本发明属于电解锌优化技术领域，具体地说，涉及一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方及使用方法。
背景技术：
随着工业技术的发展，对电解锌的质量及作业环境的要求越来越高。湿法炼锌系统中，电解工序为主要的用能单位，电解锌的质量直接影响着电解锌厂的生产成本；且由于电解锌电解作业性质，氧气从电解液中逸出，会产生酸雾，从而造成环境污染。
现有技术中，一般采用向电解液中的加入添加剂对上述问题进行改善，通长采用传统的锌粉除钴净化工艺的添加剂。然而在电解过程中，采用上述方法仅能起到致密锌片的作用，而不能抑制药剂除钴过程中残留药剂带来的后续影响。
技术实现要素：
针对现有技术中上述的不足，本发明的第一目的在于提供一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方，采用该配方能够解决药剂除钴所产出的硫酸锌溶液电解锌质量较差，含铅和铁较高以及铸锭回收率低的技术难题；同时改善现场环境，减小环境污染。
针对现有技术中上述的不足，本发明的第二目的在于提供一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方的使用方法，采用该使用方法能够消除在电解作业中影响解锌的质量及电能消耗的不利因素，极大地改善了电解锌质量及作业环境。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：
一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方，其组分包括：骨胶溶液、聚丙烯酰胺、聚乙二醇以及亚甲基二萘磺酸钠，按重量份数计，骨胶溶液在电解液中的加入量为2-3份/周期，聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3-4份/周期；聚乙二醇在电解液中的浓度为0.5-1mg/l，亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2-0.4mg/l。
一种如上述改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方的使用方法，包括：采用硫酸锌溶液作为电解液，以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阴极板；在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液，分别加入电解液中。
本发明提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方及使用方法的有益效果是：
(1)本发明提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方，将骨胶溶液，聚丙烯酰胺，聚乙二醇以及亚甲基二萘磺酸钠合理搭配并应用硫酸锌溶液电解中；该药剂制度在传统的骨胶使锌板致密的作用基础上，全面地改善电解环境；其中，聚丙烯酰胺在电解液中可以迅速聚集沉淀电解液中杂质，有效地降低了电解锌片的铅含量；聚乙二醇可以使有害杂质离子及除钴过程中残留的油类更好地扩散，更好地避免由于有害离子及除钴过程中残留的油类浓度局部过高，造成局部烧板的情况发生，同时由于其良好的扩散作用，能够极大地改善锌离子的浓差极化问题，使电解作业环境得以改善；亚甲基二萘磺酸钠具有一定的分散作用，同时其为一种表面活性剂，即不会造成电极短路，避免了酸雾直接逸出，同时能够极大的改善了现场作业环境。
限定了各组分在电解液中的加入量，以进一步起到各组分之间协同配合增效的作用，解决药剂除钴所产出的硫酸锌溶液电解锌质量较差，含铅和铁较高以及铸锭回收率低的技术难题；同时改善现场环境，减小环境污染。
(2)本发明提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方的使用方法不仅优化了电解工艺控制的同时，还采用了全新的添加剂使用制度，消除了在电解作业中影响电解锌的质量及电能消耗的不利因素，极大地改善了电解锌质量及作业环境。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方及使用方法进行具体说明。
一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方，其组分包括：骨胶溶液、聚丙烯酰胺、聚乙二醇以及亚甲基二萘磺酸钠。
其中，骨胶在电解锌过程中，具有增加阴极极化、改善阴极析出质量，提高氢的超电压，抑制氢的析出，减少某些金属杂质(如：钻、锑)的危害以及降低阴极锌的反溶解等优点。
然而骨胶对有机物的分散以及改善浓差极化效果较差，因此在硫酸锌溶液中残留油状有机物时，电解锌板面会产生鳞片状锌粒，从而造成锌产量低以及铸锭直收率降低。
聚丙烯酰胺，在电解液中可以迅速聚集沉淀，其中包括硫酸钙、硫酸铅阳极泥等，避免了铅与阴极表面接触，有效地降低了电解锌片铅含量。聚乙二醇作为一种良好的分散剂使用，其可以使有害杂质离子及除钴过程中残留的油类更好地扩散，更好地避免由于有害离子及除钴过程中残留的油类浓度局部过高，造成局部烧板；同时由于其良好的扩散作用，极大的改善了锌离子的浓差极化问题，使电解作业环境得以改善。亚甲基二萘磺酸钠作为聚乙二醇的补充添加剂，具有一定的分散作用，与聚乙二醇作用相似，同时其为一种表面活性剂，在适量条件下，具有一定起泡作用，但起泡能力较差，泡沫层薄，因此在电解作业中，可以使电解槽表面形成5-10mm厚泡沫层，即不会造成电极短路，也避免了酸雾直接逸出，在具有良好的分散作用的同时，能够极大地改善现场作业环境。
按重量份数计，骨胶溶液在电解液中的加入量为2-3份/周期，聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3-4份/周期；聚乙二醇在电解液中的浓度为0.5-1mg/l，亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2-0.4mg/l。
一种如上述改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方的使用方法，包括：采用硫酸锌溶液作为电解液，在本实施例中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165-175g/l，新液的锌浓度为52-54g/l；废液的酸浓度为168-178g/l，废液的锌浓度为50-52g/l；在该浓度范围内，锌的析出效果更好。
电解过程如下：将已经净化好的硫酸锌溶液(新液)连续不断地从电解槽的进液端送入电解槽中，以铅银合金板(含银1％)做阳极板，压延铝板做阴极板，悬挂在槽内。当通直流电时，在阴极上析出金属锌并有少量氢气放出，在阳极上则放出氧气。注入槽内的新电解液含锌量逐渐减少，而硫酸含量逐渐增多，且电解液不断从电解槽的溢流口排出，此时为废液。将部分废液送往浸出工序作溶剂，大部分废液经冷却后与新液混合重新送入电解槽。当电积一定时间后把阴极板提出，用人工方法把析出锌剥离下来送往熔铸工段。剥去锌的阴极铝板再装入电解槽继续使用。
在整个电解过程中，控制电解时的电流密度为380-450a/m2，控制电解时的温度为36-39℃，以提高电解效率。
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液；按重量份数计，骨胶溶液在电解液中的加入量为2-3份/周期，在本实施例中，优选为，2-3kg/周期，在本实施例中，为了达到更好地改善效果，作为优选地，骨胶溶液需在出槽后8小时内加入电解液中。
将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液，分别加入电解液中。其中，按重量份数计，聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3-4份/周期；在本实施例中，优选为3-4kg/周期，由于聚丙烯酰胺粘度高，且在电解液中易富集，会造成槽电压升高，因此在槽电压升高时不宜加入聚丙烯酰胺，在本实施例中，优选地，当电解槽内的电压高于3.32v时，停止加入聚丙烯酰胺溶液；聚乙二醇在电解液中的浓度为0.5-1mg/l，在本实施例中，当压延铝板的表面产生鳞片状时，为了使硫酸锌溶液中残留油状有机物得到更好地扩散，作为优选地，聚乙二醇在电解液中的浓度为1mg/l；亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2-0.4mg/l，在本实施例例，优选地，亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.5mg/l时效果最佳。
综上所述，在上述添加剂的使用上，添加剂的各组分经过合理搭配，能够起到协同配合增效的作用，最终消除了有机油状物对电解锌的影响，并改善锌电解作业环境。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阴极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.5mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2mg/l。
实施例2
本实施例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阴极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液3kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为4kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为1mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.4mg/l。
实施例3
本实施例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阴极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2.5kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3.5kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.8mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.3mg/l。
实施例4
本实施例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为175g/l，新液的锌浓度为54g/l；废液的酸浓度为178g/l，废液的锌浓度为52g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为450a/m2，控制电解时的温度为39℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2.5kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3.5kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.8mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.3mg/l。
实施例5
本实施例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为170g/l，新液的锌浓度为53g/l；废液的酸浓度为175g/l，废液的锌浓度为51g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为400a/m2，控制电解时的温度为38℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2.5kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3.5kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.8mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.3mg/l。
对比例1
本对比例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液1kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为2kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.2mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.1mg/l。
对比例2
本对比例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液4kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为5kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为1.2mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.5mg/l。
对比例3
本对比例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为164g/l，新液的锌浓度为55g/l；废液的酸浓度为167g/l，废液的锌浓度为53g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为380a/m2，控制电解时的温度为36℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.5mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2mg/l。
对比例4
本对比例提供了一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，包括：
采用硫酸锌溶液作为电解液，其中，电解液包括新液和废液；其中，新液的酸浓度为165g/l，新液的锌浓度为52g/l；废液的酸浓度为168g/l，废液的锌浓度为50g/l；以铅银合金板做阳极板，压延铝板做阳极板，控制电解时的电流密度为460a/m2，控制电解时的温度为35℃；
在压延铝板上的锌的致密度下降时，向电解液中加入骨胶溶液2kg/周期；将聚丙烯酰胺，聚乙二醇，亚甲基二萘磺酸钠配制成聚丙烯酰胺溶液，聚乙二醇溶液以及亚甲基二萘磺酸钠溶液；控制聚丙烯酰胺在电解液中的加入量为3kg/周期；向电解液中加入聚乙二醇溶液，控制聚乙二醇溶液在电解液中的浓度为0.5mg/l；向电解液中加入亚甲基二萘磺酸钠溶液，控制亚甲基二萘磺酸钠在电解液中的浓度为0.2mg/l。
实验例1
实验方法：采用实施例1-5和对比例1-4提供的改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂的使用方法，在相同时间内对电解液进行电解后，取出阴极板，用人工方法把析出锌剥离下来，将剥下来的锌片按优质锌质量标准进行优化搭配后送入熔铸炉，控制炉膛温度600℃±，使锌片受热在500℃±的温度下熔化成熔融态的锌液，同时加入少量氯化氨搅拌均匀后扒出浮渣，锌液浇铸成型，产出锌锭，设置为实验组1-9；
在与实验组1-9相同的电解条件下，只向电解液中加入与本发明量相同的骨胶溶液，在相同时间内对电解液进行电解后，取出阴极板，用人工方法把析出锌剥离下来，按照上述方法产出锌锭，设置为实验组10；在与实验组1-9相同的电解条件下，不加入本发明提供的添加剂，在相同时间内对电解液进行电解后，取出阴极板，用人工方法把析出锌剥离下来，按照上述方法产出锌锭，设置为实验组11；检测实验组1-11中析锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量，检测结果见表1所示：
表1实验组1-11的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量对比
由表1数据可知，实验组1-10的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量均低于实验组11，该结果表明，采用合适的添加剂确实能够解决硫酸锌溶液电解锌质量较差，含铅、铁和镉较高以及铸锭回收率低的技术难题；实验组1-9的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量均低于实验组10，该结果表明，采用本发明提供的添加剂配方确实能够在传统的骨胶使锌板致密的作用基础上，全面地改善电解环境，更加有利于降低铸锭中铅、铁和镉的含量。
实验组1-5的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量均低于实验组6和7，相比于实验组1-5，实验组6和7所采用的添加剂的各组分的添加配比不在实验组1-5提供的范围内，该结果表明，采用本发明实施例提供的添加剂各组分量添加至电解液中更加有利于降低铸锭中铅、铁和镉的含量，从而产出高纯锌锭，提高锌的回收率。
实验组1-5的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量均低于实验组8，相比于实验组1-5，实验组8所采用的电解液中新液和旧液中酸和锌的浓度不在实验组1-5提供的范围内，该结果表明，采用本发明实施例提供的电解液中新液和旧液中酸和锌的浓度范围更加有利于降低铸锭中铅、铁和镉的含量，从而产出高纯锌锭，提高锌的回收率。
实验组1-5的锌锭中的铅、铁、镉和锌的含量均低于实验组9，相比于实验组1-5，实验组9所采用的电解工艺条件不在实验组1-5提供的范围内，该结果表明，采用本发明实施例提供的电解工艺条件范围更加有利于降低铸锭中铅、铁和镉的含量，从而产出高纯锌锭，提高锌的回收率。
综上所述，由本发明实施例提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方，采用该配方能够解决药剂除钴所产出的硫酸锌溶液电解锌质量较差，含铅和铁较高以及铸锭回收率低的技术难题；同时改善现场环境，减小环境污染；由本发明实施例提供的一种改善硫酸锌溶液电解锌质量及生产环境的电解添加剂配方的使用方法，采用该使用方法能够消除在电解作业中影响解锌的质量及电能消耗的不利因素，极大地改善了电解锌质量及作业环境
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。