关键词 :湿法炼锌 ;电积 ;电流效率 中图分类号 : TF813 文献标识码 :A 文章编号 :1007 - 7545 (2002ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 0520021203
Countermeasures and Reasons of Lo w Current Eff iciency in Zinc Electrolysis
(1) 锌离子浓度 由能斯特方程可知 ,溶液中 Zn2 + 含量降低不利 于锌在阴极上析出 ,同时相应提高的溶液酸度则更 有利于氢气在阴极区放电 ,从而降低电效 ,尤其电解 液酸度愈大 ,电效降低愈厉害 。用我公司电解液进 行连续电积试验可知 ,锌离子浓度从 46～51g/ L 降 至 25～30g/ L ,电流效率由 89167 %降为 75194 % , 说明其影响特别显著 。 (2) 槽温 槽温升高会使氢的析出超电压减小和溶液中有 害杂质活度增加 ,从而恶化电积过程 ,降低电效 。以 我公司生产上溶液进行试验 ,当温度保持在 39～ 42 ℃电效变化很小 ,但当温度继续提高到 45 ℃时 , 电流效率降低 3 个多百分点 ,同时析出锌片出现烧 板症状 。因此 ,高槽温电积应以溶液深度净化为前 提。 115 生产管理 由于湿法炼锌系统为溶液闭路循环且连续作 业 ,若某环节出故障均会给电积带来影响 。我公司 几年的实践中 ,或整个湿法流程体积平衡失控 ,或新 液数量和质量不能保证 ,总之难于确保良好的电积 外部条件 ;在电积系统内部 ,亦存在管理松懈现象 , 尤其在新液底流和槽面管理等方面 。 (1) 新液底流 通常 ,新液存于贮备罐里一定时间 ,罐底将沉积 大量底流 ,其组成主要为碱式硫酸锌和穿滤的净化 渣微粒 ,因而底流中某些杂质含量已成倍富集 。曾 于 1993 年 11 月取沉积近 2 个月的新液底流进行溶 解测试 ,表明 ,30 ℃时底流几乎全部溶于电解液 ,底 流中杂质 Cu 、Co 、Sb 含量分别为新液中正常值的 18 倍 、2165 倍和 1613 倍 ,故生产上须定期清除 。我公
电解槽和供电铜母排的安装均考虑用瓷砖和胶皮作
对地绝缘 ,但几年的生产中 ,受日常出 、装槽作业 、清 理流槽结晶和溶液跑冒滴溅等影响 ,车间地面的沥 青砂浆防腐层损坏严重 ,酸性电解液内渗浸蚀钢筋 混凝土 。车间地面长期积液 ,加上又有水洗电解槽 外壁及其支撑梁柱的不当操作 ,致使电积生产始终
处于酸性潮湿的环境 ,连同结晶污物的存在 ,降低了 系统的电绝缘性 。1995 年组织的现场实测结果表 明 ,该系统对地漏电明显 ,因而影响电效最多时可达 几个百分点 。 114 技术条件
·23 ·
加强极板制造质量检查 ,确保使用极板质量合 格和达到正常投入量 。阴极 Al 板厚度由 4mm 增至 5～6mm ,减少其变形 。阳极由 Pb - Ag 二元合金改 为使用 Pb - Ag - Ca - Sr 四元合金 。由于四元合金 阳极板含 Ag 量降为 0125 %～013 % ,较二元合金节 省金属 Ag 约 70 %～75 % ,故其售价可从二元合金 的每块上千元降为 700 多元 ,从而为增大阳极投入 创造条件 ,而且研究与实践表明 ,四元合金阳极比二 元合金机械强度好 ,使用寿命延长 3～4 个月 ,电流 效率提高 015～110 个百分点 。此外 ,近期研究较多 的钛基 DSA 阳极值得关注 ,若能在制造技术和使用 经济性上有较大突破并成功用于锌电积工业生产 , 其发展前景较好 。 213 减少或消除系统漏电
FU Yun2kang
( Xichang Zinc Industry Co1 , Ltd1 , Xichang , Sichuan 615013 , China)
Abstract : According to our plant practice in t he early years , t he main factors which effecting t he current effi2 ciency in zinc elect rolysis are showed as follows : t he elect rolyte purity , plate stat us , system creepage , technical condition and management , etc , t he corresponding solvable measurement are also summarized1 The current effi2 ciency had reached 89114 % in 20011 Key words : Zinc hydrometallurgy process ; Elect rolysis ;Current efficiency
3
1
6
73169 严重烧板
4
5
4155 65169 因烧板 ,试验被迫停止
计算电流效率时 ,析出锌重量包括试验过程因烧板掉入电解液 的树枝状锌的重量在内
112 极板状况 我公司几年里阳极板单耗平均为 01148 片/ t ·
Zn ,仅占正常投入量的 6713 % ,其中 1992 年阴 、阳 极板投入量为最低 ,分别为 0113 片/ t ·Zn 和 0106 片/ t·Zn 。因而生产上阳极板有多处孔洞却无法更 换 ,阴极板减薄变形只能继续使用 ,导致平板和装槽 质量难以保证 ,加剧电解槽内极间短路 ,造成对应部 位析出锌返溶而影响电流效率 。为了减少因极板状
表 1 杂质锡对电流效率的影响 Table 1 Influence of tin as an impurity on
the current eff iciency
试验 电解液含 Sn 量 电积时间电流效率
备注
序号 / ( mg·L21)
/h
/%
1
0
6
89124 取自生产用液
2
012
6
83129 明显烧板
作者简介 :付运康 (1969 - ) ,男 ,四川广安人 ,工程师
·22 ·
有色金属 (冶炼部分) 2002 年 5 期
所证实 。
(3) 杂质 Sn 分析知道 ,焙烧矿中杂质 Sn 在浸出后主要随高 浸渣 (即 Pb - Ag 渣) 外排 ,进入中浸上清液中的微 量 Sn 在净化过程又能充分水解和被锌粉置换 ,所以 通常送至电解的新液几乎不含 Sn ,生产上亦不将其 列为日常监测的杂质元素 ,从受 Sn 污染的阳极板中 带入将是电解液含 Sn 的最大可能来源 。我公司单 独进行的加 Sn 试验证明 , Sn 对电流效率的影响十 分显著 (表 1) ,但另取生产用电解液和新阳极进行 对比试验 ,结果没有发现有 Sn 烧板迹象 ,电流效率 达到 89145 % ,说明我公司新阳极和电解液未受到 Sn 的污染 。
有色金属 (冶炼部分) 2002 年 5 期
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锌电积电流效率低的原因与对策
付运康
(西昌锌业有限责任公司 ,四川西昌 615013)
摘 要 :根据本公司投产初期的生产实践 ,影响锌电积电流效率的主要因素有 :电解液纯度 、极板状况 、系统漏 电 、技术条件和生产管理等 ,总结了对应的解决措施 。至 2001 年 ,电流效率已达到 89114 %。
(1) 通过对外购锌精矿的杂质含量进行普查 ,合 理配矿 ,并控制适宜的焙烧条件 ,确保产出的焙烧矿 杂质成分均匀和低残硫 ,同时必须严格控制外购焙 烧矿质量 。
(2) 浸出时应将外购与自产焙烧矿 、焙砂与烟尘 搭配使用 ,将中性浸出调浆液含 Fe 由 1g/ L 左右提 高到 2g/ L 左右 , 并控制中浸终点 p H > 510 , 保证 As、Sb 、Ge 能与 Fe 充分共沉 ,必要时增设中浸矿浆 强制压滤 ,以减少中浸上清液的悬浮物和保证上清 液量的供给 。
况带来的负效应 ,我公司曾于 1993 年 5～6 月维持 其他条件不变 ,仅将剥锌周期由 24h 缩短为 16h ,此 法同比电效虽提高 3 个多百分点 ,但实际人力和 Al 板等消耗随之增大 ,显然并不经济 ,故只进行过短暂 生产 。
113 系统漏电 我公司的电积系统按规范建设 ,钢筋混凝土制
2 解决措施
211 确保电解液纯度 应控制电解液中易使氢析出和锌烧板的杂质含
量在规定限度以下 ,包括 Cu 、Co 、Ni 、As、Sb 、Ge 等 , 特别应避免几种杂质同时超标 ,因为其共存 (如 Ge 或 Co 与 Sb 共存) 时最为有害 。通常在 Fe 、Mg 、Mn 等杂质一般不在阴板析出 ,对电效影响很小 ; 杂质 Sn 虽对电效影响显著 ,但只要阳极板未受 Sn 污染 , 则 Sn 的危害几乎可以忽略 。为确保电解液纯度 ,生 产上主要可采取如下措施 。
1 原因分析
111 电解液纯度 锌电积的成功操作在很大程度上取决于电解液
的纯度 。我公司几年的生产中 ,由于多种原因频繁 出现因电解液杂质超标 (主要为 Co 、As、Sb 、Ge 等) 而形成烧板 ,使析出锌片产量显著下降 。实践表明 , 从烧板现象出现到正常电积的恢复一般要持续几天
乃至更长时间 ,在此期间电流效率往往是很低的 。 此外 ,溶液中高浓度的 Mg 、Mn 和杂质 Sn 等曾被怀 疑对电效可能有较大影响 ,并对此进行过试验研究 。
(3) 根据中浸上清液中杂质成分的变化 ,及时调 整净化技术条件 ,如调整净化温度 、锌粉及添加剂用 量 、作业时间等 ,提高净化深度 ;增大压滤泵流量和 压滤机面积 ,缩短压滤时间 ;加强巡视 ,严防穿滤 、跑 浑 ;优选最佳化验方法 ,确保杂质元素的快速分析和 报出结果正确 。
(4) 杜绝接收不合格新液 ;改进新液贮罐内部结 构 ,利于底流沉降和排放 ;将新液自流出口距罐底位 置提高 ,避免底流带入电积循环液 ;严格操作 ,防止 铜的结晶物和过量吐酒石污染电解液 ;适量进行电 解液开路 ,减少杂质在系统溶液中的富集 。 212 改善极板状况