崔永红
西部矿业股份有限公司锌业分公司 青海 811600
摘要：现代锌冶金的生产方法主要为湿法炼锌。湿法炼锌是对ZnSO4和H2SO4的水溶液在通以直流电的作用下锌由溶液析出至阴极板，获得电积锌。湿法炼锌具有生产规模大、能耗相对较低、环保指标较好、自动化程度较高、有利于综合回收有价金属等优点而得到迅速发展。湿法炼锌电解过程是电解液在直流电作用下析出锌的电化学反应过程,锌电解过程的电能消耗占整个湿法炼锌电能能耗的80%以上。因此，降低直流电单耗刻不容缓，本文就锌电积氧压浸出工艺过程中电耗高的原因及降低电耗的措施作以综述。
关键词：锌电积；直流电单耗；阳极板；电效
工厂采用锌电积氧压浸出工艺，主要生产工序包括：磨矿、氧压浸出、酸中和、压滤除铁、净化除杂、锌电积、成品铸型、硫回收、综合回收等。锌电积采用3.2m2大极板，所用剥锌机、洗刷机、多功能行车等设备，自动化、智能化程度较高。
一、锌电积过程直流电单耗较高的原因分析：
直流电单耗是指：每析出一吨锌所用的直流电量；锌电积过程直流电的作用主要用于析出锌，有一小部分转化为热能，因此要降低直流电单耗就要尽可能的使直流电作用于析出锌，减少转化为热能的部分。
（1）建立生产车间时，厂内变电所供电机组与电积车间电解槽之间距离较远，造成电解槽供电母排距离较长。在酸性条件下母排极易产生结晶，造成一部分电能在输送过程转化为热能而有所损耗。
（2）槽内极板状况：
如果在装槽时阴极板弯板、带锌角板、绝缘条脱落板进入槽内，阴阳极接触短路。在损坏极板的情况下电能转化为热能，增加直流电单耗。
（3）电解槽槽壁结晶主要成分为CaSO4、MgSO4，钙镁化合物在槽内温度较低的情况下极易析出附在槽壁形成结晶、电解槽漏电等原因也会造成直流电单耗较高。
（4）由于新液纯度不够，造成电解槽烧板现象发生，电解槽不能平稳运行，影响析出锌产量，进而增加直流电单耗。
（5）电解液含锌较高（160g/l-165g/l）,由于新液不足等原因电流密度较低的情况下，电解液电阻值较大，电效较低。析出锌产量较低是造成直流电单耗较高的主要原因。
二、怎样降低电积过程中直流电单耗
在电解过程中，每析出一吨锌所需电能（直流电单耗）计算公式如下：
W=820*ν/η
式中：ν—槽电压，ν；
η—电流效率
W—直流电单耗，Kw·h/t·zn
根据上式可以得出，降低直流电单耗应从降低槽电压，提高电流效率两方面入手解决：
影响电流效率的因素有：
①电解液纯度；
②电解液温度；
③电解液中酸锌比；
④阳极板电流密度、阴极析出周期；
⑤碳酸锶、骨胶的加入量及加入方式；
⑥漏电损失；
1、降低直流电单耗的主要措施
（1）降低槽电压
①阳极板入槽的标准是横平竖直，在拍平过程中先用拍平机校正阳极板使其板面平整，在此过程中会有一部分阳极泥脱落，但阳极结晶依然附在阳极板上，再用阳极板洗刷机进行二次清理阳极泥，阳极泥清理干净后再用砂轮机打磨干净阳极导电头结晶。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆杜绝阳极板二次装槽后出现阳极虚接导电不良的现象发生。
②加强真空掏槽管理工作，保证每一个电解槽底部阳极泥含量均在10cm以下，提高电解液流动性，减少锌贫化带来的阴极产量低等问题。如果槽内阳极泥较厚，会在槽内形成桥面给掏槽作业带来巨大的不便；超过50cm就会淹没极板下沿，造成阴阳极板接触短路，烧穿阳极板，增加直流电单耗、降低电效。
③相较于传统阳极版多孔型阳极板与栅栏型阳极板在改善电解槽内电解液循环量方面有着很大的优越性，且多孔型阳极板和栅栏型阳极板由于板面上有孔，阳极泥在板面上的附着力减小，槽内阳极泥较少，可以有效的降低槽电压。电解液流动性好，减少了槽内阴极析出锌贫化问题。栅栏型阳极板在后期回收率较低，因此使用多孔型阳极板可以有效的降低直流电单耗。
④阳极板加装阳极绝缘边条，减少接触短路板
在锌电积过程中，3.2m2阳极极易发生变形造成阴阳极接触短路，烧穿阳极板，增加直流电单耗。加装阳极绝缘边条不仅起到绝缘和隔离阴阳极板的作用，还会起到保护阳极板不易变形，更好的保护了阳极板，增加阳极板使用寿命，降低直流电单耗，减少成产成本。
（2）使用含铁低的阴极板，加装防腐涂层，阴极板横梁与板面焊接处刚好处与电解槽内气液分离处，此处腐蚀较液体内铝板要快，铁离子进入电解液反生氧化还原反应，白白消耗电能，同时增加阴极板的消耗。新阴极板装槽之前必需经过镀膜处理，减少透酸板，增加阴极锌析出产量。
（3）过滤电解液，减少电解槽内悬浮物含量
电积锌电解液的主要成分是硫酸锌、硫酸和水，还有微量金属或非金属的杂质、化合物等进入电解液，悬浮在电解液内形成一个个独立的放电单元。对电解液进行过滤，随着一部分杂质离子在滤渣中被带走，降低了悬浮颗粒量，电解液粘度减少，电解液电阻值降低，从而降低电能消耗提纯电解液液体质量。
（4）监控好液体质量，并制定严格的周期清理制度，如：新液罐的清理周期为每月1次，清理出来的杂质返回浸出工序进行开路处理，这样减少了因杂质在罐底富集而进入电解槽造成阴极析出锌反溶。
（5）根据生产实际合理使用添加剂，使其不间断、均匀的流入电解槽。
①骨胶加入过量，阴极析出锌表面产生突瘤，严重时析出锌反溶（俗称吭边），造成槽电压升高、直电单耗增加、电效降低。
②在酸性条件下加入碳酸锶，它转变为溶解度更小的硫酸锶，与硫酸铅晶格相似，大小相似，易形成类质共晶而共沉淀通过真空掏槽系统排出电解槽。若加入过量则会堵塞供液管道等，影响正常生产，增加直电单耗、降低电效。
（6）其他措施
通过缩短阳极清理及槽面掏槽作业周期、选择合适的电流密度、析出周期、酸锌比等，均可降低槽电压和直流电单耗。
2、降低电流效率的措施
（1）在出槽作业前采用大水冲洗导电头及槽间导电棒，出完槽用小水再冲一遍，保持槽面干净，减少结晶物。在出槽作业中若发现接触板，及时处理掉，平常时间也可以通过极板导电横梁温度确定极板是否接触短路，时时刻刻保证槽内阴极正常析出。
（2）定期对母排、电解槽槽壁及周围结晶清理，保持电解槽周围干净无积液，减少电解槽接地漏电。
（3）合理的控制电解液温度，温度升高氢气的超电压下降，电流效率随温度的升高而降低；但电解液温度升高，锌离子的扩散速率加快，电解液粘度降低，减少了电解液电阻值，降低了电耗。根据实验数据，中等电流密度的条件下，电解槽温度控制在37℃-42℃之间效果最佳。
三、结束语
直流电单耗是锌电积过程中重要的经济技术指标，降低直流电单耗在成本管控这一方面是不可缺少的。根据生产实际，通过加强极板管控工作、阳极板加装阳极绝缘边条、电解液过滤等一些列方法，直流电单耗由前期的4000 Kw·h/t·zn降低到目前3200 Kw·h/t·zn以下。
参考文献:
[1]梅炽.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社.2003.
[2]铅锌冶金学编委会.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社.2003.
[3]朱永祥.降低锌电解直流电单耗的生产实践[J].湖南有色金属.2007.23（3）：22-25.
论文作者:崔永红
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/7
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