锌电积一种“烧板”的原因分析及处理

张存

摘 要：文章阐述一种锌电积“烧板”的特征，并详细分析“烧板”产生的原因，结合生产实际提出处理措施。

关键词：锌电积；有机物；烧板

前言

锌电解沉积是湿法炼锌系统的末端，是将净化后的硫酸锌溶液（新液）送入电解槽内通以直流电在阴极上析出金属锌（阴极锌），通过下面反应式进行反应：

ZnSO4+H2O=Zn↓+H2SO4+1/2O2↑

当电解溶液内存在杂质时析出的阴极锌会在杂质作用下重新溶解到液体内，并放出氢气，我们称之为阴极锌的返溶，俗称“烧板”。[1]电积过程大面积“烧板”使得阴极锌产量下降，直流电单耗升高，大量电能损失，资源浪费，也使生产成本增加。因此，需要严加控制“烧板”发生。

1 “烧板”发生及其特征

2014年下半年净化工序更改除钴工艺，由原来的锌粉两段高温锑盐除钴更改为β-萘酚除钴工艺。除钴工艺的优化大幅降低了锌粉和蒸汽消耗，按年产10万吨锌计算，年生产成本节约近1000万。但新工艺运行以来，电解工序先后出现4次阴极锌大面积“烧板”事故，“烧板”时间一般持续3-5天，最长可达半月之久。这几次发生的“烧板”事故与过去都不同。表现为阴极锌大面积针眼，背面发黑，透酸严重，电解槽内出现大量白色泡沫且厂房内酸雾很浓。阴极锌的边缘和中间出现局部返溶。在阴极锌板面的中间出现3-5厘米不等的窟窿，板面出现反复析锌，表面形成年轮状。在未返溶部分，致密度非常好，板面光亮，熔铸直产率也比较高。

2 原因分析

（1）由于烧板的初期存在针眼和透酸，因此，曾怀疑常规元素超标导致，于是对新液和废液内的常规元素进行分析。从表1可以看出常规元素除氯根外都在合格范围内，特别是对电解影响比较大的砷、锑、锗等含量都比较低，氯根基本不会对阴极锌板面产生影响，因此，可以排出常规元素影响。

（2）排除常规元素后，我们将关注的重点落在系统内添加的有机物上。且这几次的“烧板”与资料内介绍的有机物烧板特征相似，如阴极锌下部和边缘有返溶现象，现场酸雾突起，槽内沸腾泛白等[2]。系统进入的有机物主要有3#剂、P204和磺化煤油，β-萘酚、骨胶、润滑油以及其他辅料如活性炭内带入的焦油、吡啶、喹啉等有机物。表2对部分有机物进行实验室内的电解试验。通过试验结果可以看出不同有机物对电解阴极板板面都有影响，且阴极锌板面烧板的特征与这些有机物烧板都有相似之處，但又不完全相同。

（3）为进一步确定是不是有机物产生的烧板，对电解槽槽面的气体用专业气体检测仪进行了检测分析，分别检测了7月12日严重烧板时和7月14日阴极锌板面好转时的气体含量。结果显示，在7月14日气体内氨气和一氧化碳的含量较7月12日有明显下降，其中氨气下降10ppm，一氧化碳下降450ppm。说明这种物质在电解过程中发生了分解放出了氨气和一氧化碳，并对电解阴极锌板面产生了影响，随着含量的降低，影响逐步消除。

（4）确定有机物烧板后，采取控制系统内设备漏油和油类进入系统，减少萘酚加入倍数，由原来的14倍调整到11倍，控制萃取成品液内的含油在1mg/l以下等措施，阴极锌的板面有所缓解但仍返溶。在对生产中使用的辅料进行物料烧板试验，发现添加净化工序吸附使用的活性炭时，烧板特征与生产基本一致，最终确定下来物质由该种活性炭带入，属煤质活性炭带入的煤焦油、吡啶、喹啉等有机物和系统内存在的其他有机物共同作用造成的“烧板”。

3 处理措施

3.1 对槽温和生产电流进行控制

由于此类“烧板”反应剧烈，在发生烧板时将电解槽温由38-40℃降至32-35℃，以降低杂质活性。同时逐步缩减生产电流至正常负荷的一半甚至更低，同时减少电解槽内阴极板的装板数，保持电流密度在300-350A/m2。降低电流主要是控制阴极锌析出速度，保证液体置换流量，减少杂质富集和浓差极化。减少槽内阴极板数主要是为保证电流密度，确保阴极锌厚度，便于剥离，同时减下来的阴极板可以作为周转板，提高槽内阴极板的周转速度，另一方面也降低了员工的劳动强度。

3.2 置换系统不合格液体

虽然液体内杂质在电解过程一部分发生了分解，液体内杂质的含量会有所降低，但仍不能彻底除去。因此，需要将电解系统内的液体进行全面置换。若系统体积允许，可以停车，将系统内各槽罐全部倒空，用合格新液、水以及硫酸进行配液开车或直接中性开车，一般需要五天。若体积不允许，则需提高新液加入量并适当补水，加大系统内液体的置换速度。在保证新液质量的前提下，三天可恢复正常。

3.3 减少系统内有机物的带入量

首先减少设备漏油，避免油类进入系统。在综合回收萃取过程中，成品液必须保障合格后才能送入主系统，要求含油控制在1mg/l以内且必须严格控制。控制萘酚除钴药剂的添加倍数，以最高不超过12倍的计量进行控制。

3.4 合理使用活性炭

活性炭的种类和质量直接决定其吸附效果。一般冶炼使用的活性炭要求为木质或椰质活性炭，避免使用煤质活性炭，这主要是煤质活性炭内杂质较多，对锌电积系统影响较大。活性炭需满足一定的质量要求，其中碘值>900mg/g，亚甲基蓝吸附率>105mg/g，灰分<5%，粒度：+120目<5%，-200目>80%。

4 结束语

随着冶炼技术的发展和企业对有价金属的综合回收，生产系统内带入的有机物及其他杂质越来越多，因此，电解系统存在的不稳定性也在增加。需要不断分析和改进各工序操作方式，同时优化和完善各种元素的检测手段。有条件的企业可以在实验室或中试阶段进行较为全面的物料和元素电积“烧板”试验，以摸清各种物料对电积过程的影响，为工业化生产提供有力的生产依据。

参考文献

[1]梅炽，马进.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社，2003.

[2]何旭漓.有机物及油类对锌电解沉积的影响分析[J].湖南有色金属，2010，4：30-33.