淺談生產(chǎn)過程中鉛陽極損耗原因

楊維俊

（新疆新鑫礦業(yè)股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500）

淺談生產(chǎn)過程中鉛陽極損耗原因

楊維俊

（新疆新鑫礦業(yè)股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500）

鉛陽極在生產(chǎn)過程損壞的現(xiàn)象及原因。

鉛陽極損耗極化

前言

阜康冶煉廠是我國首家采用硫酸選擇性浸出－黑鎳除鉆－電積流程從水淬高冰鎳中生產(chǎn)金屬鎳的工廠，該工藝具有流程短、金屬回收率高、投資省等優(yōu)點(diǎn)。在1999年又建成投產(chǎn)了尾渣技改綜合利用工程，采用“沸騰焙燒與電積”新工藝處理尾渣，產(chǎn)出電解銅。

電積工序作為濕法冶煉工藝重要的一個(gè)工序，也是產(chǎn)成品的工序。不溶陽極是目前濕法冶煉電解過程中應(yīng)用較為廣泛的一種材料，而且用量大，在生產(chǎn)成本中占有較大比例。如何控制噸產(chǎn)品陽極的消耗，對(duì)降低成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。都會(huì)起到積極的作用。

1 不溶性陽極材料

不溶性陽極通?？刹捎靡韵赂鞣N材料：

⑴具有電子導(dǎo)電和不被氧化的石墨；

⑵電位在電解條件下發(fā)生鈍化的各種金屬，其中首先是鉑；

⑶在電解條件下發(fā)生鈍化的各種金屬，如硫酸鹽中的鉛；堿性溶液中的鎳和鐵。

目前我廠鎳電解和銅電解都使用的是鉛陽極。不溶性陽極及在其上進(jìn)行的過程在濕法冶金中，通常采用鉛或鉛合金作為電積過程的陽極。當(dāng)鉛在酸性硫酸鹽溶液中發(fā)生陽極極化，便可能進(jìn)行下列各陽極過程：

（1）金屬鉛按下列反應(yīng)氧化成二價(jià)狀態(tài)；

（2）二價(jià)鉛氧化成四價(jià)鉛；

（3）金屬鉛直接氧化成四價(jià)狀態(tài)，并形成二氧化鉛；

（4）氧的析出；

（5）硫酸根放電，并形成過硫酸。

因此，鉛陽極在電流作用下的行為可表述如下，當(dāng)電流通過時(shí)，鉛便溶解，但由于硫酸鉛的溶解度很小，故在陽極迅速出現(xiàn)電解液為硫酸鉛過飽和現(xiàn)象，于是硫酸鉛便開始在陽極表面是上結(jié)晶。因此，與電解液相接觸的金屬鉛的表面乃減少，就使得鉛離子轉(zhuǎn)入的電解液增多，并且也使得有更多的硫酸鉛在陽極上結(jié)晶，直到比電導(dǎo)很小的硫酸鉛膜幾乎覆蓋著整個(gè)陽極表面時(shí)為止，造成鉛陽極上的實(shí)際電流密度增大，從而陽極電位便急劇地增大。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電位（還原電位）來判斷，陽極上首先應(yīng)該進(jìn)行氫氧離子的放電，但因?yàn)檠醯奈龀霭殡S著很大的超電位，故實(shí)際上首先是進(jìn)行二價(jià)鉛離子和鉛本身的氧化作用，伴隨生成四價(jià)鉛的鹽，此鹽發(fā)生水解而生成二氧化鉛。二氧化鉛開始系在硫酸鉛組成的陽極膜的空隙中生成，然后硫酸鉛逐步為二氧化鉛膜所替代。最后，這個(gè)二氧化鉛乃成為進(jìn)行陽極基本過程即氧的析出過程的工作表面。

由于二氧化鉛膜的形成，電積時(shí)鉛陽極被破壞的過程不會(huì)終止。鉛陽極由于二氧化鉛膜的多孔性而受到破壞，經(jīng)由這些孔隙，電解液可直接通向鉛的表面。在這些孔隙中，進(jìn)行著所有上述各種氧化和離子放電的過程。

在孔隙中發(fā)生和消失的二氧化鉛及鉛的其他化合物具有很不同的比容。由于比容的劇烈變化，致使二氧化鉛膜變得松散，甚至可以脫離陽極。

根據(jù)以上分析，鉛陽極的穩(wěn)定性較差，從而要求尋找更穩(wěn)定的陽極材料，其中包括鉛基合金。很多冶金工作者曾從事這方面的研究工作。研究的結(jié)果，認(rèn)為1%銀的鉛銀合金比較穩(wěn)定。

鉛和鉛銀合金的穩(wěn)定度與電積的條件有關(guān)。例如，溫度的升高會(huì)引起陽極被破壞的程度增大，也可能增大陽極被破壞的程度，因?yàn)樵诖饲闆r下生成二氧化鉛的水解反應(yīng)的速度會(huì)降低。

2 鉛陽極在生產(chǎn)過程中存在的現(xiàn)象

我廠目前鉛陽極在生產(chǎn)過程中存在的現(xiàn)象是：⑴導(dǎo)電不良；⑵腐蝕分層；⑶局部穿孔。

原因：

⑴由于在制作過程中鉛板與導(dǎo)電排覆和程度不好，接觸不良，導(dǎo)致陽極電壓升高，發(fā)熱嚴(yán)重。

⑵由于在制作過程中鉛板純度不夠，夾帶雜質(zhì)，運(yùn)行過程中導(dǎo)電不良溶液中氯離子超標(biāo)都會(huì)造成腐蝕加劇。

⑶由于在操作過程中的不當(dāng)，導(dǎo)致陰陽極短路，造成陽極穿孔。

3 結(jié)束語

從現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的損壞情況來看，基本符合鉛陽極在電解過程中的基本理論。且鉛陽極損壞后修補(bǔ)，效果不佳。因?yàn)榫植啃扪a(bǔ)，變質(zhì)元素分布不均勻，造成鉛陽極穩(wěn)定性變差，陽極電位變化大。本人認(rèn)為，要提高鉛陽極使用壽命需做好以下工作：⑴選擇使用符合質(zhì)量的鉛陽極；⑵嚴(yán)格生產(chǎn)管理，杜絕極間短路和極間斷路；⑶嚴(yán)格控制工藝參數(shù)在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

[1]傅崇說.有色冶金原理.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

收稿：2014-03-03