提升锌锭品质的措施

傅敏敏，温伟金，曾倩娴，刘 娜

（江西铜业铅锌金属有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

随着冶炼装备水平的发展，大型极板在湿法炼锌行业得到了推广应用［1］。较小极板电积减少槽数达60%，厂房面积减半，降低了投资，墨西哥MMP公司锌极板面积已达6.4m2，属世界之最［2］。江西铜业铅锌金属有限公司采用3.2m2大型极板电积全自动剥锌工艺，锌锭浇铸采用国内首条双模浇铸，单次浇铸四块锌锭的工艺。

2 存在的问题

自2011年12月投产以来,产出来的锌锭质量一直不够理想，制约着产品注册，直接影响产品的销售等重大问题。

铅含量的多少是影响锌锭品质的主要因素。2014年下半年锌锭平均含铅高于0#锌要求，造成0#锌合格率大幅下降，见图1。

图1 2014年0#锌合格率

3 技术方案

铅进入锭里面的途径有两个：一个是锌片内机械夹杂含铅物料入炉，如含铅设备零件、阳极碎片、阳极泥等；另外一种是析出锌含铅。

3.1 减少含铅物料入炉的措施

（1）加强物料管理及现场管理。在析出锌入炉前，采取人工检查、剔除的补救措施。

（2）析出锌夹杂阳极泥是日常生产中常见的，也是主要含铅物料来源。在电积过程中，由于阳极板上不断吸附阳极泥，当阳极泥厚度达到≥50mm时，阳极泥会抵到阴极板上的锌，出槽时有大量的阳极泥吸附在析出锌表面上［3］。经过长时间观察，发现采用冷水喷淋方式的洗涤装置对析出锌进行洗涤效果较差。因此根据现场实际情况，对洗涤装置进行了三处改造。第一，把原来的DN15管道，换成了DN25管道；第二，原从上往下3处淋水，改为“口”型，喷嘴增至16个/组，共3组；第三，原采用的是冷水喷淋，结晶难以溶解，去除，综合考虑到净化工序的加热器冷凝水在净化利用不高，且能保证水温在≥90℃，于是改为冷凝水用于清洗，压力由原来的0.1MPa增加到2.5MPa。改造后其洗涤效果有明显改善，锌片带阳极泥的现象几乎没有（对比图2和图3）。

图2 改造前洗涤后的锌片

图3 改造后洗涤过的锌片

3.2 析出锌含铅原因分析与措施

电积过程中，阳极板（Pb-Ag合金板）部分溶解，使得电解液中含铅离子在阴极析出。从2013年开始发现锌锭中含铅量逐渐上升，大家清醒地认识到对系统内Pb2+处于失控状态。为改善电积生产状况，对湿法系统及时实施了补锰措施［4］，锰离子由1.2g/L提高到8g/L,但对降铅没有明显效果。对此进行了分析并采取相应措施。

3.2.1 控制阳极泥厚度

为了弄清阳极泥中铅的含量，因此随机取5份样进行分析。由表1可知，阳极泥含铅平均在23%。

为了研究阳极泥厚度与析出锌含铅关系，我们选取A20、B25电积槽进行测试，结果如图4。

图4 阳极泥厚度与析出锌含铅量

由图可知，（1）当阳极泥厚度在35mm以下，析出锌含铅量与阳极泥厚度成正比；（2）当阳极泥厚度在35～45mm时，析出锌含铅直线上升；（3）当阳极泥厚度大于等于45mm时，阳极泥与析出锌已接触，析出锌含铅达到0.3‰且与阳极泥厚度不成正比关系。由此，我厂阳极清洗拍平周期根据以上结果并结合行车、阳极清洗拍平机组的实际作业效率等因素，实际控制周期在17天以内，比设计周期缩短了5天。

3.2.2 改型阳极绝缘条，减少短路发生

国内外锌电积均采用在铅阳极板导电棒吊耳旁放置两个绝缘夹，阳极板板面采用三点式绝缘子，阳极板底部采用倒锥形阳极绝缘子的一种绝缘工艺，以确保锌电积阴阳极间距，如图5所示。

一方面，阳极绝缘子采用PE材质，由于电积过程中酸度电积液温度上升，致使其内部发生变化，3个月左右就会脱落，致使该阴阳极绝缘点消失，无法起到绝缘作用；脱落的绝缘子仍然在槽内，但是此类绝缘子顶住阴极，致使阴阳极间距无法的到保证甚至阴阳极接触造成短路；然而脱落后的绝缘子在周期内，阳极泥结晶布满安装孔，拍平时补充缺失绝缘子，需先清理结晶，人力物力的消耗。另一方面，由于底部采用倒锥形阳极绝缘，然而在生产过程中阳极表面存在腐蚀现象，腐蚀后的阳极板面厚度变小致使倒锥形绝缘与板面固定点产生缝隙，自动行车［5］在装阴极，阴极插入阳极绝缘子内，致使阴阳极接触产生短路。消耗电能及析出锌质量。

采用此类绝缘，降低析出锌的电流效率，然而补充缺失的阳极绝缘需行车吊起在行车的侧面及底部补充作业，而且补充绝缘子作业中阳极板表面存在脱落阳极泥结晶及电解液飞溅到作业人员眼睛，使得作业极不便且非常不安全。从理论上讲，对阴阳极的间距要求是很高的，因为槽内槽内阴阳极接触会导致阴阳极短路，极大的消耗电能及影响析出锌质量。

图5 三点式绝缘子

针对这些问题，我厂开发了一种实用新型的绝缘条（如图6）。本实用新型的阳极板绝缘条，采用环闭式长条形绝缘，长条形绝缘中间向上拱起的五个绝缘凸点，致使形成6个极板间液流通孔长孔。凸点的高度确保阴阳极板面的绝缘点，将整块阳极板彻底与阴极板隔开，使阴阳极板任一点间距保持在45mm，从而减少阴阳极接触，保护阳极不被腐蚀、溶解，能避免行车作业过程中带来的绝缘点破坏和使用寿命。

长的绝缘条，2015年4月份开始安装后效果非常明显（见表2）。

图6 新型绝缘条

表2 短路、锌片含铅、电效情况

3.2.3 适当控制SrC03［6］加入量

在锌电积过程中加入碳酸锶的目的是为了降低溶液中Pb2+的浓度，减少析出锌含铅量。其原理是碳酸锶加入电积液后转变成溶解度更小的硫酸锶，而硫酸锶与硫酸铅结晶晶格几乎一致，因而形成极不易溶的混晶沉于槽底。碳酸锶加入量的多少主要取决于溶液内Pb2+含量的高低，通过采取降低溶液内Cl-和保持一定Mn2+浓度的措施可有效降低溶液内Pb2+含量，从而可以减少碳酸锶的消耗量（见图7）。与骨胶［6］一样，碳酸锶加入过多也是有害的，由于工业碳酸锶内含有碳酸钙等杂质，过量加入会使系统结晶物增多，悬浮物增加，槽电压上升。

图7 碳酸锶加入量

4 实施效果

以上措施实施后，锌锭中铅含量稳定下降，年平均含铅从2014年的0.0035%下降到2017年的0.0016%；2015年起，再未出现因铅含量超而影响0#锌合格率的情况发生。同时吨锌直流电单耗也相应的得到下降。