Вредное действие хлора и фтора проявляется в разъедании алюминиевых катодов и свинцовых анодов. Агрессивное действие хлора и фтора возрастает с увеличением кислотности и температуры электролита. Фтор, кроме того, способствует прилипанию цинкового осадка к алюминиевому катоду, вызывая явление «трудной сдирки». Условия труда рабочих ухудшаются при содержании хлора в растворе 400-500 мг/дм3. Хлор-газ является сильным окислителем. Поэтому выделение его в атмосферу может быть уменьшено в результате взаимодействия его с металлом переменной валентности и превращением его в хлор-ион. Эту роль восстановителя хлора выполняют ионы двухвалентного марганца. В целях предупреждения нежелательного действия хлора, содержание его ограничивают в пределах 50-70 мг/дм3. Концентрация фтора в нейтральном электролите 30-50 мг/дм3.

Влияние органических соединений. Различают две группы органических соединений:

- примеси, загрязняющие электролит на предыдущих переделах (остатки реагентов в концентратах, органические соединения в возгонах, продукты разложения фильтрационных тканей, смазочные масла и другие);

- поверхностно-активные вещества и коллоидные добавки, которые вводят в электролит в процессе электролиза для улучшения структуры катодного осадка и повышения выхода цинка по току.

Исследования Гинцветмета показали, что органические соединения, попадающие в раствор при выщелачивании возгонов, снижают выход по току, а осадки ксантогената в концентратах способствуют разрушению пены на поверхности электролита в ваннах. Необходимо по возможности предупреждать попадание таких соединений в цинковый электролит. Специальную очистку нейтрального раствора от органических примесей можно осуществить путем перемешивания его с активированным углем. Таким образом удается удалить часть примесей и за счет этого повысить выход по току на 1-2 %.

Органические соединения второй группы – столярный клей, желатина, гуммиарабик и другие – улучшают показатели электролиза, если их добавляют в ванны в строго определенных количествах. На Усть-Каменогорском и Риддерском цинковых заводах в качестве коллоидной добавки применяют столярный клей. Практикой установлено, что он улучшает качество катодного осадка и ослабляет в некоторой степени вредное действие кобальта. В то же время добавки коллоидов увеличивают общее сопротивление на ванне, а избыток столярного клея делает осадок хрупким, трудно отделяемым от алюминиевого катода.

В большинстве случаев совместное действие примесей в процессе электролиза сильнее, чем каждой из них в отдельности. Так, при низком содержании в электролите сурьмы медь не так сильно влияет на осаждение цинка. Поэтому высокое содержание сурьмы в электролите требует более полного удаления других электроположительных примесей, вредное действие которых она усиливает. При двух примесях на цинке образуются трехэлектродные системы, в которых в зависимости от положения металлов-примесей в ряду напряжения и величины перенапряжения водорода на них металлы-примеси становятся либо микрокатодами, либо микроанодами.

Плотность тока:

Плотностью тока при электролизе называется количество электрического тока, приходящееся на единицу рабочей поверхности электрода. Например, если через электролизную ванну с общей рабочей поверхностью катодов, погруженных в электролит 40 м2 пропустить ток силой 20000 А, то катодная плотность тока составит: Дк=20000/40=500 А/м2.

Анодную плотность тока вычисляют аналогичным способом.

Плотность тока – очень важный фактор при электролизе цинка. Осаждение цинка на катоде может начаться только по достижении определенной минимальной плотности тока, при которой в данном электролите перенапряжение водорода достигает настолько высокой величины, что может начаться разряд ионов цинка. Такая минимальная плотность тока называется критической плотностью тока. Для цинка она составляет 240 А/м2.

Однако на практике ряд других факторов ослабляет положительное действие плотности тока. К таким факторам относятся концентрационная поляризация, повышение напряжения на ванне, интенсивное выделение тепла в электролит.

С ростом плотности тока соответственно увеличивается напряжение на ванне, и, следовательно, расход энергии. Если при этом другие условия электролиза таковы, что увеличение расхода электроэнергии за счет повышения выхода по току, то необходимого эффекта рост плотности тока не даст.

Для поддержания в электролизных ваннах заданного температурного режима применяют элементы охлаждения электролита с определенной способностью. При отсутствии резерва в системе охлаждения повышение плотности тока может привести к нарушению температурного режима вследствие увеличения выделения тепла в ваннах.

При высоких плотностях тока процесс электролиза идет интенсивно. Это означает, что на аноде выделяется кислород, который попадает в атмосферу цеха. Пузырьки газа захватывают с собой мельчайшие частицы электролита, образующие над ваннами и в атмосфере цеха туман из серной кислоты и сульфата цинка. Условия труда при этом ухудшаются.

Циркуляция электролита:

Если заполненную электролитом ванну с установленными в ней катодами и анодами подключить к источнику постоянного тока, то в ней будет происходить электролиз на истощение. Концентрация цинка в электролите станет непрерывно уменьшаться, а содержание серной кислоты увеличиваться.

При концентрации цинка менее 40 г/дм3 качество осадка ухудшится, а расход электроэнергии резко возрастет. Поэтому электролиз цинка без циркуляции электролита в практике гидрометаллургии цинка не применяют. Циркуляция электролита в ванне необходима также для получения гладких осадков катодного цинка.

Способ пятнадцатикратной циркуляции электролита, внедряемый в отделении вновь строящейся третьей серии электролиза УК МК АО «Казцинк» состоит в том, что наряду с расчетным объемом нейтрального раствора – 0,202 м3/ч в ванны подают дополнительно – 2,828 м3/ч отработанного электролита, то есть соотношение нейтрального электролита к отработанному 1:14. Таким образом, при пятнадцатикратном увеличении циркуляции электролита для поддержания заданного температурного режима электролиза нужно снизить температуру поступающей смеси электролита всего на 6 0С (перепад температуры электролита с 38 0С до 32 0С).

Улучшению циркуляции способствует также увеличение расстояния между электродами. Однако при этом неизбежно увеличивается сопротивление электролита и возрастает общее напряжение на ванне.

Кислотность электролита:

В процессе электролиза электролит непрерывно обогащается серной кислотой. На каждый 1 г осажденного на катоде цинка в растворе образуется 1,5 г серной кислоты. Таким образом, рост кислотности электролита служит показателем скорости осаждения цинка. С повышением кислотности электролита уменьшается сопротивление электролита и понижается напряжение на ванне. Повышенная кислотность способствует получению более гладкой поверхности катодного осадка с меньшим количеством дендритов. Улучшается также и качество цинка по содержанию в нем меди, кадмия и свинца, так как при одном и том же содержании этих примесей в растворе количество осажденного цинка увеличивается. Работа цеха электролиза на повышенной кислотности более производительна, так как при этом с единицы объема нейтрального раствора извлекается больше цинка.