铅电解精炼.docx

铅电解精炼 铅电解精炼旨在获得纯精度高的工业用铅，并回收伴生的铋和稀贵金属，有时 尚回收锡我国铅电解的原料大部分为矿产粗铅，其余为再生粗铅和炼锡的副产粗铅粗 铅在进行电解精炼前，需经火法精炼预先除去粗铅中的铜或锡，并调整锑含量 然后铸成阳极板去电解铅电解精炼目前都采用硅氟酸盐电解法，意大利圣.加维诺厂曾一度用氨基磺酸 盐电解法，但由于电解液导电性差、电流密度低和槽电压高等缺点，又改用硅 氟酸盐电解法铅电解精炼工艺本身变化不大，但在机械化程度方面发生了显著的变革，从而 提高了劳动生产率，减轻了劳动强度和改善了劳动条件1）阳极铸型 阳极铸型机组采用液压并采用微机控制将过去人工控制铅液 量、手工起板、平板和排板等工序变为铅液定容量浇铸、链钩起板、液压平整 再按同极距要求均匀的放置在排板机上，装槽时用桥式起重运输机直接吊入电 解槽内2）精铅铸锭机组 电解阴极铅须熔化或进一步精炼除锡后铸成电铅方能销售 原先各工序（浇注、打印、起锭和码垛）均为手工作业，精铅铸锭机除能完成 上述各道工序外，尚能将码成垛的铅锭运送至桥式起重运输机工作范围内3）始极片制造机组 原先制造始极片的各道工序如舀铅、制片、缺口和平整 均系手工作业，始极片装槽也是手工作业，机组除取消了手工作业外，尚能将 始极片按同级等距要求置于排板机上，再用桥式起重运输机把他们直接吊装入 电解槽。

机制始极片比过去厚了，从而使周转的阴极铅量和煤（气）耗稍有增 加；但是厚一些的始极片不易起翘，短路机会减少，并有助于提高电流效率和 降低电耗4）阳极泥过滤洗涤 阳极泥的液固分离和洗涤已成功地用压滤代替渗滤和离心 过滤除劳动条件显著改善外，且由于压滤机生产能率高，电解槽清理时排出 的阳极泥浆可及时地压滤掉，故电解槽清理极易安排5）电解液冷却 在我国南方地区，每到夏季由于气温高，电解液温度往往超 过要求，如无经济的地下水冷却，而采用冷冻水作冷煤时，则既不经济且冷却 效果不堪理想，只能安排在夏季最热的月份内停产检修目前已成功的使用抗氢氟酸和硅氟酸腐蚀的空气冷却塔来冷却电解液，既经济又方便，且有助于溶 液的体积平衡1、电解精炼1.1铅电解精炼时阳极是由粗铅除铜、锡后铸成的，用电解析出的阴极铅熔化制 成始极片作阴极，电解液则为硅氟酸铅和硅氟酸的水溶液电解时，将阴、阳 极板按一定的极间距装入盛有电解液的电解槽中，接通直流电，铅自阳极溶解 进入电解液，并在阴极放电析出阳极中所含电位比铅负的金属如锌、铁、镉 钴、镍等，亦自阳极溶出，但一般不在阴极析出；电位比铅正的金属如锑、砷 铜、金、银等，很少进入电解液，而留在阳极泥中；电位与铅接近的锡，电解 时与铅一道溶解并大部分在阴极上析出。

所以，含锡较高的粗铅，须在电解前 或电解后进行除锡电解产出的阴极铅，用水洗涤后进行熔化，并视所含杂质情况进行氧化精炼或 碱性精炼以除净残留的锡、砷、锑然后铸成锭出售小部分阴极铅熔化后制成 始极片残极去取出后，洗净附着的阳极泥，送往熔铅锅重新熔化铸成阳极板 为了降低阳极泥中酸、铅含量，阳极泥需经压滤、洗滤滤后阳极泥送稀、贵 金属回收工序，洗水经澄清后返回电解系统在正常情况下，由于阳极溶解速度通常大于阴极析出速度，以及少量铅化学溶 解等原因，电解液中铅离子浓度逐渐升高，杂质铜、锑、锡、银、铋及氟离子 浓度等均有所增加，故要定期对电解液进行净化和脱铅目前国内多用玻璃丝 新鲜木炭、锯木屑、活性炭等作吸附剂来过滤电解液，以降低游离氟、阳极泥 颗粒及胶质物体；采用石墨不溶阳极电积脱除积累的铅和杂质电解过程中的蒸发、滴漏夹带和某些化学反应，都会消耗一部分酸，因此须分 班均匀地补充部分硅氟酸和一定量的洗液为了强化和改善铅电解工艺过程，沈治在试验的基础上采用周期反向电解进行 生产沈治周期反向电流电解的技术操作条件如下：电流强度 12000A 电流密度 178~230A/m2反向通电时间0.5〜1.0S 电解液温度37〜45°C 同极中心距80.90mm电压250V正向通电时间 60〜120S 槽电压0.45〜0.6V电解液循环速度 15〜30L/min出槽周期 阳极96h,阴极48h电耗120〜145kW.h/1 添加剂 骨胶0.12kg/1,木质磺酸钠0.3kg/1阳极成分％, Ph98.38~98.66,Sb0.564~0.727, Cu0.065~0.091,Sn0.0004,As 1〜1.4 , Fe4~5, Ag0.001,Cu0.002 氨基乙酸 40.8〜59.5。

生产实践表明，应用周期反向电解，当电解液含酸120〜140g/L、含铅90〜 110g/L、电流密度16 0〜180A/m2时，可获得结晶致密的阴极铅；极间短路减少, 劳动强度减轻；消除了浓差极化，槽电压下降；电流效率稳定在 93%以上图 1-1为铅电解精炼工艺流程实例1.2原料1.2.1化学成分1） 铅 阳极含铅一般在95%〜98.5%之间，含铅较低时（不小于80%），需在较 低的电流密度下电解，方能获得高质量的阴铅极，且产量低，成本高2） 铜 阳极含铜应小于0.06%，超过此值，将导致阳极泥变得坚硬致密，使阳 极钝化，阻碍铅的正常溶解，使槽电压升高引起杂质金属的溶解和析出3） 锑 锑是铅阳极中的一个特殊成分电解过程中，锑在阳极表面上与铅形成 铅锑合金网状结构，包裹阳极泥，使之具有适当的附着强度而不脱落当阳极 含锑小于0 . 3%时，阳极泥容易散碎脱落，导致贵金属损失严重，阴极铅质量不 合格含锑过高又会使阳极泥坚硬难于刷下；含锑3%〜4%时，阳极泥极为坚硬， 无法刷下，须手工铲下来，同时电解液中铅离子浓度下降使电解难以正常进行 生产中阳极含锑一般控制在0.4%〜0.8%4） 砷 阳极中砷的含量一般不大于0.4%。

砷和锡都具有增大阳极泥强度的效果当Sb+As或Sb+Sn不小于0.5%时，阳极泥也不脱落Sb+As大于1%时，也会 使电解液中的酸、铅下降5） 锡 阳极中含锡小于0.01%时，可获得合格的阴铅极理论上电解时锡应全 部溶解，并在阴极上析出实际生产中，当阳极含锑为0.4〜0.6%时，仅有32〜 40%的锡在阴极析出若采用阴极铅碱性精炼副产锡酸钠和从阳极泥中回收锡的工艺流程，就可以不 限制阳极铅中毒锡含量表1-1为阳极铅化学成分实例 表5-1铅阳极化学成分实例，%厂名PbCuSbSnAgBiAs沈冶98. 580.070.610.00040.18 〜0.250.190.31株冶980.050.35~1.00.010.13 〜0.18昆冶980.03~0.050.20.4~0.60.12 〜0.60.35韶冶98.50.060.4~0.60.15 〜0.20.020.1 〜0.2上冶>950.040.8~1.31.0~1.8江西冶98.50.030.25~0.50.32 〜0.451.2.2物理规格 要求阳极厚薄均匀，表面无夹渣及氧化物、平直，无飞边毛刺，挂耳处平滑， 每片重量接近我国阳极厚度一次电解时为15〜20mm；二次电解时不大于35mm。

1.2.3技术操作条件1.2.3.1阴极电流密度电解槽内的阴极片数一定时，其生产能力随电流密度增大而几乎成比例增加， 因而采用较高的电流密度，则基建投资、设备折旧费、生产流动资金等均将相 应下降电流密度主要根据阳极中杂质的性质与数量以及操作等具体条件而定 我国工厂一般为120〜200A/m2,国外有的工厂达到240A/皿低品位阳极通常采 用较低的电流密度阳极含杂质较低，工厂规模较大时，宜选用较高的电流密 度表1-2为电流密度和阴极铅中杂质的实例表1-2阴极铅中杂质含量与电流密度关系实例，%电流密度，A/m2SbSnCuBiAgAsCa+M計Na1802002202400.00260.00320.00340.00680.00180.00080.00180.00010.00010.00010.00010.00010.00020.00030.00040.00010.00010.0020.0020.0020.0021.2.3.2同极中心轴同极中心距离的大小，对槽电压、电耗和短路状况都会产生影响一般而论，极距小，槽电压低，电耗少；但极距过小容易短路，导致电流效率降低极距大，槽电压高，电耗多我国工厂采用的极距多数在80〜100mm之间。

1.2.3.3电解液成分电解液成分随生产条件不同而异，通常含有呈PbSiF形态的铅为60〜120g/L,6游离硅氟酸60〜100g/L,SiF-2总量为100〜180g/L，杂质离子浓度一般控制如6下：元素 Cu Sb Sn Ag Bi Fe Fg/L <0.002 <0.8 <1.0 <0.01 <0.002 3〜4 <3适当提高游离硅氟酸的浓度，可改善溶液的导电性适当提高含铅浓度，有利 于获得致密光滑的阴极铅；但含铅浓度太高，则会在阴极出现粗粒结晶，严重 时会破坏电解作业的正常运行表1-3为电解液成分实例表1-3电解液成分实例项目沈冶株冶韶冶江西冶上冶电流密度，A/m3180〜210150〜170140〜150145110〜140总酸（SiF-2 ），g/L6170〜190155〜170100〜150150145〜150游离硅氟酸，g/L90〜10090〜9560〜806380〜90铅，g/L110〜13090〜11060〜10012580〜901.2.3.4添加剂 为了获得致密平整的阴极铅，须往电解液中加入适量的添加剂 添加剂的种类很多，有胶类，如骨胶、皮胶、明胶、树胶等；有芳香族化合物， 如B-萘酚、苯酚、甲苯酚、间苯二酚等；有表面活性物质，如木质磺酸钠、木 质磺酸钙等。

使用复合添加剂比使用单一添加剂的效果要好得多表1-4为添 加剂使用实例表1-4添加剂使用实例添加剂名称单位例序1234567动物胶Kg/t 铅0.4 〜0.50.35 〜0.38 〜0.5 〜10.3 〜0.350.80.2 〜0.5B -萘酚g/1铅0.50.4615〜407〜81510〜20木质磺酸kg/t 铅0.25 〜0.454〜813钠kg/t 铅0.25 〜0.45木质磺酸钙1.2.3.5 电解液循环铅电解过程中的两极间的浓度极化，不但使槽电压升高，增加电耗，而且阴极 铅的质量也不稳定电解液循环是使电解槽内电解液成分保持均匀，克服浓差极化循环的方式按 电解槽布置的不同方式分为单级循环和双极循环1) 双极循环 电解液由高位槽经管道流入第一级电解槽，经第一级电解槽溢 流口进入第二级电解，最后流回位于地下的集液槽此种循环方式，电解 槽布置紧凑，节省厂房面积；管道短；电解液循环量较一级循环少一半， 酸泵流量小，动力消耗也就少但上一级与下一级电解槽中的电解液温度、 浓度不均匀，控制不好易使第二级槽中阴极铅质量降低已不宜再采用2) 单级循环 电解液由总管分别经支。