3.2m2大極板鋅電積提升電流效率生產(chǎn)實(shí)踐

歐陽全紅,楊 平

(深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司 丹霞冶煉廠,廣東 韶關(guān) 512300)

電流效率是鋅電積過程中一項(xiàng)重要指標(biāo)?，F(xiàn)代濕法煉鋅成本中,電耗占有相當(dāng)大的比例,因此提高電解車間電流效率,降低濕法煉鋅電耗,對于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義[1-4]。

丹霞冶煉廠引進(jìn)盧森堡保爾沃特(PAUL WURTH S.A.)的大極板(3.2m2)、長周期(48 h)自動剝鋅技術(shù),具有廠房占地面積小、機(jī)械化和自動化程度高等優(yōu)勢,在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全自動剝鋅。自2009年10月投產(chǎn)以來,年平均電流效率一直在90%左右。為了進(jìn)一步提高電流效率,降低電耗,提高經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)企業(yè)競爭力,該冶煉廠組織了一系列技術(shù)攻關(guān)。通過設(shè)備改進(jìn),管理創(chuàng)新,2019年丹霞冶煉廠鋅電積電流效率達(dá)到91.97%,在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

本文對此次技術(shù)改進(jìn)的具體措施和生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行詳細(xì)闡述,以期為同行業(yè)提供參考。

1 技術(shù)改進(jìn)前存在的問題

采用大極板生產(chǎn)后,鋅電積工藝總體平穩(wěn),平均電流效率在90%,但是生產(chǎn)上還是偶爾會有些波動,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)除鐵、凈化生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定,新液質(zhì)量有波動。

2)系統(tǒng)液體TOC(有機(jī)碳總量)含量高。

3)電解槽面管理存在不足。

2 技改措施

2.1 嚴(yán)格控制新液成分

電解液中存在能降低氫超電壓和與鋅一起形成微電池的較正電性的金屬雜質(zhì),會導(dǎo)致鋅電積電流效率的降低,因此進(jìn)一步降低溶液中這類雜質(zhì)的含量,是提高電流效率的基本保證。新液控制指標(biāo)見表1。

表1 新液成分控制指標(biāo) mg/L

2.2 改造配套生產(chǎn)設(shè)備

2.2.1 除鐵攪拌裝置的改進(jìn)

攪拌裝置對除鐵效果影響非常大,為提高針鐵礦生成率,引進(jìn)了德國的EKATO 高效氣體分散攪拌裝置,提高了攪拌效率,同時(shí)為改善氣體分散效果創(chuàng)造了條件。除鐵效果改善的同時(shí),F-、Cl-、As、Sb、Ge 等也去除得更徹底,這些元素在除鐵后液的含量見表2。

表2 除鐵后液雜質(zhì)元素成分 mg/L

2.2.2 改進(jìn)凈化壓濾機(jī)溜槽

壓濾機(jī)卸渣前、后或者新濾布剛剛投入使用時(shí),液體中不可避免的夾帶一些渣,污染新液,造成雜質(zhì)含量上升。為解決這個(gè)問題,凈化壓濾機(jī)增設(shè)不合格液溜槽,壓濾機(jī)吹渣、卸渣后重新使用或者換完新濾布投入使用的壓濾機(jī)全部將壓濾液切換到不合格液溜槽5～10 min,確認(rèn)濾液清亮、無渣后,再切換回濾液溜槽。凈化新液的穩(wěn)定性、合格率大幅提升。

2.2.3 改進(jìn)活性炭加入狀態(tài)

濕法煉鋅系統(tǒng)隨著時(shí)間的延長,溶液中的有機(jī)物開始累積,TOC 達(dá)到一定的量后會對鋅片質(zhì)量和電流效率產(chǎn)生比較大的影響,嚴(yán)重時(shí)甚至造成燒板。活性炭加入的連續(xù)性、均勻性對吸附溶液中的TOC有較大影響。2019年2月開始將活性炭的加入方式由干料加入改為漿化后加入,活性炭加入均衡、穩(wěn)定,電解廢液TOC含量穩(wěn)定在30～40 mg/L。2019年活性炭加入狀態(tài)改變前后電解廢液中TOC含量變化情況見圖1。

2.2.4 改進(jìn)電解槽絕緣支撐

圖1 2019年活性炭加入狀態(tài)改變前后電解廢液中TOC含量變化情況

陰、陽極板導(dǎo)電頭在電解槽面酸霧的腐蝕下形成銅綠(CuSO4),自動行車出裝槽時(shí),沖洗導(dǎo)電頭的水會將這些銅綠帶入電解槽內(nèi),不僅影響鋅片質(zhì)量,還會影響電效。將電解槽的組裝式絕緣支撐改造為整體絕緣支撐,并增設(shè)排水系統(tǒng),將含銅污水導(dǎo)流到電解槽下方。改進(jìn)后,廢液含Cu≤0.2 mg/L,鋅錠含銅穩(wěn)定在0.000 2%～0.000 3%,杜絕了含銅污水造成的燒板事故。

2.2.5 改進(jìn)電解風(fēng)冷塔

溫度在鋅電積中起著至關(guān)重要的作用。電解液溫度升高,氫的超電壓降低,導(dǎo)致電流效率下降,甚至出現(xiàn)“燒板”現(xiàn)象。該冶煉廠位于華南地區(qū),夏季常年氣溫偏高,因此根據(jù)生產(chǎn)需要,及時(shí)開啟風(fēng)冷塔降溫顯得極為重要。風(fēng)冷塔加高了2.5 m,同時(shí)增設(shè)了第3 層捕沫絲網(wǎng),減少酸霧外溢。風(fēng)冷塔的降溫幅度在6～8℃,保證了夏季在高電流生產(chǎn)時(shí),槽溫控制在37～40℃。2019年電解液溫度見表3。

表3 2019年電解液溫度℃

2.3 加強(qiáng)生產(chǎn)管控

濕法煉鋅系統(tǒng)的各個(gè)工序都是一個(gè)有機(jī)整體,相互之間直接的、間接的影響千絲萬縷。2019年工廠在全廠大力開展“降本增效”活動,要求各工序“盯好上家,管好下家”,生產(chǎn)出現(xiàn)波動,相互之間及時(shí)溝通,整個(gè)生產(chǎn)越來越平穩(wěn)。

2.3.1 優(yōu)化電解液酸鋅比

電解液的主要成分是ZnSO4和H2SO4。一定的鋅離子濃度是正常進(jìn)行鋅電積和獲得較高電流效率的基本條件。該廠氧壓浸出工藝的特點(diǎn)在氧壓釜內(nèi)酸化率較高,新液含鋅在170～180 g/L,酸鋅比是電解過程中的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)。通過長時(shí)間的摸索,電解液的酸濃控制在185～190 g/L,鋅含量控制在55～60 g/L,當(dāng)實(shí)際酸鋅比與工藝要求有偏差時(shí),通過往電解槽加水進(jìn)行調(diào)節(jié)。2019年電解廢液含酸情況見表4。

2.3.2 加強(qiáng)槽上陰、陽極板管理

陰極板的狀況對電流效率有著非常大的影響。新陰極板上槽之前,先對鋁板進(jìn)行打磨,然后用熱水泡洗,導(dǎo)電頭用高壓水進(jìn)行清潔。剝鋅后的陰極板,認(rèn)真檢查導(dǎo)電頭和絕緣條,發(fā)現(xiàn)有破損的及時(shí)進(jìn)行更換；板面彎曲的陰極板進(jìn)行校正后再投入使用。在刷洗機(jī)鏈條旁增加塑料刷,每次陰極板經(jīng)過時(shí),會自動清理導(dǎo)電銅頭,以保證其與槽上導(dǎo)電棒的搭接質(zhì)量。

表4 2019年電解廢液含酸情況 g/L

在鋅電積過程中,Mn2+離子會轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2,吸附在陽極板上或者漂浮于電解液中。隨著時(shí)間的延長,陽極板上黏附的陽極泥厚度增加,陽極泥的增加會使得陽極板電阻增大。經(jīng)過不斷優(yōu)化,將拍平周期由原來的30 d 調(diào)整到22 d。為確保拍平質(zhì)量,在拍平板兩邊增加了同步裝置,提高了陽極板拍平后的平整度。同時(shí)將拍平的高壓用水壓力提高到6 MPa,提高了陽極板表面的清潔度。

2.3.3 精準(zhǔn)加入添加劑

鋅電積過程中使用添加劑是必不可少的,加入適量的添加劑可以調(diào)節(jié)鋅電積過程中的陰極電位,增大氫的超電壓,以保證在電積時(shí)有較大的電積極化,增大電流效率和改善電積鋅質(zhì)量。通過長時(shí)間的對比實(shí)驗(yàn),生產(chǎn)中根據(jù)當(dāng)班電流大小和槽電壓的波動調(diào)整加入量,噸鋅片骨膠單耗控制在0.05～0.1 kg。

為了降低電解液中的Pb2+和減少已進(jìn)溶液中的Pb2+在陰極鋅上析出,濕法煉鋅在鋅電積過程需加入碳酸鍶(SrCO3),在酸性溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉牧蛩徭J(SrSO4),與硫酸鉛晶格大小相近,形成類質(zhì)同晶而共同沉淀。經(jīng)過長時(shí)間的對比試驗(yàn),摸索出根據(jù)每天早班廢液含鉛的變化,調(diào)整碳酸鍶的加入量。當(dāng)廢液含鉛在0.1～0.3 mg/L時(shí),碳酸鍶單耗按照噸鋅片1.5 kg 加入；廢液含鉛在0.4～0.8 mg/L時(shí),碳酸鍶按照噸鋅片2.5～3 kg 加入。

2.3.4 改進(jìn)槽面監(jiān)測

電解槽內(nèi)的工藝狀況會在槽面體現(xiàn)。以往丹霞冶煉廠電解出現(xiàn)狀況時(shí),經(jīng)常伴隨著有機(jī)物超標(biāo),溶液中TOC含量會發(fā)生變化,因此總結(jié)出每個(gè)班用一氧化碳檢測儀測量槽面CO的數(shù)值,建立不同電流大小對應(yīng)產(chǎn)生CO 氣體的范圍,根據(jù)CO的變化對電解槽內(nèi)狀況進(jìn)行評估,采取相應(yīng)措施。

3 改進(jìn)后成效

經(jīng)過一年多的探索和改進(jìn),2019年鋅錠產(chǎn)量達(dá)到13.98萬t,全年無“燒板”事故,0#鋅錠品級率100%,年平均電流效率達(dá)到91.97%,比上一年提高1.17個(gè)百分點(diǎn),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2019年電流效率情況見表5。

表5 2019年電流效率情況 %

4 結(jié)語

電流效率是鋅冶煉過程中的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提高鋅電積過程的電流效率涉及到設(shè)備改進(jìn)、過程控制和精準(zhǔn)管理等多方面工作。提高新液質(zhì)量、降低系統(tǒng)溶液中的有機(jī)物、優(yōu)化工藝控制、加強(qiáng)槽面管理可以顯著提高電流效率。丹霞冶煉廠通過采取上述改進(jìn)措施,年平均電流效率達(dá)到91.97%,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。