浅谈锌电积生产实践及影响因素

谯 宁

（四川会理鑫沙锌业有限责任公司，四川 会理 615105 ）

合理的电解技术条件是提高产量（电效）、稳定质量、均衡生产的前提。锌电积的直流电耗一般在3000～3500度/吨锌片，影响直流电耗波动的因素很多，又相互牵制影响。电积锌工厂的电流效率一般在85%～94%之间。

1 新液质量

新液质量是保证正常电解和提高电效的关键，由于锌的电极电位较负（-0.763V），在析出锌的同时许多杂质金属离子也放电析出，轻则影响产量及电效，重则使整个电解过程无法进行下去，因此净化工序必须给电解工序提供给合格的新液。影响新液质量的元素主要有Sb、Ge、As、Cu、Cd、Co、Ge、Fe、F、CL、Ca、Mg、Mn等，这些杂质在锌电积过程中是极为有害的，如超标会降低电流效率，增加电耗，影响析出锌质量，腐蚀阴阳极、堵塞管道等。

表1 国内某企业新液主要化学成分控制实例（mg/l）

（1）Sb、Ge、As对电解的危害。这些金属离子的硫酸盐电压低于硫酸的分解电压，导致氢的超电压降低，使锌析出困难而氢易析出。As、Sb、Ge在浸出、净化工序正常情况下，较容易除去。电解液中As、Sb超标会引起析出锌大面积的返溶，阴极析出表面粗糙，呈现出线条状和粉状。As超标过多会危害操作工人的健康。实践得出As应控制在＜0.1～0.2mg/l，Sb在其它杂质都控制在标准内时，可放宽到0.3mg/l。若Ge含量超标，特别是As、Sb存在时危害更大，返溶更为严重。Ge烧板是背面往正面烧，有独立的针孔状，当孔稠密时就连成一片，形成大面积筛网状。Ge的危害作用不仅在于它使已析出锌返溶，而且还由于Ge离子在阴极析出后与氢形成氢化物，这种氢化物继续与氢离子作用形成Ge2+，重新在阴极放电，造成电能无益的消耗，Ge的氢化—还原反应形成严重的恶性循环。根据生产实践，每一次严重的烧板事故出现，都有Ge超标情况存在，我们把它称之为以Ge为主的杂质中和症大返溶。因此，Ge含量一定要控制在＜0.1mg/l以内。

（2）Cu对电解的危害。在正常生产过程中，很难遇到因Cu引起的烧板，但是经常遇到因Cu含量超标而产出不合格的阴极锌片。Cu离子的析出特征是：在阴极上放电析出，并与锌形成微电池而造成烧板。生产实践经验表明，Cu的来源有两方面：一是净化后液超标，二是操作中带入。

（3）Cd对电解的危害。Cd危害主要是在阴极析出，影响锌的化学成分，它不象Co、As、Sb、Ge等引起烧板，因此对电流效率影响不大。生产实践中一般要求电解液含Cd＜5mg/l，生产一级锌时Cd＜1.5mg/l。

（4）Co、Ni、Fe。Co的危害在于和锌同时放电析出，并与锌形成微电池，使已析出的锌返溶。其烧板特征是：正面灰暗，背面有光泽，未烧透处有黑边。生产实践表明：当电解液中Sb、Ge含量高时更加剧了Co危害，而电解液中适量的Co存在可抑制Pb析出。电解液中一般控制Co含量＜2mg/l。Ni是比较难以对付的杂质，大多来源于净化工序添加的CuSO4和FeSO4，很难除去，努力降低Sb、Ge含量可减轻它的危害。它的烧板是不规则小圆孔，由正面往背面烧，直径达2cm～5cm，严重时剥下的阴极锌不成片。Fe含量应控制在10mg/l以下，但是生产中经常波动在20～30mg/l，有时高达50～100mg/l，接近显著影响电效和阴极锌片纯度。在实践中观察到，Fe除了电解过程中以Fe2+/Fe3+反复在阴阳极上还原氧化，消耗电能，降低电效外，当槽温＞45℃时，上述反应更为剧烈，还使析出阴极锌片大面积发黑烧板，松疏的锌片熔铸时渣量增大，降低锌直收率。

（5）F、CL。F＜100mg/l，F-主要腐蚀阴极板表面的AL2O3薄膜，使析出锌与铝金属结合紧密，锌片难以剥离，并造成阴极铝板消耗增加。根据生产实践，采取水刷阴极板和添加酒石酸锑钾可抑制锌铝合金的生成，改善剥片状况。电解液中的CL-主要是成CLO4-、CLO3-等状态，腐蚀阳极板，使溶液铅升高，降低析出锌质量。生产实践中一般要求F、CL＜100mg/l。

（6）Ca、Mg、Mn。Ca、Mg、Mn等杂质比锌更负电性，电积时虽然不会在阴极上析出，但这些杂质逐渐富集后会增加电解液粘度，使电解液电阻增大，消耗更多电能；易造成管道堵塞。Mn离子在电解过程中部分生成二氧化锰，对铅阳极起到保护作用，电锌厂一般要求Mn离子含量在3～5g/l为宜。

2 管理及控制

2.1 电解液温度与流量

电解液流量是调节电解温度的关键条件，每析出一吨锌释放的热量为850KCal，所以冷却塔和冷却循环系统应大于释放能量才能平衡好电解热。新废液混合比一般控制在1∶5-25，流量应达到＞40L/分.槽，槽间温度差应＜3℃，加大流量还有利于减缓杂质的危害作用，消除浓差极化，提高电效。

2.2 电流密度和电解液锌酸含量

根据生产实践我们认为应采用中酸中电流密度技术条件控制为好。新液含锌130～150g/l，电解废液含锌45～55g/l，酸145～165g/l，电流密度450～520A/m2为宜。在电解过程中每析出1g锌再生1.5g硫酸，酸度高可减少溶液电阻，降低槽电压，节约电能，可得到结晶致密沉积物。但含酸量过高，会降低氢超电压，有利于氢在阴极上析出，加剧杂质活化，加速析出锌和铅阳极的溶解，使析出锌质量降低，因此，电解废液酸锌比控制在2.5-3.3∶1为好。

3 添加剂

3.1 动物胶

动物胶在酸性溶液中带正电荷，受直流电的作用移向阴极并吸附在高电流密度的点上而阻止晶核在此点的继续长大，从而使阴极表面锌沉积物平整、光滑、致密；同时能阻止杂质在阴极上的微电池作用而减少锌的返溶；能增加氢的超电压，抑制氢的析出。其加入量一般为0.01～1g/l，加多了析出锌发脆。

3.2 碳酸锶

铅在硫酸溶液中溶解度很小，所以铅在电解液中含量甚微，在阴极上与锌一起放电析出，影响析出锌质量。在电解液加入适量的碳酸锶可降低析出锌含铅量，加入量通常为1～2Kg/吨锌。

3.3 酒石酸锑钾

为了防止析出锌片与阴极铝板发生粘连，导致阴极锌片剥离困难，一般在装槽前10～15分钟向电解槽的供液端加酒石酸锑钾，其用量按电解循环液中含锑0.1～0.2mg/l加入。

4 结论

硫酸锌溶液的电解沉积是湿法炼锌最后也是最关键的环节。影响电积的主要因素有新液质量、电解温度与流量、电流密度、废液含酸锌量、添加剂、操控水平等，需严格按照工艺技术条件及加强管理才能使电积过程顺利进行。