次氧化锌中的氟氯对锌电解直流电单耗的影响

张前孝

摘 要 次氧化锌作为锌金属的再生锌冶料原料，为我国有色金属资源的再次利用做出了巨大的贡献，同时次氧化锌作为锌冶炼企业的补充原料，也为企业的壮大发展立下了不可磨灭的贡献。但是由于生产次氧化锌的原料来自各行业的各种工业下脚料，这就决定了其成品原料中元素的复杂性，其中一些元素对锌冶炼企业来说其危害是巨大的，这其中要数氟、氯的危害最大，本文通过生产实践中的一些相关数据，着重分析了次氧化锌中的氟、氯对阴极锌直流电单耗的影响。

关键词 次氧化锌 氟 氯 阴极锌 直流电单耗

中图分类号：TF813 文献标识码：A

The Impact of Secondary Zinc Oxide to

Zinc Electrolysis DC CFC Consumption

ZHANG Qianxiao

（Baohui Industrial Group Zinc Smelting Company， Longnan， Gansu 742312）

Abstract Secondary zinc oxide zinc smelting zinc metal recycled raw materials， non-ferrous metals for the re-use of our resources to make a huge contribution， while secondary zinc oxide as supplementary material zinc smelting enterprises， but also for the growth of enterprise development has achieved an indelible contribution. However， due to the production of secondary raw materials from zinc oxide in various sectors of industrial waste， which determines the complexity of elements in the finished material， some of the elements of the zinc smelting enterprises， the harm is enormous， which should number of fluorine， chlorine harm brunt of this paper some relevant data production practice， focusing on the analysis of the second zinc oxide fluorine， chlorine impact on the consumption of cathode zinc DC.

Key words secondary zinc oxide； fluorine； chlorine； zinc cathode； DC power consumption

甘肃某实业集团公司锌冶公司自2012年加入次氧化锌后，当年11月开始出现直流单耗逐步上升的现象，该公司多次组织专题会议分析研究电解阴极锌直流电单耗上升的原因，但受一些客观因素的制约一直未从根本得到解决，现就使用次氧化锌后锌电解直流电单耗上升的原因分析如下：

1 次氧化锌的加入使得氟、氯在生产系统中富集

该公司冶炼厂自2011年下半年开始，每月按20余吨开始实验性的加入次氧化锌至目前每月加入300余吨，公司对原料中的氟氯制定了严格的标准，分别是氟0.015、氯0.03，但是受各种因素制约，不可避免地使一些不合格的原料进入到生产系统，使得系统中氟、氯元素出现了富集，但是该公司生产系统并无除氟、氯的设施，为解决氟、氯对生产造成的产品质量下降，阴极碎锌增加等危害，该公司采取在电解系统增加辅料碳酸锶及骨胶的加入量来稳定生产的正常进行，然而这一措施却导致了电解液中固体颗粒的增加，液体的粘稠度增大，电解液电阻增大，导电性能下降，电解直流电单耗上升的局面。表1列举了几个时间段电解液含氟、氯的情况：

表1

2 阴极锌直流电单耗的高低受电解液中氟离子的多少影响

表2是电解液中氟含量与阴极锌直流电单耗的关系表，为了更直观地判断阴极锌直流电单耗与氟离子的多少存在着联系，笔者将2013年3月份到9月份的电解液中氟的化验结果进行了列表排列，排列顺序是按照氟在电解液中由低到高的顺序排列的。

从表2中可以看出，电解液中随着氟离子的升高，阴极锌直流电单耗也随着氟的升高而升高。

表2

这是因为溶液中有氟离子的存在，腐蚀阴极板表面的三氧化二铝薄膜，使得阴极锌与阴极铝板之间形成锌铝合金，造成大量的阴极锌片未能剥离。

进一步的研究发现，导致电解直流电单耗升高的原因之一是这部分返回稀硫酸槽被反溶解掉的阴极锌所耗费的电能被白白的浪费了，浪费的这部分电能要分摊在其余已剥离的阴极锌片上，使的阴极锌的直流电单耗大幅上升，同时使得阴极板的消耗量也大幅增加。表3为该公司2013年9月份每天未能剥离的带锌阴极板数量。

联系表2和表3，从中可以看出随着电解液中氟的升高，不能剥离的阴极锌数量也愈来愈多。

根据该公司的生产实际，在单日产量达到设计产能的情况下，每一片阴极板所析出的阴极锌净重：20.33Kg，根椐计算将每日未能剥离的阴极锌耗电量分摊到当日产量所耗用的直流电中，可致日产阴极锌直流电单耗上升60度至80度电。

表3（单位：片）

3 在电解液氟、氯超标的情况下，阴极锌直流电单耗的高、低部分受电解阴、阳极板投入量的影响

锌电解车间生产成本占锌冶炼总生产成本的70%以上，为此减少阴、阳极板的投入量一直以来作为该公司节约生产成本的一个重要措施，能用则用，能不换就不换。但是，自2012年下半年以来，该公司加大了次氧化锌的投入量，系统中的氟、氯含量也在不断地富集升高，电解液中超标的氯酸根离子对阳极板产生了腐蚀性溶解：

Pb+ + 6H+ + CO3- = 3H2O + CI- + Pb2+

使阳极板的消耗加剧，本应及时补充损坏的阳极板，但是由于阴极锌生产又受生产成本的约束，致使该换的阳极板没有及时更换，造成槽面阳极板更新換代失调，被腐蚀溶解损坏的淘汰阳极板及需要维修的阳极板数量远大于投入量，具不完全统计从2012年12月26日至2013年6月29日该公司共计投入新阳极板410片，报废处理不能使用的旧阳极板165片，截至该稿完成之时，还需要修补更换的阳极板达1978片，因这部分阳极导电头腐蚀严重，导电头与槽间导电板之间导电为点、线接触，这种点、线接触降低了阴、阳极板通过电流的能力，造成极板导电头发热，发热所做的功为无用功，也极大地浪费了电能。

4 结语及几点建议

在锌冶炼电解其它条件恒定的情况下，锌电解直流电单耗的高低在一定程度上随着原料次氧化锌中氟、氯含量的高低在变化，并且与电解液中氟离子的多少成正比。

几点建议：一是企业如长期使用次氧化锌，建议在生产系统中增加除氟、氯设施；二是严格控制次氧化锌的购货标准，没有能力处理的物料坚决不要；三是解决好阴、阳极板的更新换代问题，确保阴、阳极板的导电性能处于最佳状态。

参考文献

[1] 马荣骏编著.湿法冶金原理.冶金工业出版社，2007.

[2] 锌的湿法冶炼.湖南人民出版社，1974.1.