大量的陽極泥吸附在析出鋅表面上［3］。經過長時間觀察，發現采用冷水噴淋方式的洗滌裝置對析出鋅進行洗滌效果較差。因此根據現場實際情況，對洗滌裝置進行了三處改造。第一，把原來的DN15管道，換成了DN25管道；第二，原從上往下3處淋水，改為“口”型，噴嘴增至16個/組，共3組；第三，原采用的是冷水噴淋，結晶難以溶解，去除，綜合考慮到凈化工序的加熱器冷凝水在凈化利用不高，且能保證水溫在≥90℃，于是改為冷凝水用于清洗，壓力由原來的0.1MPa增加到2.5MPa。改造后其洗滌效果有明顯改善，鋅片帶陽極泥的現象幾乎沒有（對比圖2和圖3）。

圖2 改造前洗滌后的鋅片

圖3 改造后洗滌過的鋅片

3.2 析出鋅含鉛原因分析與措施

電積過程中，陽極板（Pb-Ag合金板）部分溶解，使得電解液中含鉛離子在陰極析出。從2013年開始發現鋅錠中含鉛量逐漸上升，大家清醒地認識到對系統內Pb2+處于失控狀態。為改善電積生產狀況，對濕法系統及時實施了補錳措施［4］，錳離子由1.2g/L提高到8g/L,但對降鉛沒有明顯效果。對此進行了分析并采取相應措施。

3.2.1 控制陽極泥厚度

為了弄清陽極泥中鉛的含量，因此隨機取5份樣進行分析。由表1可知，陽極泥含鉛平均在23%。

為了研究陽極泥厚度與析出鋅含鉛關系，我們選取A20、B25電積槽進行測試，結果如圖4。

圖4 陽極泥厚度與析出鋅含鉛量

由圖可知，（1）當陽極泥厚度在35mm以下，析出鋅含鉛量與陽極泥厚度成正比；（2）當陽極泥厚度在35～45mm時，析出鋅含鉛直線上升；（3）當陽極泥厚度大于等于45mm時，陽極泥與析出鋅已接觸，析出鋅含鉛達到0.3‰且與陽極泥厚度不成正比關系。由此，我廠陽極清洗拍平周期根據以上結果并結合行車、陽極清洗拍平機組的實際作業效率等因素，實際控制周期在17天以內，比設計周期縮短了5天。

3.2.2 改型陽極絕緣條，減少短路發生

國內外鋅電積均采用在鉛陽極板導電棒吊耳旁放置兩個絕緣夾，陽極板板面采用三點式絕緣子，陽極板底部采用倒錐形陽極絕緣子的一種絕緣工藝，以確保鋅電積陰陽極間距，如圖5所示。

一方面，陽極絕緣子采用PE材質，由于電積過程中酸度電積液溫度上升，致使其內部發生變化，3個月左右就會脫落，致使該陰陽極絕緣點消失，無法起到絕緣作用；脫落的絕緣子仍然在槽內，但是此類絕緣子頂住陰極，致使陰陽極間距無法的到保證甚至陰陽極接觸造成短路；然而脫落后的絕緣子在周期內，陽極泥結晶布滿安裝孔，拍平時補充缺失絕緣子，需先清理結晶，人力物力的消耗。另一方面，由于底部采用倒錐形陽極絕緣，然而在生產過程中陽極表面存在腐蝕現象，腐蝕后的陽極板面厚度變小致使倒錐形絕緣與板面固定點產生縫隙，自動行車［5］在裝陰極，陰極插入陽極絕緣子內，致使陰陽極接觸產生短路。消耗電能及析出鋅質量。

采用此類絕緣，降低析出鋅的電流效率，然而補充缺失的陽極絕緣需行車吊起在行車的側面及底部補充作業，而且補充絕緣子作業中陽極板表面存在脫落陽極泥結晶及電解液飛濺到作業人員眼睛，使得作業極不便且非常不安全。從理論上講，對陰陽極的間距要求是很高的，因為槽內槽內陰陽極接觸會導致陰陽極短路，極大的消耗電能及影響析出鋅質量。

圖5 三點式絕緣子

針對這些問題，我廠開發了一種實用新型的絕緣條（如圖6）。本實用新型的陽極板絕緣條，采用環閉式長條形絕緣，長條形絕緣中間向上拱起的五個絕緣凸點，致使形成6個極板間液流通孔長孔。凸點的高度確保陰陽極板面的絕緣點，將整塊陽極板徹底與陰極板隔開，使陰陽極板任一點間距保持在45mm，從而減少陰陽極接觸，保護陽極不被腐蝕、溶解，能避免行車作業過程中帶來的絕緣點破壞和使用壽命。

長的絕緣條，2015年4月份開始安裝后效果非常明顯（見表2）。

圖6 新型絕緣條

表2 短路、鋅片含鉛、電效情況

3.2.3 適當控制SrC03［6］加入量

在鋅電積過程中加入碳酸鍶的目的是為了降低溶液中Pb2+的濃度，減少析出鋅含鉛量。其原理是碳酸鍶加入電積液后轉變成溶解度更小的硫酸鍶，而硫酸鍶與硫酸鉛結晶晶格幾乎一致，因而形成極不易溶的混晶沉于槽底。碳酸鍶加入量的多少主要取決于溶液內Pb2+含量的高低，通過采取降低溶液內Cl-和保持一定Mn2+濃度的措施可有效降低溶液內Pb2+含量，從而可以減少碳酸鍶的消耗量（見圖7）。與骨膠［6］一樣，碳酸鍶加入過多也是有害的，由于工業碳酸鍶內含有碳酸鈣等雜質，過量加入會使系統結晶物增多，懸浮物增加，槽電壓上升。

圖7 碳酸鍶加入量

4 實施效果

以上措施實施后，鋅錠中鉛含量穩定下降，年平均含鉛從2014年的0.0035%下降到2017年的0.0016%；2015年起，再未出現因鉛含量超而影響0#鋅合格率的情況發生。同時噸鋅直流電單耗也相應的得到下降。