特大型低银铅钙合金锌电解阳极工业化试验.pdf

2 0 1 4 年第3 期有色金属 冶炼部分 h t t p 7 扣s y l - b g r i m m ．c n ‘9 ●，__，，_一一 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 3 ．0 0 3 特大型低银铅钙合金锌电解阳极工业化试验 黄健1 ，姚昌洪2 ，苏向东1 ，李勇1 ，罗宏1，吴泽宏3 1 ．贵州省新材料研究开发基地，贵阳5 5 0 0 0 2 ；2 ．株洲冶炼集团，湖南株洲4 1 2 0 0 4 ； 3 ．贵州省冶金化工研究所，贵阳5 5 0 0 0 2 摘要对自主研发的特大型低银 含银0 ．2 ％ 铅钙合金锌电解阳极 基地阳极 和某锌电解厂铅银 含银 o ．8 ％ 铸造阳极进行锌电解对比试验，分别比较了锌电解阳极的重量损耗、电流效率、直流电单耗及析 出锌质量。结果表明，不同阳极析出锌质量相当，基地阳极损耗低于铸造阳极，且具有更高的电流效率， 基地阳极完全有望取代传统的铅银阳极。 关键词低银铅钙合金；铅银阳极；对比试验；锌电解 中图分类号T F 8 1 3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 0 3 一o 0 0 9 一0 3 I n d u s t r i a lE x p e r i m e n tO fZ i n cE l e c t r o w i n n i n gw i t ho u t s i z e dL o w S i l V e rB e a r i n gP b - C aA l l o yA n o d e H U A N GJ i a n l ，Y A 0C h a n g h o n 9 2 ，S UX i a n g d o n 9 1 ，L IY o n 9 1 ，L U OH o n 9 1 ，W UZ e h o n 矿 1 ．G u i z h o uR DC e n t r eo nM o d e r nM a t e r i a l s ，G u i y a n g5 5 0 0 0 2 ，C h i n a ‘ Z ．Z h u z h o uS m e l t e rG r o u pC o ．L t d ，Z h u z h o u4 1 2 0 0 4 ，H u n a n ，C h i n a ’ 3 ．G u i z h o uM e t a I l u r g i c a I ＆C h e m i c a lE n g i n e e r i n gI n s t i t u t e ，G u i y a n g5 5 0 0 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t Z i n ce l e c t r o l y s i se x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e dw i t hd i f f e r e n te l e c t r o l y s i sa n o d e ，i ．e ．，i n d e p e n d e n t d e v e l o p e do u t s i z e dP b C aa l l o ye l e c t r o l y s i sa n o d ew i t h0 ．2 ％s i l v e rc o n t e n t b a s ea n o d e a n dc o m m e r c i a l P b C aa l l o yc a s ta n o d ew i t h0 ．8 ％s i l v e rc o n t e n t ．T h ew e i g h tl o s so fa n o d e ，c u r r e n te f f i c i e n c y ，p o w e rc o n s u m p t i 。n o fD C ，a n dq u a l i t yo fe l e c t r o l y z e dz i n cw e r ec o m p a r e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tc o m p a r e dw i t hc a s t a n o d ew i t ht h es a m eq u a l i t yo fe l e c t r o l y z e dz i n c ，t h eb a s ea n o d eh a sl e s sw e i g h tl o s sa n dh i g h e rc u r r e n te f f i c i e n c y ．T h es u b s t i t u t i o no fc o m m e r c i a lP b C aa l l o ya n o d eb yb a s ea n o d ei sp r e d i c t e d ． K e yw o r d s P b C aa l l o yw i t hl o ws i l v e rc o n t e n t ，l e a d s i l v e ra n o d e ；c o n t r a s tt e s t ；z i n ce l e c t r 0 1 y s i s 目前，世界上8 0 ％以上的锌来自湿法冶炼工 艺，在锌电积中，阳极的组成和性质非常重要，它直 接影响锌电积的能耗和阴极锌的质量[ 1 _ 3 ] 。在湿法 炼锌中广泛采用铅银合金 银质量分数o ．7 ％～ 1 ．o ％ 作为阳极[ 4 ] 。但其价格昂贵、腐蚀速度快、机 械强度低、使用寿命短。多年来国内外一直寻找一 种低银或非银的替代阳极[ 5 ’6 ] 。我国湿法炼锌行业 主要采用沸腾焙烧一浸出～电解工艺[ 7 ] 。沸腾焙烧 过程中产生大量含低浓度二氧化硫的烟气，部分二 氧化硫被用来制酸外，大量含残留二氧化硫气体的 烟气被排放到大气中，严重污染了环境。同时高温 焙烧过程中生成的铁酸锌使锌的浸出工艺复杂、锌 浸出率低、能耗高。从国外引进的的“常压富氧直接 浸出炼锌”工艺技术，省去了沸腾焙烧工序，将硫化 锌中的硫转化为单质硫 硫磺 ，大大减少了对环境 的污染。 收稿日期2 0 1 3 0 8 2 6 基金项目贵州省科技厅创新能力建设项目 黔科合院所创能[ 2 0 1 0 ] 4 0 l o 一4 作者简介黄健 1 9 6 5 一 。男，贵州贵阳人，助理研究员；通信作者吴洋宏 1 9 8 5 一 ，男，贵州毕节人，助理研究员 万方数据 1 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第3 期 1 ．2 试验方法及工艺条件 本次工业化试验在某电解锌厂进行，周期1 年。 基地阳极装入八系列第一列第78 槽，其余槽为电解 厂自制铸造阳极板，其中第一列第68 槽为设定对比 槽。所有槽溶液循环方式相同。试验期间，均按常 规生产控制工艺条件。 计量方式 重量 68 、78 槽的析出锌分别堆垛， 由叉车送检并称量。 电流效率、直流电单耗依据当日总供电量及析 出锌总重量计算得出。 生产技术条件极距9 0m m ；析出周期4 8h ；机 械剥锌；机械平整阳极，平整周期3 5 4 0d 。电解液 含Z n5 0 ～6 5g ／L ；H 2 S 0 41 6 5 ～1 8 0g ／L ；槽温3 7 ～ 4 2 ℃；电流密度4 0 0 ～4 5 0A ／m 2 ；装槽板3 0 ～4 4 块；日均产量约1 4 0t 。 2 试验结果及分析 2 ．1 阳极重量及损耗 八系列于2 0 0 9 年9 月2 2 日投产，阳极装槽前 重量检测结果基地阳极均重2 1 0k g 、铸造阳极均 重2 0 8 ．1k g 。2 0 1 0 年8 月阳极重量检测结果基地 阳极均重1 9 6 ．7k g ；铸造阳极均重1 8 8 ．5k g 。 经过1 2 个月的生产使用后，通过装槽前和试验 后阳极重量检测结果，我们发现，基地阳极重量平均 损耗1 3 ．3k g ／片，平均损耗率6 ．3 ％，而铸造阳极重 量平均损耗1 9 ．6k g ／片，损耗率9 ．4 ％。可见，大型 低银铅钙合金锌电解阳极板的腐蚀率小于测试槽的 二元铸造阳极板，生产过程中大量使用可以在一定 程度上节约生产成本。 2 ．2 电流效率、锌产量 我们随机对其中三个时间段的锌产量和电流效 率连续监测，整理、计算结果如表1 所示。 表1 电解试验结果 T a b l e1R e s u l t sO fe l e c t r O l y s i st e s t 电能消耗是电锌厂的重要经济指标之一，要降 低电锌成本，必须采取一切措施提高电流效率嘲。 从表1 的测试结果可以看出，基地阳极产锌量和电 流效率均高于铸造阳极，而直流电单耗比铸造阳极 低，从而节约了电能损耗，降低了生产成本。在长期 的生产过程中，基地阳极的电能损耗优势更加明显。 2 ．3 析出锌质量、平整阳极及其使用情况 经取样监测，通过对产出锌的外观及成分检测， 发现基地阳极槽产出锌的质量与其他槽没有明显区 下转第2 4 页 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第3 期 滤液加入碳酸氢钠溶液，控制溶液p H7 左右，即可 进一步去除镁离子，能得到高纯度的碳酸钙。该方 法简单、成本低、又能有效地将钙、镁分离。 参考文献 [ 1 ] 高晓明，胡宏，解田．瓮福高镁低品位磷尾矿渣工艺特 性的研究口] ．贵州化工，2 0 1 0 ，3 5 6 4 6 ． [ 2 ] 吴成友，余红发，李颖，等．白云石制备高纯氧化镁工艺 研究[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 1 1 ，4 0 1 0 9 1 2 ． [ 3 ] 孙淑慧，马鑫，董庆革．白云石中钙镁的快速测定[ J ] ． 辽宁建材，2 0 0 2 ，2 3 3 4 7 ． [ 4 ] 章柯宁，张一敏，王昌安，等．碳化法从菱镁矿中提取高 纯氧化镁的研究[ J ] ．武汉科技大学学报，2 0 0 4 ，2 7 4 3 5 2 3 5 3 ． [ 5 ] 刘润静，赵飒，张向京，等．以白云石和盐酸为原料制备 氢氧化镁的研究[ J ] ．非金属矿，2 0 1 0 ，3 3 6 3 1 3 3 ． 上接第1 0 页 别。因为基地阳极板压延形成，其强度大于铸造阳 极，人工平整时难度增大，但是使用机械平整时两种 无太大差异。 3结论 1 使用贵州省新材料研究开发基地生产的大型 低银铅钙合金锌电解阳极进行锌电解时电耗水平、 锌产量均优于测试对比槽的铸造阳极，电流效率高 于铸造阳极，有利于降低电锌生产的成本。 2 每块大型低银铅钙合金锌电解轧制阳极板比 传统铅银合金浇铸阳极板少用1 ．2k g 银，且基地阳 极一年内的平均损耗比铸造阳极低，极大地降低了 生产成本。 3 大型低银铅钙合金锌电解阳极可运用于大板 锌电解生产，也适应机械平整。 4 大型低银铅钙合金电解阳极完全可能取代传 统的铅银合金铸造阳极。 参考文献 [ 1 ] 梅光贵，王德润，周敬元，等．湿法炼锌学[ M ] ．长沙中 南大学出版社，2 0 0 1 3 2 3 3 ． [ 2 ] 王彦军，谢刚，杨大锦，等．降低电积锌直流电耗的现状 分析口] ．湿法冶金，2 0 0 5 ，2 4 4 2 0 8 2 1 1 ． [ 3 ] L iP i n g ，C a iQ i z h o u ，W e iB o k a n g ． F a i l u r ea n a l y s i so f t h ei m p e l l e ro fs l u r r yp u m pu s e di nz i n ch y d r o m e t a l l u r g y p r o c e s s [ J ] ．E n g i n e e r i n gF a i l u r eA n a l y s i s ，2 0 0 6 ，1 3 6 8 7 6 8 8 5 ． [ 4 ] 邱竹贤．有色金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 8 3 2 0 9 2 1 3 ． [ 5 ] 李松瑞．铅及铅合金[ M ] ．长沙中南工业大学出版社， 1 9 9 6 3 2 9 3 3 0 ． [ 6 ] 杨光棣，林蓉．低银铅钙合金阳极在锌电解工业中的应 用[ J ] ．有色冶炼，1 9 9 2 2 2 0 一2 4 ． [ 7 ] 陈康宁．金属阳极[ M ] ．上海华东师范大学出版社， 1 9 8 9 9 5 9 9 ． 万方数据