鉛物相分析方法研究及應(yīng)用

夏兵偉

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

·分 析·

鉛物相分析方法研究及應(yīng)用

夏兵偉

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

高雜質(zhì)粗鉛在電解過程中產(chǎn)生的陽極泥含鉛在8%～20%之間，通過分析鉛在陽極泥中可能存在的狀態(tài)有可溶于水Pb的化合物、PbSO4、PbO、Pb3O4、Pb、PbSiO3、PbS、PbF2等，用化學(xué)物相分析方法對(duì)各相進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明陽極泥中鉛主要以PbSiO3形式存在，從鉛電解生產(chǎn)工藝分析出PbSiO3生成原因?yàn)镻bSiF6水解所得，通過提高電解液中的H＋濃度抑制水解反應(yīng)的發(fā)生，達(dá)到降低鉛陽極泥含鉛的目的。

鉛物相分析；陽極泥；PbSiO3；水解

提高綜合回收，搭配高雜物料是目前國內(nèi)有色金屬冶煉行業(yè)的趨勢(shì)，同時(shí)搭配高雜物料會(huì)給冶煉過程帶來一系列的影響，解決這些難題是冶煉科技工作者所要面對(duì)的重要課題。某廠在搭配高雜質(zhì)粗鉛進(jìn)行電解過程中產(chǎn)生的陽極泥含鉛波動(dòng)較大，范圍在8%～20%之間，陽極泥含鉛高不但降低了冶煉過程中鉛的直收率，還增加了重復(fù)冶煉費(fèi)，通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，各報(bào)道對(duì)鉛陽極泥中鉛的主要存在形式表述相差很大，本文充分分析陽極泥中鉛可能存在的形式，對(duì)其進(jìn)行萃取分離測(cè)定含量，結(jié)果表明陽極泥中鉛的主要存在形式為PbSiO3，與陽極泥中SiO2的含量相符合。在鉛電解生產(chǎn)工藝中，硅酸根只有PbSiF6水解生成，本文還研究了控制生產(chǎn)工藝條件，抑制PbSiF6水解反應(yīng)的發(fā)生，以達(dá)到降低陽極泥含鉛的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原理

根據(jù)鉛電解生產(chǎn)工藝，分析陽極泥中鉛可能存在的形式有可溶于水Pb的化合物、PbSO4、PbO、Pb3O4、Pb、PbSiO3、PbS、PbF2等，利用不同鉛化合物的溶解性質(zhì)，選擇合適的溶劑，分別進(jìn)行萃取分離，測(cè)定其含量，再根據(jù)各化合物的含量分析形成原因，進(jìn)一步分析鉛陽極泥含鉛高的原因。

1.2 主要試劑及儀器

主要試劑：氯化鈉溶液（20%）；乙酸銨溶液（10%）；鹽酸羥胺（2%）－乙酸銨（10%）溶液；硝酸銅（0.5%）－乙酸銨（0.5%）溶液；乙酸銨（20%）－乙酸（10%）；乙酸鈉（30%）－乙酸（1%）；鹽酸（25%）－鹽酸羥胺（1%）；飽和溴水溶液；溴素；鹽酸（ρ＝1.19 g／mL）；硝酸（ρ＝1.42 g／mL）；硫酸（ρ＝1.84 g／mL）。

儀器：振蕩器；原子吸收分光光度計(jì)。

1.3 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)步驟如圖1所示。

在實(shí)際分析過程中對(duì)一份試樣連續(xù)萃取八相很困難，該試驗(yàn)采用八個(gè)化學(xué)物相分為兩步進(jìn)行分析，先稱取一份試樣萃取可溶性鉛、硫酸鉛、氧化鉛、四氧化三鉛。然后，另稱取一份試樣按萃取四氧化三鉛分析步驟處理，溶劑量增加一倍，萃取后，接著連續(xù)萃取單質(zhì)鉛、硅酸鉛、硫化鉛、其它鉛的化合物。其中低含量的鉛用原子吸收分光光度法測(cè)定，高含量的鉛采用EDTA容量法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

采用不同單位不同批次的陽極泥試樣進(jìn)行物相分析，三批試樣的各主要成分含量如表1，三批樣品的鉛物相分析結(jié)果如表2。

圖1 試驗(yàn)步驟

表1 試驗(yàn)陽極泥中各成分含量 %

表2 試樣物相分析結(jié)果 %

由表2可看出三批陽極泥中，硅酸鉛含量最高，其次為硫化鉛與硫酸鉛。PbSO4的存在是由于硅氟酸本身帶有SO42－，而PbS的存在是由于原料粗鉛中有殘留硫，由于鉛單質(zhì)的氧化，從而引入了PbO、Pb3O4。對(duì)三批陽極泥結(jié)果進(jìn)行比較可看出，PbSiO3含量差異較大，陽極泥鉛含量越高，硅酸鉛含量也越高，其它形式的鉛含量差異不大。因此要降低陽極泥含鉛，必須控制硅酸鉛的含量。

2.1 PbF2溶解試驗(yàn)

用飽和PbNO3自制PbF2，選擇幾種溶劑溶解PbF2，試驗(yàn)現(xiàn)象如表3。

表3 氟化鉛溶解情況

由表3可看出，用硅氟酸或醋酸銨作溶劑，PbF2溶解效果很好。在實(shí)驗(yàn)過程中溶解PbO的溶劑為醋酸銨（10%），由表2可看出，其含量比較低且不同批次陽極泥的結(jié)果趨于穩(wěn)定，由此可得出，陽極泥中PbF2含量較低。PbF2在硅氟酸中溶解較好，因此它在電解液中應(yīng)是以離子形式存在，殘留在陽極泥中的量不大。綜上所述，PbF2的存在對(duì)陽極泥含鉛影響不大。

2.2 硅氟酸鉛水解試驗(yàn)

用黃丹粉與硅氟酸自制不同濃度的鉛電解液，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水解試驗(yàn)，試驗(yàn)過程及現(xiàn)象如表4。

表4 硅氟酸鉛水解情況

由表4可看出，隨著加入水量的增加，硅酸鉛的水解速度加快；鉛離子濃度越高，水解速度也越快；當(dāng)H＋濃度降到80 g／L時(shí)，便能觀察到明顯的水解反應(yīng)。綜上所述，通過控制酸度，可抑制硅氟酸鉛的水解，從而達(dá)到降低陽極泥中硅酸鉛含量的目的。相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)式如下：

3 結(jié) 論

對(duì)陽極泥中鉛進(jìn)行物相分析，試驗(yàn)得出陽極泥中的鉛主要以硅酸鉛形式存在，氟化鉛含量微小不影響陽極泥的鉛含量，在鉛電解生產(chǎn)工藝中，PbSiF6的水解不可避免，可以通過提高電解液的酸度，抑制PbSiF6水解，降低陽極泥含鉛。鉛電解生產(chǎn)工藝中，電解粗鉛含雜質(zhì)As、Sb、Cu較高時(shí)，陽極的陽極泥層增厚，此層Pb2＋濃度較高，酸度較低時(shí)極易發(fā)生Pb-SiF6水解生成PbSiO3沉淀在陽極泥中，導(dǎo)致陽極泥含鉛升高，即電解含As、Sb、Cu較高的粗鉛時(shí)可以采取高酸電解。

［1］ 凌宗干.電鉛陽極泥中鉛化學(xué)物相分析方法［J］.湖南有色金屬，1993，（5）：309－312.

［2］ 大連理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室.無機(jī)化學(xué)（第四版）［M］.大連：高等教育出版社，2001.

［3］ 北京礦冶研究院.化學(xué)物相分析［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

［4］ 張惠斌.礦石和工業(yè)品化學(xué)物相分析［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

The Study of Lead Phase Analytical M ethod and Its Application

XIA Bing-wei

（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

The high-content impurity elements of lead bullion can produce lead anode slime in which content of lead is between8%and 20%.By the analysis，the lead anode slime contains solube lead oxide，PbSO4，PbO，Pb3O4，Pb，PbSiO3，PbS，PbF2，and its contentwere detected by means of chemical phase analysis.The result indicates that the lead mainly exists in the form of PbSiO3in lead anode slime.From the production processes of lead ingots，the conclusion is that PbSiO3comes from the PbSiF6hydrolyzing.By increasing the acidity of electrolyte，the hydrolysis of Pb-SiF6can be inhibited，and it can reduce the content of lead in lead anode slime.

lead phase analysis；anode slime；PbSiO3；hydrolysis

O614.46＋3

A

1003－5540（2013）05－0066－03

2013－06－19

夏兵偉（1979－），男，工程師，主要從事有色金屬分析檢測(cè)工作。