一、技术名称：高电流密度锌电解节能技术
二、技术所属领域及适用范围：有色金属行业 锌湿法冶金电解工序
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
湿法炼锌产量占世界锌总产量的80%以上，目前国内锌电解多采用低酸低电流密度（300 A/m2-400 A/m2）生产。低电流密度电解技术的锌电解工序能耗高，直流电耗约3250kWh/t锌，直流电耗对应的碳排放量为2.27tCO2/t锌。2013年，我国精锌产量为530.2万t，按电解锌占80%计算，约生产电解锌424.2万t，电解锌直流电耗约为137.9亿hWh，排放量约960.9万t CO2。降低锌电解工序能耗对于锌冶炼行业的节能具有重要作用。目前该技术可实现节能量0.2万tce/a，CO2减排约0.5万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
该技术围绕电解前端工序的电解液质量、电解槽结构及槽电压分布、极板类型结构及沉积机理、硅整流供电系统供电效率等方向，通过电解整流系统非同相逆并联谐波抑制技术、深度净化技术和ASEP阳极板技术的集成创新应用，可实现谷电期按600A/m2-800A/m2高电流密度的生产常态化，改变传统只能采用低电流密度（300A/m2-400 A/m2）的生产工艺，使整流和电解系统关键节能指标得到进一步优化，提升硅整流效率，降低直流电耗，最终降低吨锌综合能耗。
2.关键技术
锌电解高电流密度节能技术通过硅整流系统扩容升级、新型特型尺寸极板和电解配套设施的集成优化，突破电流密度和电流效率相互制约的技术瓶颈，提高电解电流密度及硅整流效率，使整流和电解系统关键节能指标得到进一步优化。其主要的关键技术如下：
（1）电解整流系统非同相逆并联谐波抑制技术。将电流相等、方向相反的两个导电臂靠拢，达到交变磁场相互抵消、减小导电母排压降、提高功率因数、消除柜体涡流；
（2）电解液深度净化技术。SZP（Subside
Zine Process）优先沉锌技术和超细金属锌粉置换技术。SZP优先沉锌技术是以焙砂或石灰石作为沉锌剂保持系统水平衡，控制F、Mg、Mn、Cl、K、Na等杂质的深度净化技术；超细金属锌粉置换技术是避免杂质带入系统、提高浸出液除杂效率的深度置换净化技术；
（3）ASEP(Anode
Surface Embossing Plate)阳极板技术。一种合金成分优化、金相组织致密的、适用于在高电流密度条件下长周期使用的波纹阳极板压延工艺技术。
3.工艺流程
锌电解高电流密度节能技术指在电解过程中，采用800 A/m2-1000A/m2的阴极电流密度，以此强化生产，减轻工人劳动强度，适当增加产量。生产过程中采用一种特型尺寸（1.2 m2-1.5 m2）的锌电解极板和相配套玻璃钢材料的电解槽，通过特有的压延表面极板结构，便于电解体系中的MnO2在阳极板上沉积，快速形成阳极板板面保护层的阳极板。同时，采用一种二段中和的SZP（优先沉锌）方法，把锌冶炼系统的Mg、Cl、F形成开路，Mg去除率95%以上，Cl、F去除率50%以上，提高硫酸锌溶液的质量；利用含铅（Pb：1.1%-2.0%）电炉锌粉和超细（800目-400目）金属锌粉深度净化硫酸锌溶液，在此基础上实现锌电解体系超高电流密度（600 A/m2-800A/m2）的产业化错峰生产。该技术的工艺流程如图1所示。
图1 锌电解高电流密度节能技术工艺流程
五、主要技术指标
1.谷电期电流密度达到600 A/m2-800A/m2，高峰期电流密度300 A/m2-450A/m2，代替传统的谷电期、高峰期电流密度均为300 A/m2-450A/m2的电解工艺；
2.生产阶段直流电耗下降到2900
kWh/t·Zn片；
3.吨锌综合能耗下降到1095 kgce/t·Zn锭以下。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
本技术于2014年通过云南省科技厅组织的成果鉴定，并获得国家发明专利1项。目前，该技术已在云南云铜锌业股份有限公司生产运用，节能效果显著，经济和社会效益好，并正在向同行业其他厂的锌湿法冶金电解工序推广应用。
七、典型应用案例
典型用户：云南云铜锌业股份有限公司
典型案例1
案例名称：云铜锌业超高电流密度电解锌产业化一期项目
技术提供单位：云南云铜锌业股份有限公司
建设规模：5万t锌锭/a。建设条件：对原电解系统进行升级改造后并按谷电期按600 A/m2-800A/ m2高电流密度、峰电期300 A/m2-450A/m2的低电流密度组织生产。主要技改内容：锌电解系统进行改造，通过集成运用电解整流系统非同相逆并联谐波抑制技术、排镁、排氟氯和采用高品质置换锌粉的电解液深度净化技术和ASEP阳极板技术，实现谷电期以600 A/m2-800 A/m2的高电流密度代替传统的300 A/m2-450A/m2低电流密度电解工艺。主要设备为2套硅整流机组的升级改造，采用一种特型尺寸（1.2m2-1.5 m2）的锌电解极板和相配套玻璃钢材料的电解槽。节能技改投资额2950万元，建设期9个月。每年可节能1918tce，减排5064tCO2。年节能经济效益为1336万元，投资回收期约2.8年。
典型案例2
案例名称：云铜锌业超高电流密度电解锌产业化二期项目
技术提供单位：云南云铜锌业股份有限公司
建设规模：2.5万t锌锭/a。建设条件在项目一期升级改造基础上，进行锌电解工序错峰生产扩容2.5 万t 锌锭/a，达到原设计产量7.5 万t 锌锭/a，并按谷电期按600A/m2-800A/m2高电流密度、峰电期300A/m2-450A/m2的低电流密度组织生产。主要技改内容：锌电解系统进行改造，通过集成运用电解整流系统非同相逆并联谐波抑制技术、排镁、排氟氯和采用高品质置换锌粉的电解液深度净化技术和ASEP阳极板技术，实现谷电期以600A/m2-800A/m2的高电流密度代替传统的300A/m2-450A/m2低电流密度电解工艺。主要设备为新增1套硅整流机组的升级改造，采用一种特型尺寸（1.2 m2-1.5 m2）的锌电解极板和相配套玻璃钢材料的电解槽。节能技改投资额1250万元，建设期3个月。每年可节能959tce，减排2530tCO2。年节能经济效益为668万元，投资回收期约2.6年。
八、推广前景及节能减排潜力
2013年，我国锌湿法冶金电解锌年产量约420万t，按电解锌年产量增长5%计算，预计未来5年，电解锌年产量可达600万t，该技术在我国锌湿法冶金电解行业的推广比例可达75%，总投资额约25亿元，可形成的年节能能力为17万tce，年碳减排能力45万tCO2。
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