譙 寧

（四川會(huì)理鑫沙鋅業(yè)有限責(zé)任公司，四川 會(huì)理 615105 ）

合理的電解技術(shù)條件是提高產(chǎn)量（電效）、穩(wěn)定質(zhì)量、均衡生產(chǎn)的前提。鋅電積的直流電耗一般在3000～3500度/噸鋅片，影響直流電耗波動(dòng)的因素很多，又相互牽制影響。電積鋅工廠的電流效率一般在85%～94%之間。

1 新液質(zhì)量

新液質(zhì)量是保證正常電解和提高電效的關(guān)鍵，由于鋅的電極電位較負(fù)（-0.763V），在析出鋅的同時(shí)許多雜質(zhì)金屬離子也放電析出，輕則影響產(chǎn)量及電效，重則使整個(gè)電解過程無法進(jìn)行下去，因此凈化工序必須給電解工序提供給合格的新液。影響新液質(zhì)量的元素主要有Sb、Ge、As、Cu、Cd、Co、Ge、Fe、F、CL、Ca、Mg、Mn等，這些雜質(zhì)在鋅電積過程中是極為有害的，如超標(biāo)會(huì)降低電流效率，增加電耗，影響析出鋅質(zhì)量，腐蝕陰陽極、堵塞管道等。

表1 國內(nèi)某企業(yè)新液主要化學(xué)成分控制實(shí)例（mg/l）

（1）Sb、Ge、As對(duì)電解的危害。這些金屬離子的硫酸鹽電壓低于硫酸的分解電壓，導(dǎo)致氫的超電壓降低，使鋅析出困難而氫易析出。As、Sb、Ge在浸出、凈化工序正常情況下，較容易除去。電解液中As、Sb超標(biāo)會(huì)引起析出鋅大面積的返溶，陰極析出表面粗糙，呈現(xiàn)出線條狀和粉狀。As超標(biāo)過多會(huì)危害操作工人的健康。實(shí)踐得出As應(yīng)控制在＜0.1～0.2mg/l，Sb在其它雜質(zhì)都控制在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)時(shí)，可放寬到0.3mg/l。若Ge含量超標(biāo)，特別是As、Sb存在時(shí)危害更大，返溶更為嚴(yán)重。Ge燒板是背面往正面燒，有獨(dú)立的針孔狀，當(dāng)孔稠密時(shí)就連成一片，形成大面積篩網(wǎng)狀。Ge的危害作用不僅在于它使已析出鋅返溶，而且還由于Ge離子在陰極析出后與氫形成氫化物，這種氫化物繼續(xù)與氫離子作用形成Ge2+，重新在陰極放電，造成電能無益的消耗，Ge的氫化—還原反應(yīng)形成嚴(yán)重的惡性循環(huán)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，每一次嚴(yán)重的燒板事故出現(xiàn)，都有Ge超標(biāo)情況存在，我們把它稱之為以Ge為主的雜質(zhì)中和癥大返溶。因此，Ge含量一定要控制在＜0.1mg/l以內(nèi)。

（2）Cu對(duì)電解的危害。在正常生產(chǎn)過程中，很難遇到因Cu引起的燒板，但是經(jīng)常遇到因Cu含量超標(biāo)而產(chǎn)出不合格的陰極鋅片。Cu離子的析出特征是：在陰極上放電析出，并與鋅形成微電池而造成燒板。生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，Cu的來源有兩方面：一是凈化后液超標(biāo)，二是操作中帶入。

（3）Cd對(duì)電解的危害。Cd危害主要是在陰極析出，影響鋅的化學(xué)成分，它不象Co、As、Sb、Ge等引起燒板，因此對(duì)電流效率影響不大。生產(chǎn)實(shí)踐中一般要求電解液含Cd＜5mg/l，生產(chǎn)一級(jí)鋅時(shí)Cd＜1.5mg/l。

（4）Co、Ni、Fe。Co的危害在于和鋅同時(shí)放電析出，并與鋅形成微電池，使已析出的鋅返溶。其燒板特征是：正面灰暗，背面有光澤，未燒透處有黑邊。生產(chǎn)實(shí)踐表明：當(dāng)電解液中Sb、Ge含量高時(shí)更加劇了Co危害，而電解液中適量的Co存在可抑制Pb析出。電解液中一般控制Co含量＜2mg/l。Ni是比較難以對(duì)付的雜質(zhì)，大多來源于凈化工序添加的CuSO4和FeSO4，很難除去，努力降低Sb、Ge含量可減輕它的危害。它的燒板是不規(guī)則小圓孔，由正面往背面燒，直徑達(dá)2cm～5cm，嚴(yán)重時(shí)剝下的陰極鋅不成片。Fe含量應(yīng)控制在10mg/l以下，但是生產(chǎn)中經(jīng)常波動(dòng)在20～30mg/l，有時(shí)高達(dá)50～100mg/l，接近顯著影響電效和陰極鋅片純度。在實(shí)踐中觀察到，F(xiàn)e除了電解過程中以Fe2+/Fe3+反復(fù)在陰陽極上還原氧化，消耗電能，降低電效外，當(dāng)槽溫＞45℃時(shí)，上述反應(yīng)更為劇烈，還使析出陰極鋅片大面積發(fā)黑燒板，松疏的鋅片熔鑄時(shí)渣量增大，降低鋅直收率。

（5）F、CL。F＜100mg/l，F(xiàn)-主要腐蝕陰極板表面的AL2O3薄膜，使析出鋅與鋁金屬結(jié)合緊密，鋅片難以剝離，并造成陰極鋁板消耗增加。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，采取水刷陰極板和添加酒石酸銻鉀可抑制鋅鋁合金的生成，改善剝片狀況。電解液中的CL-主要是成CLO4-、CLO3-等狀態(tài)，腐蝕陽極板，使溶液鉛升高，降低析出鋅質(zhì)量。生產(chǎn)實(shí)踐中一般要求F、CL＜100mg/l。

（6）Ca、Mg、Mn。Ca、Mg、Mn等雜質(zhì)比鋅更負(fù)電性，電積時(shí)雖然不會(huì)在陰極上析出，但這些雜質(zhì)逐漸富集后會(huì)增加電解液粘度，使電解液電阻增大，消耗更多電能；易造成管道堵塞。Mn離子在電解過程中部分生成二氧化錳，對(duì)鉛陽極起到保護(hù)作用，電鋅廠一般要求Mn離子含量在3～5g/l為宜。

2 管理及控制

2.1 電解液溫度與流量

電解液流量是調(diào)節(jié)電解溫度的關(guān)鍵條件，每析出一噸鋅釋放的熱量為850KCal，所以冷卻塔和冷卻循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)大于釋放能量才能平衡好電解熱。新廢液混合比一般控制在1∶5-25，流量應(yīng)達(dá)到＞40L/分.槽，槽間溫度差應(yīng)＜3℃，加大流量還有利于減緩雜質(zhì)的危害作用，消除濃差極化，提高電效。

2.2 電流密度和電解液鋅酸含量

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐我們認(rèn)為應(yīng)采用中酸中電流密度技術(shù)條件控制為好。新液含鋅130～150g/l，電解廢液含鋅45～55g/l，酸145～165g/l，電流密度450～520A/m2為宜。在電解過程中每析出1g鋅再生1.5g硫酸，酸度高可減少溶液電阻，降低槽電壓，節(jié)約電能，可得到結(jié)晶致密沉積物。但含酸量過高，會(huì)降低氫超電壓，有利于氫在陰極上析出，加劇雜質(zhì)活化，加速析出鋅和鉛陽極的溶解，使析出鋅質(zhì)量降低，因此，電解廢液酸鋅比控制在2.5-3.3∶1為好。

3 添加劑

3.1 動(dòng)物膠

動(dòng)物膠在酸性溶液中帶正電荷，受直流電的作用移向陰極并吸附在高電流密度的點(diǎn)上而阻止晶核在此點(diǎn)的繼續(xù)長大，從而使陰極表面鋅沉積物平整、光滑、致密；同時(shí)能阻止雜質(zhì)在陰極上的微電池作用而減少鋅的返溶；能增加氫的超電壓，抑制氫的析出。其加入量一般為0.01～1g/l，加多了析出鋅發(fā)脆。

3.2 碳酸鍶

鉛在硫酸溶液中溶解度很小，所以鉛在電解液中含量甚微，在陰極上與鋅一起放電析出，影響析出鋅質(zhì)量。在電解液加入適量的碳酸鍶可降低析出鋅含鉛量，加入量通常為1～2Kg/噸鋅。

3.3 酒石酸銻鉀

為了防止析出鋅片與陰極鋁板發(fā)生粘連，導(dǎo)致陰極鋅片剝離困難，一般在裝槽前10～15分鐘向電解槽的供液端加酒石酸銻鉀，其用量按電解循環(huán)液中含銻0.1～0.2mg/l加入。

4 結(jié)論

硫酸鋅溶液的電解沉積是濕法煉鋅最后也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。影響電積的主要因素有新液質(zhì)量、電解溫度與流量、電流密度、廢液含酸鋅量、添加劑、操控水平等，需嚴(yán)格按照工藝技術(shù)條件及加強(qiáng)管理才能使電積過程順利進(jìn)行。