常 成，刀海金，孫嘯飛，陳步明，郭忠誠(chéng)

（昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

鋅電積是濕法煉鋅四個(gè)重要工藝過(guò)程中較為關(guān)鍵的步驟，它不僅直接影響著工業(yè)生產(chǎn)的成本，同時(shí)對(duì)鋅產(chǎn)量及質(zhì)量的也會(huì)造成很大的影響。電積過(guò)程中，電流效率是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。影響電流效率的因素主要有電解液成分、電流密度、槽溫、電積周期、酸鋅比等，通常生產(chǎn)上電流效率一般為82%～90%。為了在生產(chǎn)中獲得較高的電效，減小這些因素對(duì)電積過(guò)程造成的不利影響，有必要通過(guò)進(jìn)行大量的研究和借助現(xiàn)代分析手段來(lái)不斷改進(jìn)鋅電積的工藝技術(shù)，使?jié)穹掍\做到高效生產(chǎn)。

針對(duì)各種因素對(duì)鋅電積電流效率的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。

1 陽(yáng)極材料的影響

電積鋅生產(chǎn)實(shí)踐表明，60%以上的電能消耗在鋅電積的陽(yáng)極過(guò)程。因此，陽(yáng)極材料的電流效率對(duì)實(shí)現(xiàn)鋅電積的高產(chǎn)低耗具有非常重要的意義。

目前鋅電積通常采用的陽(yáng)極為鉛銀合金陽(yáng)極或鉛基多元合金陽(yáng)極，但它們?cè)谑褂眠^(guò)程中的機(jī)械磨損及電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致析出鋅被鉛污染，影響電鋅質(zhì)量?，F(xiàn)在研制的鈦基、不銹鋼基等各種陽(yáng)極材料，目的是為獲得較高的電流效率。

1.1 鉛銀合金陽(yáng)極

鉛銀陽(yáng)極比純鉛陽(yáng)極電積時(shí)電流效率低，電能消耗大。但純鉛陽(yáng)極壽命短，能耗高，污染陰極產(chǎn)品。因此，冶金工作者開(kāi)始對(duì)陽(yáng)極材料進(jìn)行合金化，以提高陽(yáng)極的電流效率，機(jī)械性能等功能。開(kāi)發(fā)出了鉛基多元合金陽(yáng)極，并對(duì)其性能做了研究。

I.Ivanov，等[1]和 O.Forsen 等[2]對(duì)不溶陽(yáng)極板的性能以及不足作了詳細(xì)的介紹。潘君益等[3]在文獻(xiàn)中提到二元鉛基合金陽(yáng)極（如 Pb-Ca、Pb-Co、Pb-Sr、Pb-Sb、Pb-Ti、Pb-A1、Pb-Zn等），以及十余種三元鉛基合金陽(yáng)極（如Pb-Ag-Ca、Pb-Ag-Ti、Pb-Ag-Sn、Pb-Sr-Sn、Pb-Ca-Sn等），四元鉛基合金陽(yáng)極（如Pb-Ca-Sr-Ag、Pb-Ca-Ce-Ag等）。在這些鉛基多元合金中加入不同的元素主要是為了提高陽(yáng)極的機(jī)械性能，耐腐蝕性及延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)降低傳統(tǒng)鉛銀合金陽(yáng)極中銀的含量，減少成本。并且這些鉛基多元合金還具有導(dǎo)電性能好，電流效率高的特點(diǎn)，從而降低了生產(chǎn)能耗。

李霞等[4]研究了Pb-Ca-Al三元合金陽(yáng)極對(duì)鋅電積的影響。結(jié)果表明，Al的加入加強(qiáng)了Pb-Ca合金的抗氧化性，并且有較好的強(qiáng)度、硬度，在電積過(guò)程中不易彎曲變形，槽電壓穩(wěn)定，提高了電流效率。此陽(yáng)極由于沒(méi)有加入Ag，有效的降低了生產(chǎn)成本。

C.Lupi和 D.Pilone等[5]研究了 Pb-0.2%Ag-0.2Sb和Pb-0.05%Ca陽(yáng)極。Pb-0.2%Ag-0.2Sb陽(yáng)極在電積初期顯示出很好的電流效率，無(wú)額外電能消耗，與傳統(tǒng)陽(yáng)極材料類似，但化學(xué)穩(wěn)定性有限，使它的應(yīng)用周期不超過(guò)l4天。Pb-0.05%Ca陽(yáng)極電流效率與Pb-0.2%Ag-0.2Sb陽(yáng)極一樣，但槽電壓高，能量消耗多。

楊光棣等[6]在文中指出，經(jīng)半工業(yè)試驗(yàn)及一年多的工業(yè)實(shí)踐證明，含0.2%Ag，0.1%Ca的新型鉛基多元合金陽(yáng)極（簡(jiǎn)稱PAC陽(yáng)極）與Pb-Ag合金陽(yáng)極在完全相同的工藝條件下對(duì)比，電流效率提高6%～7%，增產(chǎn)電鋅，節(jié)約電耗。

徐金法[7]在文中提到，化學(xué)成分為：0.1%(Ca+Sr)、0.25%～0.3%Ag，余量是Pb的四元合金陽(yáng)極與鉛銀二元合金陽(yáng)極相比，電流效率提高0.5%～1%，電耗降低10～15 kWh/t。

張淑蘭[8]通過(guò)對(duì)鉛-鈣-鍶-銀陽(yáng)極的實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論，四元合金陽(yáng)極槽電壓比鉛-銀陽(yáng)極槽電壓平均下降0.31 V，每噸鋅可節(jié)電約100 kW·h，可提高電流效率0.5%左右。

杜澍芝等[9]通過(guò)試驗(yàn)得出，經(jīng)過(guò)彌散處理的Pb-（0.2%～0.3%）Ag-0.15%Ca多元合金（簡(jiǎn)稱PACR）陽(yáng)極材料與Pb-Ag二元合金相比，電流效率提高8.38%。王恒章[10]文中提到，四元合金陽(yáng)極和二元合金陽(yáng)極相比，電流效率更高。

1.2 不銹鋼基陽(yáng)極

曹建春等[11]采用XRD、SEM對(duì)得到的電極進(jìn)行了相結(jié)構(gòu)和形貌分析，把該新型電極材料應(yīng)用于電積鋅過(guò)程并與傳統(tǒng)的鉛電極進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，采用不銹鋼基PbO2/PbO2-CeO2復(fù)合電極材料，鋅電積過(guò)程的槽電壓降低，電流效率提高。

2 不同離子的影響

2.1 Co2+的影響

Co2+對(duì)鋅電解沉積過(guò)程影響非常明顯，它對(duì)電流效率、陰極鋅質(zhì)量及形態(tài)影響很大。

C.Cachet等[12]研究了不含 Mn2+條件下 Co2+對(duì)陽(yáng)極的影響。結(jié)果表明，Co2+會(huì)降低電流密度，直接導(dǎo)致電流效率的嚴(yán)重降低。

陸瑩等[13]采用電化學(xué)方法研究了Co2+對(duì)電積過(guò)程的影響及其極化機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)[Co2+]≥6mg/L時(shí)，會(huì)形成嚴(yán)重的“燒板”現(xiàn)象，降低陰極鋅沉積反應(yīng)的交換電流密度，對(duì)鋅沉積起極化作用，而且嚴(yán)重影響生成鋅的晶體形態(tài)。R.M.Morrison等[15]針對(duì)Co2+對(duì)電流效率的影響進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)。結(jié)果表明，Co2+對(duì)電流效率影響較為明顯，當(dāng)Fe3+質(zhì)量濃度大于20 mg/L時(shí)，加入Co2+和As2+將嚴(yán)重降低電流效率。

2.2 Ag+的影響

何凱東[15]從熱力學(xué)角度并結(jié)合實(shí)際研究后指出，鋅電積過(guò)程中的雜質(zhì)Ag+主要是通過(guò)陽(yáng)極合金元素銀的氧化腐蝕溶解進(jìn)入電積液的，溶入的雜質(zhì)Ag+會(huì)影響陰極鋅的電流效率，隨著陽(yáng)極合金含銀量的增加，影響程度加大。當(dāng)陽(yáng)極含Ag+約1%時(shí)，其陰極鋅析出電流效率會(huì)比使用純鉛陽(yáng)極時(shí)降低～4%。但同時(shí)Ag+是析氧反應(yīng)的催化劑，Ag+的加入可以降低陽(yáng)極的析氧超電位，且可以使生成的二氧化鉛膜致密，耐腐蝕。從何凱東文中提供的數(shù)據(jù)綜合分析，應(yīng)控制合金陽(yáng)極中Ag+的含量在0.25%較為合理。這樣一方面可以降低Ag+對(duì)陰極鋅的電流效率的影響，另一方面可以最大限度的發(fā)揮Ag+對(duì)析氧反應(yīng)的催化，可以降低陽(yáng)極的析氧超電位，使生成的二氧化鉛膜致密，耐腐蝕。同時(shí)文中指出，每生產(chǎn)1 t電鋅的Pb-Ag合金的純損耗量約為3公斤。由于銀是一種貴金屬，這樣也降低了陽(yáng)極生產(chǎn)成本。

2.3 Ni2+的影響

研究表明，雜質(zhì)對(duì)鋅電積電流效率影響次序如下：Ge＞Sb＞Ni＞Co＞Bi＞Cu＞As＞Sn。因此，Ni2+對(duì)電解液的危害極其嚴(yán)重。

Stefanov.Y等[16]研究得出，鋅電積中Ni2+會(huì)降低鋅的產(chǎn)量和電流效率，特別是在鐵離子存在條件下反應(yīng)更加明顯。張懷偉等[17]通過(guò)對(duì)槽電壓、電流效率、電能消耗和陰極極化曲線的分析結(jié)果表明，Ni2+對(duì)硫酸鋅電解液起去極化作用，加速H2的析出和鋅的返溶；溫度40℃，電流密度500～550 A/m2，隨著硫酸鋅電積液（Zn2+48 g/L，H2SO4110 g/L）中Ni2+濃度的增加，電積過(guò)程中槽電壓下降趨勢(shì)越來(lái)越明顯，鋅電積電流效率下降，電能消耗增加。電積液中Ni2+濃度在0.2～0.5mg/L就能基本滿足常規(guī)電積周期（26 h）要求，而長(zhǎng)周期電積（48 h）過(guò)程中的這個(gè)數(shù)值需要降到0.15 mg/L以下。

2.4 Cu2+的影響

A.E.Saba等[18]對(duì)長(zhǎng)周期鋅電積的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Cu2+的存在會(huì)降低鋅電積的電流效率，破壞電積鋅的質(zhì)量。

梅光貴等[19]研究了Cu2+對(duì)鋅電積的影響。結(jié)果表明，Cu2+在陰極上放電析出，并與鋅形成微電池，造成析出鋅返溶。返溶特征是圓形透孔，由正面往背面返溶，孔的周邊不規(guī)則。在電積操作中，陰陽(yáng)極銅導(dǎo)電頭的硫酸銅結(jié)晶物帶入電積液，也是溶液中Cu2+的來(lái)源之一。因此，在操作時(shí)應(yīng)引起高度重視。一般要求電積液中含Cu2+小于0.5 mg/L。

2.5 Fe3+的影響

Liana Muresan等[20]通過(guò)極化曲線和循環(huán)伏安法研究了Fe3+對(duì)鋅電積的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)e3+阻礙了鋅在陰極上的沉積，但并不會(huì)引起陰極形貌的變化。A.E.Saba等[18]對(duì)長(zhǎng)周期鋅電積的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，F(xiàn)e3+對(duì)電流效率和沉積形貌都有破壞作用。

A.E.Elsherief等[21]研究表明，一般的離子雜質(zhì)（除鐵、錳離子）可以通過(guò)普通的凈化技術(shù)去除，這些離子對(duì)鋅電積有許多不利的影響[23-27]，嚴(yán)重影響了鋅電積的電流效率[28]。

2.6 其它離子的影響

付運(yùn)康[22]通過(guò)電化學(xué)方法研究了Sn2+對(duì)鋅電積過(guò)程中電流效率影響。結(jié)果表明，Sn2+雜質(zhì)會(huì)劇烈降低鋅電積效率。當(dāng)電解液中含Sn2+0.2 mg/L時(shí)，電流效率將降低～6%。其表現(xiàn)為陰極有大量H2的析出，發(fā)生“燒板”現(xiàn)象，并使析出鋅的形貌改變。但在生產(chǎn)中可以將Sn2+有效去除，因此不必考慮雜質(zhì)Sn2+對(duì)鋅電積過(guò)程中電流效率影響。

Ivan Ivanov[23]研究了銻、鍺和鎳離子對(duì)硫酸電解液中電積鋅的影響。結(jié)果證明，金屬雜質(zhì)降低鋅的電流效率，并在較高的金屬雜質(zhì)濃度下，導(dǎo)致已沉積的鋅全部再溶解。譚見(jiàn)賢[24]研究了銻對(duì)鋅電積的影響情況，提出了銻的強(qiáng)化處理方法。認(rèn)為原料中銻含量高，中上清液銻質(zhì)量濃度大于10 mg/L時(shí)，采用提高凈化溫度、延長(zhǎng)凈化時(shí)間等措施不會(huì)改變?cè)泄に嚦R的有效性。

郭天立[25]研究了Mn2+對(duì)鋅電積的影響。鋅電解液中Mn2+可以使陰極鋅中的鉛含量降低，提高陰極鋅的質(zhì)量。同時(shí)MnO2對(duì)溶液中的有害雜質(zhì)As3+、Sb3+、Co2+等也有一定吸附作用，可以減弱這些雜質(zhì)對(duì)電解過(guò)程的影響。因此，大多數(shù)電鋅廠在電解液中保持一定的Mn2+，一般為3～5 g/L，有的更高。當(dāng)電解用二元合金陽(yáng)極在接近或超過(guò)壽命后，通過(guò)提高溶液中的Mn2+濃度保護(hù)陽(yáng)極來(lái)生產(chǎn)1#鋅，在短時(shí)間內(nèi)是可以實(shí)現(xiàn)的。在電解液內(nèi)無(wú)Mn2+(Mn2+＜0.5 g/L）的情況下，只要陽(yáng)極狀態(tài)良好，溶液內(nèi)[Cl-]＜10 mg/L，電鋅質(zhì)量仍然良好，不受Mn2+的影響。但陽(yáng)極狀態(tài)不好（使用時(shí)間較長(zhǎng)），溶液內(nèi)Cl-濃度偏高，或使用低銀鉛鈣三元合金陽(yáng)極，Cl-濃度影響較大，Mn2+達(dá)不到3 g/L以上時(shí)電鋅質(zhì)量明顯下降。通常情況下，當(dāng)溶液中Mn2+濃度為1～3 g/L時(shí)，Mn2+在陽(yáng)極生成粘性較好的MnO2，使Pb-Ag合金陽(yáng)極表面的薄膜孔隙減少，阻礙陽(yáng)極的腐蝕。

3 添加劑的影響

3.1 添加劑的分類

劉春俠等[26]指出，添加劑按其作用不同主要分為4類。第1類為動(dòng)物膠、甲酚、萘酚等，其主要作用在于可以使析出鋅平整，光滑和致密；第2類為碳酸鍶、碳酸鋇及水玻璃等，將它們加入電解液中可以提高陰極鋅的化學(xué)質(zhì)量；第3類主要以酒石酸銻鉀為主，其作用是使陰極鋅易于剝離；第4類主要是降低酸霧的皂角粉、絲竹石、大豆餅等。

3.2 添加劑的作用及影響

王德全[27]指出，在一定程度上，膠能抵消Ge和Se對(duì)電流效率的不利影響；當(dāng)膠的濃度超過(guò)10 mg/L時(shí)，膠會(huì)略微加劇As和Se對(duì)電流效率的影響，對(duì)其他雜質(zhì)基本沒(méi)有影響。

李仕雄等[28]通過(guò)對(duì)某廠電解液雜質(zhì)含量的數(shù)據(jù)表分析后得出結(jié)論，當(dāng)骨膠量不足時(shí)，將使電流效率降低，其間電流效率波動(dòng)可達(dá)1～2個(gè)百分點(diǎn)。

茍永乾[29]在文中提到，如果骨膠加入過(guò)多，不僅使析出鋅堅(jiān)硬發(fā)脆，而且使電壓上升，電流效率下降。當(dāng)骨膠加入量過(guò)少，會(huì)使陰極鋅片發(fā)軟，表面粗糙，使氫的超電壓下降，呈現(xiàn)樹(shù)枝狀。這樣就增加了陰極面積，從而降低了電流密度，以至降低電流效率，出現(xiàn)陰陽(yáng)極接觸短路。

A.M.Alfantazi[30]對(duì)亞苯基二胺和木質(zhì)磺酸鈉對(duì)鋅電積的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，亞苯基二胺對(duì)電積電流效率和電能消耗有負(fù)面影響，電解液中加入3×10-4%的亞苯基二胺，電流效率則從90%降到60%，加入小于1×10-3%的木質(zhì)磺酸鈉對(duì)鋅電積沒(méi)有太大影響，也不會(huì)影響電積鋅的質(zhì)量。

屈偉光[31]在文中指出，酒石酸銻鉀（俗稱吐酒石）如果過(guò)量將引起銻“燒板”，大幅降低電流效率。李永佳等[32]通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，10 mg/L的十二烷基磺酸鈉是較好的添加量,它對(duì)電流效率影響不大,但是添加量太多,不但會(huì)影響電流效率,而且會(huì)使陰極鋅的面貌變得粗糙。而其它幾類添加劑對(duì)鋅電積電流效率的影響不大。

4 電流密度的影響

在鋅電積過(guò)程中，電流效率隨著電流密度的升高而提高，同時(shí)槽電壓升高，直流電耗也相應(yīng)增大。但高電流密度對(duì)設(shè)備及操作工藝有很高的要求，因此，應(yīng)根據(jù)具體的情況進(jìn)行研究，確定最為合適的電流密度。

Williams[33]通過(guò)研究得出，電流密度、溫度、pH、離子雜質(zhì)和陽(yáng)極材料等都會(huì)影響電積質(zhì)量和形貌。Das等[34]通過(guò)研究電積過(guò)程的節(jié)能情況得出，電積過(guò)程中適當(dāng)提高電流密度不僅可以提高電流效率，還能維護(hù)電積陰極材料。

李敦鈁[35]人研究得出，若市場(chǎng)對(duì)鋅的需求旺盛，價(jià)格堅(jiān)挺，可以在原有基礎(chǔ)上增大電流密度，電積鋅總效益會(huì)明顯提高。溫度為38～42℃，電流密度600 A/m2情況下重點(diǎn)控制電解液中的雜質(zhì)濃度，可以獲得電流效率≥89﹪，直流電耗＜3 050 kWh/t的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電鋅質(zhì)量達(dá)到1#或0#的要求。

為了合理控制電流密度，楊蔚平[36]通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)得出，充分利用工業(yè)用電分時(shí)計(jì)價(jià)，盡量在電價(jià)便宜的時(shí)段多用電，電價(jià)貴的時(shí)段少用電，由此帶來(lái)電流密度在一天之內(nèi)有數(shù)次大的波動(dòng)，假如一味追求平均電價(jià)，將會(huì)對(duì)直流電耗產(chǎn)生很大的影響，造成直流電耗上升。因?yàn)榈碗娏髅芏茸鳂I(yè)，會(huì)導(dǎo)致槽電壓下降，電流效率下降更多，電耗將增加；高電流作業(yè)，將造成槽電壓升高，電耗也將上升。經(jīng)試驗(yàn)，該廠將電流密度波動(dòng)范圍控制在300～600 A/m2，有效地減少了分時(shí)計(jì)價(jià)對(duì)電耗的影響。

唐守層[37]通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐得出，降低電流密度能降低槽電壓，但降低電流密度也降低了氫的超電壓，影響電流效率。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電流密度為450～500 A/m2時(shí)，電流密度變化對(duì)槽電壓的影響是主要的。電流密度每降低10 A/m2，直流電耗也相應(yīng)降低10 kW·h/t。因此，應(yīng)采用降低電流密度的方法，將電流密度控制在500 A/m2左右。這樣不僅節(jié)約了大量的直流電，并且在鋅精礦中雜質(zhì)含量高時(shí)，有利于減少析出鋅返溶的現(xiàn)象。

劉子明[38]通過(guò)試驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)指出，電流密度對(duì)槽電壓的影響比對(duì)電流效率的影響顯著得多，特別是在電解液質(zhì)量穩(wěn)定，雜質(zhì)含量很低的情況下。某廠根據(jù)目前的溶液和電解條件的特性，將電流密度控制在400～550 A/m2之間，并獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

針對(duì)高電流密度電解，董潤(rùn)忠等[39]研究指出，高電流密度電積可以節(jié)約投資，峰期用小電流，谷期盡可能用大電流，直流電成本可以大幅度下降，而且產(chǎn)量也可以有保證，但采用高電流密度，各個(gè)環(huán)節(jié)不能疏漏，否則就很難運(yùn)行下去。

5 溫度的影響

溫度在鋅電積過(guò)程中起著至關(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”或“返溶”現(xiàn)象。因此，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際情況，在不同季節(jié)或環(huán)境溫度不同的時(shí)候，及時(shí)加大對(duì)設(shè)備的檢修及保障力度，嚴(yán)格控制好槽溫和電解液溫度，使生產(chǎn)效率達(dá)到最大化。

劉顯彬[40]指出，葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司三冶煉廠位于北方，鋅電解車間冬季環(huán)境溫度比較低，因此控制槽溫比較容易；而當(dāng)進(jìn)入夏季，若不及時(shí)檢修出現(xiàn)故障的泵或風(fēng)機(jī)，槽溫會(huì)上升至50℃。因此該廠加大了設(shè)備維修及保障力度，使設(shè)備處于最佳生產(chǎn)狀態(tài)。但并非溫度越低越好，槽溫過(guò)低，直接導(dǎo)致電解液電阻增大，增大耗電量，因此，該廠根據(jù)實(shí)際情況，將槽溫控制在36～42℃。

付運(yùn)康[41]通過(guò)西昌鋅業(yè)有限責(zé)任公司在生產(chǎn)中進(jìn)行的實(shí)際試驗(yàn)指出，槽溫升高會(huì)使鋅的析出超電壓減少、溶液中的有害雜質(zhì)活度增加，進(jìn)而惡化鋅電積過(guò)程，降低電流效率。當(dāng)溫度保持在39～42℃，電流效率變化很小，但當(dāng)溫度繼續(xù)提高到45℃時(shí)，電流效率降低3%，同時(shí)析出的鋅片出現(xiàn)燒板的癥狀。因此，高槽溫電積應(yīng)以溶液深度凈化為前提。

牛平文[42]通過(guò)研究溫度對(duì)陽(yáng)極板腐蝕的影響得出，陽(yáng)極合金板在50℃時(shí)鉛晶粒開(kāi)始由小變大，溫度越高，晶粒越大。大晶粒的鉛沿晶界面形成腐蝕通道，更易被腐蝕。因此，一方面控制電解槽溫度不超過(guò)42℃，另一方面給陽(yáng)極板帶絕緣夾或塊，定期平整陰陽(yáng)板面，避免陰陽(yáng)極板局部接觸短路，引起局部槽溫超過(guò)50℃。

為了較好控制電解槽溫，劉子明[38]指出，生產(chǎn)中把槽溫控制在37～42℃，電解液采用空氣冷卻塔進(jìn)行冷卻，槽溫過(guò)高時(shí)，則采取降低電流或在電解槽內(nèi)加水以避免其進(jìn)一步升高而發(fā)生“燒板”。

趙宏等[43]指出，目前電解車間對(duì)槽溫調(diào)節(jié)手段單一，特別是槽溫高時(shí)唯一的方法就是降電流，減板子，這將給生產(chǎn)帶來(lái)一系列的負(fù)面影響。如果個(gè)別槽或某一系列槽溫偏高，不能采用降電流、減板子來(lái)降溫，而只能聽(tīng)之任之。對(duì)槽溫的控制，除降電流外，可加強(qiáng)電解液冷卻效果，增大電解液循環(huán)流量。

調(diào)節(jié)電解的技術(shù)條件有利于提高陰極鋅的質(zhì)量。唐守層[44]指出，實(shí)踐證明，在生產(chǎn)中適當(dāng)提高電解液含鋅量（降低酸鋅比）、提高單位面積電流、降低電解液的溫度、控制較高的電解液錳離子濃度有利于提高陰極鋅質(zhì)量。

6 酸鋅比、電積周期等因素

電解液中鋅、酸濃度也是影響電流效率的重要因素之一，電解液含鋅低，則硫酸濃度相對(duì)增大，使陰極上析出鋅的反溶，氫的析出電壓也隨溶液中鋅離子濃度的降低而降低，使氫在陰極上放電析出；含鋅量過(guò)高，則使陰極析出疏松多孔的海綿狀鋅。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，依據(jù)電流密度的變化，采取相應(yīng)措施和技術(shù)控制好酸鋅比。

實(shí)際生產(chǎn)中，由于新液含鋅波動(dòng)和電流強(qiáng)度的變化，給酸鋅比調(diào)節(jié)帶來(lái)困難，造成酸鋅波動(dòng)太大（2.72～4.67），不利于正常生產(chǎn)。對(duì)此，趙宏等[43]通過(guò)試驗(yàn)研究，對(duì)酸鋅濃度每2小時(shí)采樣分析一次，同時(shí)取樣分析新液、廢液成分，通過(guò)調(diào)節(jié)新液泵閥門來(lái)調(diào)節(jié)新液加入量，控制酸鋅比在3.4～3.8。

對(duì)于酸鋅比，李文[45]提到，高電流密度下要控制較高的酸鋅比，反之亦然。實(shí)踐中，株冶酸鋅比控制在3.6～4.0，即低電流密度下靠近3.6，高電流密度下靠近4.0。生產(chǎn)中常根據(jù)廢電解液酸鋅比，來(lái)控制新液與電解液混合體積比，株冶一般控制在1∶（5～20）。

根據(jù)生產(chǎn)要求，酸鋅比應(yīng)控制在目標(biāo)值±0.05范圍內(nèi)。陶順紅等[46]通過(guò)研究指出，生產(chǎn)主要有操作人員根據(jù)離線檢測(cè)的數(shù)據(jù)和電流密度憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)新液流量，酸鋅比達(dá)不到控制要求，特別是在電流密度切換后，經(jīng)常出現(xiàn)酸鋅比失控而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程不平衡，造成電解過(guò)程能耗高。而采用專家控制[46-47]系統(tǒng)可以在分時(shí)供電條件下，滿足電流密度穩(wěn)定和電流密度切換后酸鋅比的控制要求，保證了生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)。該系統(tǒng)在某煉鋅廠投入運(yùn)行以來(lái)，生產(chǎn)每噸鋅的電耗由原來(lái)的平均2 980 kW·h降到平均2 960 kW·h，節(jié)能降耗效果明顯。

B.C.Tripathy等[48]研究指出，添加酪氟酸、庚醇氟酸和辛氟酸中的任意一種酸都能增加鋅電積電流效率，降低電耗，得到更好的陰極表面，且能很好消除銻離子對(duì)電積的副作用。

陳新峰[49]研究了酸度對(duì)電流效率的影響，結(jié)果表明，生產(chǎn)中鋅電積電解液一般含酸量為110～120 g/L，但在非正常情況下，電解液含酸量達(dá)到170～200 g/L，所以有必要專門研究酸度對(duì)鋅電積的影響。當(dāng)電解液含酸量在150～50 g/L時(shí)，電流效率隨酸度增加急劇下降。

王新志等[50]通過(guò)研究鋅電積添加劑對(duì)陰極的影響得出，當(dāng)陰極過(guò)電位為100～120 mV時(shí)，電流效率較高；當(dāng)陰極過(guò)電位低于110 mV，電流效率會(huì)降低，此時(shí)要加入骨膠添加速率，否則燒板將會(huì)增加。

劉朗明[51]研究了酸霧必克劑對(duì)鋅電積的影響，結(jié)果表明，必克劑含有醇類物質(zhì)，而電解液中添加一定量的醇，可使析氫過(guò)電位增加，從而提高金屬析出的電流效率。使用必克劑治理鋅電解酸霧，不僅治理效果明顯，還可以同時(shí)提高鋅電積電效0.22%，每噸析出鋅直流電單耗降低16.8 kW·h。

彭根芳[52]通過(guò)對(duì)鋅電積直流電耗的研究指出,電流效率隨析出周期延長(zhǎng)而降低，析出周期依電流密度、極間距離、析出狀況、出裝槽機(jī)械化程度、生產(chǎn)勞動(dòng)的組合管理而定。析出周期長(zhǎng)會(huì)使陰陽(yáng)極之間接觸的機(jī)會(huì)較多，造成鋅返溶嚴(yán)重，雜質(zhì)危害作用加劇，導(dǎo)致電效降低。因此，如果周期較長(zhǎng)，應(yīng)用低電流密度、大陰極、寬極距、自動(dòng)剝鋅及純度高的凈液。

7 討論與展望

以上總體論述了鋅電積電流效率影響的研究進(jìn)展情況，詳述了影響鋅電積電效的各種因素，這些因素對(duì)我們進(jìn)行鋅電積研究及鋅生產(chǎn)都不容忽略。

最關(guān)鍵的是電解液成分，即溶液中的各種雜質(zhì)離子及添加劑的的影響，要深入研究的是電解液中各種離子之間的相互作用和在不同條件下的作用效果，在研究這些離子時(shí)，不能單獨(dú)地研究某一種離子，而要把幾種離子雜質(zhì)聯(lián)合起來(lái)研究，找出哪幾種離子混合后有利于鋅電積生產(chǎn)，并找出這幾種離子按怎樣的比例混合在一起后最有利于鋅生產(chǎn)的方案；同時(shí)選擇怎樣的添加劑也是非常重要的。應(yīng)進(jìn)一步研究，不斷完善鋅電積的機(jī)理，有效地提高電流效率，改善生產(chǎn)鋅的質(zhì)量及形貌。此外，怎樣科學(xué)合理控制電流密度、槽溫、酸鋅比等都是非常重要的，這些因素關(guān)系都到生產(chǎn)中的電能消耗問(wèn)題，直接影響到企業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)效益。

可以根據(jù)各種離子在鋅電積溶液中的不同影響來(lái)研制Pb-Ag-Cu-Sn陽(yáng)極，進(jìn)而達(dá)到取代鋅電積過(guò)程中的目前沿用的鉛基合金陽(yáng)極，使電積鋅生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低能高產(chǎn)最大化。此外，能耗也是鋅電積生產(chǎn)中非常重要的問(wèn)題。因此，使用怎樣的添加劑，怎樣控制好電流密度、槽溫、酸鋅比等因素將是今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究的方向，這樣才能實(shí)現(xiàn)鋅生產(chǎn)利潤(rùn)的最大化。

[1] I.Ivanov,Y.Stefanov,Z.Noncheva,M.Petrova,Ts.Dobrev,L.Mirkova,R.Vermeersch,J.-P.Demaerel.Insoluble anodes used in hydrometallurgy：PartI.Corrosion resistance of lead and lead alloy anodes[J].Hydrometallurgy,2000,57（2）：109-124.

[2] O.Forsen,J.J.Kukkonen,J.Aromaa and S.Ylassari.European seminar Improved Technologies for the Rational Use of Energy in the Non-ferrous Industry in Europe.Milan，Italy，1992:127-138.

[3] 潘君益,郭忠誠(chéng).鋅電積用惰性陽(yáng)極材料的研究現(xiàn)狀[J].云南冶金,2004,33(6):31-35.

[4] 李 霞,尚鴻遠(yuǎn).鉛-鈣-鋁合金的研制及推廣應(yīng)用[J].甘肅冶金，2002，(4):15-17.

[5] C.Lupi,D.Pilone.New lead alloy anodes and organic depolariser utilization in zinc electrowinning[J].Hydrometallurgy，1997,44(3):347-358.

[6] 楊光棣，林 蓉.低銀鉛鈣合金陽(yáng)極在鋅電解工業(yè)中的應(yīng)用[J].有色冶煉，1992，(2):20-24.

[7] 徐金法.電積鋅陽(yáng)極材質(zhì)的發(fā)展[J].有色金屬(冶煉部分)，1995,26(1):39-41.

[8] 張淑蘭.鋅電積鉛基四元舍金陽(yáng)極的研究與應(yīng)用[J].有色冶煉，1997，(3):21-23.

[9] 杜澍芝,陳文鵬,張學(xué)光.鉛鈣多元合金陽(yáng)極材料半工業(yè)試驗(yàn)研究[J].昆明冶金高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，1996，12(4):66-73.

[10] 王恒章.四元合金陽(yáng)極板在濕法煉鋅中的應(yīng)用[J].有色冶煉(重金屬)，2001，(6):18-20.

[11] 曹建春,郭忠誠(chéng),潘君益,周曉龍.新型不銹鋼基PbO2/PbO2-CeO2復(fù)合電極材料的研制[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)，2004,29(5):38-41.

[12] C.Cachet,C.Le Pape-rérolle and R.Wiart.The influence of Co2+and Mn2+ions on the kinetics of lead anodes for zincelectrowinning[J].Journal of Applied Electrochemistry，1999,29(7):813-820.

[13] 陸 瑩，謝 剛，王吉坤，楊大錦.鈷離子對(duì)鋅電積陰極過(guò)程的影響[J].南方金屬，2004，(5):18-20.

[14] R.M.Morrison,D.J.MacKinnon,D.A.Uceda,P.E.Warren,J.E.Mouland.The effect of some trace metal impurities on the electrowinning of zinc from Kidd Creek electrolyte[J].Hydrometallurgy，1992，29(1-3):413-430.

[15] 何凱東.銀對(duì)鋅電積過(guò)程的影響[J].有色金屬(冶煉部分)，1989，(6):33-35.

[15] Yavor Stefanov and,Ivan Ivanov.The Influence of Nickel Ions and Triethylbenzylammonium Chloride on the Electrowinning of Zinc from Sulphate Electrolytescontaining Manganes Ions[J].Hydrometallurgy，2002，64（3）:193-203.

[16] 張懷偉,王吉坤,劉春俠,李勇,等.鎳離子對(duì)長(zhǎng)周期鋅電積的影響[J].有色金屬，2009，(4):10-12.

[17] A.E.Saba,A.E.Elsherief.Continuous Electrowinning of Zinc[J].Hydrometallurgy.2000，54(2-3):91-106.

[19] 梅光貴，王德潤(rùn)，周敬元，王 輝.濕法煉鋅學(xué)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2001.

[20] Liana Muresan,G.Maurin,L.Oniciu,Delia Gaga.Influence of Metallic Impurities on Zinc Electrowinning From Sulphate Electrolyte[J].Hydrometallurgy，1996,43(1-3):345-354.

[21] Elsherief,A.E.，Saba,A.E.Effects of Some Oranic Additives and Certain Impurities on Zinc Electrowinning[J].Transactions of the Indian Institute of Metals，1996,49(6):769-779.

[22] 付運(yùn)康.錫對(duì)鋅電積過(guò)程中電流效率的影響[J].濕法冶金,1998(4):47-49.

[23] Ivan Ivanov,Yavor Stefanov.Electroextraction of zinc from sulphate electrolytes containing antimony ions and hydroxyethylated-butyne-2-diol-1,4:Part 3.The influence of manganese ions and a divided cell[J].Hydrometallurgy，2002,64(3):181-186.

[24] 譚見(jiàn)賢.銻對(duì)鋅電解沉積的影響特征[J].有色冶煉，1995，24(5):42-43.

[25] 郭天立.錳在鋅電解中的作用[J].有色冶煉，2000，29(2):15-17.

[26] 劉春俠，王吉坤，謝 剛.雜質(zhì)與添加劑對(duì)鋅電積影響的研究進(jìn)展[J].濕法冶金,2007，26(4):184-187.

[27] 王德全.鋅電解過(guò)程中雜質(zhì)影響的行為特點(diǎn)[J].有色金屬(冶煉部分),1999,15(2):35-38.

[28] 李仕雄,劉愛(ài)心.電解液質(zhì)量對(duì)鋅電積過(guò)程的影響及其在線控制[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，1998,8(3):519-522.

[29] 茍永乾,劉德存.鋅電積過(guò)程中添加劑使用的生產(chǎn)實(shí)踐[J].青?？萍?，2007,(6):62-63.

[30] A.M.Alfantazi,D.B.Dreisinger.An investigation on the effects of orthophenylene diamine and sodium lignin sulfonate on zinc electrowinning from industrialelectrolyte[J].Hydrometallurgy，2003,69(1-3):99-107.

[31] 屈偉光.鋅電積過(guò)程中添加劑使用的生產(chǎn)實(shí)踐[J].湖南有色金屬，2006,22(1):23-24.

[32] 李永佳,謝剛,楊大錦,王彥軍,肖婷蔓.添加劑對(duì)電鋅表面質(zhì)量的影響[J].南方金屬，2006,(1):9-11.

[33] Lindsay F.G.Williams.The Deposition of Copper Impurities into Zinc Plate[J].Journal of the Electrochemical Society，1979,126:566-571.

[34] S.E.Das,P.Singh,G.T.Hefter,J.[J].Appl.Electrochem，1996，26:1245.

[35] 李敦鈁,張顯忠.提高鋅電積電流密度的研究[J].有色金屬(冶煉部分)，1998，（5）:12-15.

[36] 楊蔚平.鋅電解節(jié)能降耗生產(chǎn)實(shí)踐[J].株冶科技，2000，2:10-12.

[37] 唐守層.降低鋅電解直流電耗生產(chǎn)實(shí)踐[J].湖南有色金屬，2004,（3）:22-24.

[38] 劉子明.淺析鋅電積過(guò)程節(jié)能措施[J].有色金屬設(shè)計(jì):2003，(增刊)，20-23.

[39] 董潤(rùn)忠，肖立新.鋅電解高電流密度運(yùn)行時(shí)的相應(yīng)措施[J].有色礦冶，2003，（1）:31-32.

[40] 劉顯彬.提高鋅電積電流效率的生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色礦冶，2006,6:23-25.

[41] 付運(yùn)康.鋅電積電流效率低的原因與對(duì)策[J].有色金屬(冶煉部分)，2002，（5）:21-23.

[42] 牛平文.鋅電積過(guò)程陽(yáng)極板腐蝕快的原因及對(duì)策[J].中國(guó)鋁業(yè)，2008，（4）:32-33.

[43] 趙 宏，張滿麗.電積鋅直流電耗偏高的原因分析及對(duì)策[J].甘肅有色金屬，2002，（2）:28-30.

[44] 唐守層.提高鋅電解復(fù)產(chǎn)初期陰極鋅質(zhì)量的途徑[J].湖南冶金，2006，（4）:31-34.

[45]李文.鋅電解節(jié)能途徑的探討[J].湖南有色金屬，2005,（1）:17-20.

[46] 陶順紅，桂衛(wèi)華，陽(yáng)春華，李勇剛.鋅電解過(guò)程流量專家控制[J].自動(dòng)化與儀表(專題研究)，2009，（2）:1-4.

[47] Wu Min,Shen De-Yao.Expert control based on neural networks and mathematical models for the coal blending process[J].Control Theory and Applications，2000,17(6):868-872.

[48] B.C.Tripathy,S.C.Das,P.Singh,G.T.Hefter,V.N.Misra.Zinc electrowinning from acidic sulphate solutions Part IV:effects of perfluorocarboxylic acids[J].Journal of Electroanalytical Chemistry，2004,565(1):49-56.

[49] 陳新峰.鋅電積過(guò)程中雜質(zhì)行為研究[J].湖南有色金屬，2006,（2）:24-25,67.

[50] 王新志，王吉坤，麥振海.鋅電積過(guò)程中添加劑對(duì)陰極的影響[J].冶金叢刊，2007,（6）:38-40.

[51] 劉朗明.鋅電積酸霧治理的工業(yè)試驗(yàn)[J].中國(guó)有色冶金，2004,（6）:27-28，37.

[52] 彭根芳.鋅電積直流電耗的實(shí)證分析與優(yōu)化探討[J].有色冶金節(jié)能，2003，（2）:17-20.