高鉍粗鉛電解精煉生產(chǎn)實(shí)踐

劉金銘，粟明輝，劉可人，張劍鋒，歐亞暉，楊躍新

(郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南郴州 423038)

某廠電解鉛生產(chǎn)線是以處理該廠底吹爐、側(cè)吹還原爐(或鼓風(fēng)爐)自產(chǎn)的粗鉛為主，同時(shí)外購部分粗鉛作為補(bǔ)充。而外購粗鉛往往含鉛不穩(wěn)定，雜質(zhì)成分高，在生產(chǎn)過程中若控制不當(dāng)就會(huì)影響電鉛的產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí){生產(chǎn)的進(jìn)行。該廠外購了一批高鉍粗鉛，在處理這些粗鉛時(shí)，通過嚴(yán)格控制工藝技術(shù)條件，加強(qiáng)生產(chǎn)過程的操作管理，取得良好的效果，不僅電鉛質(zhì)量好，且高效地回收了粗鉛中含有的有價(jià)金屬。

1 高鉍粗鉛成分及技術(shù)處理方案

該廠外購一批高鉍粗鉛，鉛品位只有60%左右，鉍含量高達(dá)30%，且金、銀含量相對(duì)較高，同時(shí)含有少量的銅、銻，其具體成分見表1。

表1 高鉍粗鉛主要成分

這種高鉍粗鉛如果單獨(dú)電解處理，因鉛品位低，鉍、銻等雜質(zhì)金屬含量高，鉛陽極板發(fā)脆，生產(chǎn)過程中易發(fā)生斷板現(xiàn)象;電解過程陽極泥厚實(shí)致密難以洗刷，這將導(dǎo)致電解產(chǎn)量低、電耗高，析出鉛和電鉛質(zhì)量都難以保證，甚至影響到電解生產(chǎn)的進(jìn)行。

為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)使高鉍粗鉛盡快得到處理，在生產(chǎn)出合格電鉛的情況下，高效快速回收其中的有價(jià)金屬，該廠提出以下的技術(shù)方案。

1.1 合理搭配粗鉛，控制陽極板成分

根據(jù)電化學(xué)理論，Sb、As、Bi、Cu、Ag、Au 等金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位都要比Pb正，這些金屬很少進(jìn)入電解液中而留在陽極泥中。當(dāng)陽極泥脫落，這些雜質(zhì)將被帶入電解液中，并隨著電解液的流動(dòng)夾雜于陰極析出鉛中，對(duì)電鉛質(zhì)量影響很大。因此，必須適當(dāng)控制鉛陽極中這些雜質(zhì)的含量。

該廠自產(chǎn)的粗鉛中鉛含量為95%左右，含鉍量為0.6%以下，銻含量0.5% ～3.0%。因此，將外購的高鉍粗鉛與該廠自產(chǎn)的粗鉛合理搭配使用，經(jīng)初步精煉后再澆鑄成陽極板，控制陽極板中鉛含量85% ～90%，鉍含量7% ～10%，銻 +砷小于3%。盡管進(jìn)行了搭配和控制，但陽極板中鉛品位仍較低，鉍含量高，屬于高鉍鉛陽極板。

1.2 適當(dāng)降低電流密度和產(chǎn)量，保證析出鉛質(zhì)量

該廠粗鉛電解精煉正常生產(chǎn)時(shí)，采用的電流密度為180～200 A/m2。高鉍鉛陽極板進(jìn)行電解時(shí)，電解液中鉛離子濃度下降，槽電壓升高。在高電流密度的條件下，電解液中雜質(zhì)金屬離子將會(huì)與鉛離子一同在陰極析出，造成析出鉛中雜質(zhì)含量超標(biāo)。因此，高鉍鉛陽極板電解時(shí)，適當(dāng)降低電流密度，電流密度控制為110～120 A/m2，即采用低電流密度電解生產(chǎn)，以保證析出鉛的質(zhì)量。

1.3 及時(shí)補(bǔ)充電解液中鉛離子濃度，保證電解液成分

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)鉛陽極板含鉛太低時(shí)，電解過程鉛離子濃度會(huì)逐步降低，為了保證電流效率和電解生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)及時(shí)補(bǔ)充電解液中鉛離子濃度及硅氟酸濃度，穩(wěn)定電解液成分，保證電解液中Pb2+濃度60～100 g/L，游離硅氟酸濃度80～120 g/L，硅氟酸總量為120～200 g/L。

1.4 加強(qiáng)陽極板洗刷工作，保證電解生產(chǎn)順利進(jìn)行

陽極板中鉛品位低，陽極泥率將大大增加，而陽極泥中的雜質(zhì)金屬對(duì)陽極泥的性質(zhì)有極大影響，因而影響電解的正常進(jìn)行。

陽極泥中銻對(duì)陽極泥層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也有重要影響，銻在陽極表面上與鉛形成鉛銻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包裹陽極泥，避免陽極泥從表面脫落。但是，粗鉛中含銻過高，會(huì)使陽極泥變硬，給陽極泥洗刷帶來困難。

陽極泥中鉍含量高，陽極泥成塊狀且堅(jiān)硬，陽極泥緊緊粘附于陽極板上，當(dāng)陽極泥層較厚時(shí)，洗刷機(jī)組無法將陽極泥從殘極中洗刷下來。

高鉍鉛陽極板電解時(shí)，雜質(zhì)含量高，陽極泥率增大，陽極泥層厚度增加，阻礙陽極區(qū)鉛離子的正常遷移，造成槽電壓升高，直流電耗增加，電流效率降低。如果在一個(gè)正常電解生產(chǎn)周期(3～4 d)洗刷一次，既影響電解生產(chǎn)，而殘極板上陽極泥已無法采用洗滌機(jī)組進(jìn)行洗刷。因此，為了保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，增加陽極板的洗刷頻次，每天將陽極板洗刷一次，使陽極板上的陽極泥保持在較薄的狀態(tài)，以提高電解電流效率。

1.5 加大火法精煉強(qiáng)度，深化除雜效果

高鉍陽極板電解時(shí)，產(chǎn)出的析出鉛中含有少量金屬雜質(zhì)，如砷、銻、錫等，特別是銻的含量可能超過國標(biāo)1#電鉛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此必須進(jìn)行最終的火法精煉除去這些雜質(zhì)。

該廠采用以硝酸鈉做氧化劑，用燒堿作為造渣劑，加入電鉛鍋中，充分?jǐn)嚢?，由于砷、銻、錫對(duì)氧的親和力強(qiáng)，能生成穩(wěn)定的比重小而不溶于鉛液的砷酸鈉、銻酸鈉和錫酸鈉等，達(dá)到析出鉛精煉的效果，產(chǎn)出合格電鉛，主要基于如下化學(xué)反應(yīng):

2Sb+4NaOH+2NaNO3=2Na3SbO4+N2↑+2H2O

2As+4NaOH+2NaNO3=2Na3AsO4+N2↑+2H2O

5Pb+2NaNO3+8NaOH=5Na2PbO2+N2↑+4H2O

2Sb+5Na2PbO2+2H2O=2Na3SbO4+4NaOH+5Pb

2 方案的實(shí)施情況及問題處理

2.1 鉛陽極板

該廠通過將自產(chǎn)粗鉛與外購高鉍鉛合理搭配使用，經(jīng)初步火法精煉后，鉛陽極板都達(dá)到了生產(chǎn)技術(shù)方案的要求，其具體成分見表2。由于該陽極板屬于高鉍高銻陽極，為了防止斷板掉極，在澆鑄陽極時(shí)適當(dāng)加厚1～2 mm，并且要求陽極板厚薄均勻，表面光滑平整。

表2 高鉍鉛陽極板主要成分 %

2.2 電解液問題

由于陽極板中鉛品位低，雜質(zhì)高，陽極板上溶解的鉛量少于陰極上析出鉛量，造成電解液中鉛離子貧化，濃度不斷降低。因此，必須及時(shí)補(bǔ)充電解液中的鉛離子。該廠采用硅氟酸來溶解黃丹，造新電解液，再將新液加入到電解液循環(huán)槽中，并增大電解液循環(huán)量，使電解液中的鉛離子均勻穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到技術(shù)方案的要求。

2.3 陽極泥洗刷問題

陽極泥的洗刷是處理高鉍鉛的一個(gè)棘手問題。陽極板鉍、銻等雜質(zhì)高，造成電解后產(chǎn)出的陽極泥中鉍、銻等成分高，使陽極泥表面的附著性增強(qiáng)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使陽極泥變得堅(jiān)硬和致密。盡管按技術(shù)方案要求，改變?cè)械牟僮髦贫?，采用每天洗刷的方式，即每天將陽極板吊出，送入洗刷機(jī)組進(jìn)行洗滌，但洗刷機(jī)還是不能很好的將陽極泥從殘極上洗刷下來，有時(shí)需要反復(fù)的洗刷才能把陽極泥洗下來，洗刷干凈后的陽極板繼續(xù)電解，直至達(dá)到電解周期。一個(gè)電解周期出槽后，殘極板陽極泥先用洗刷機(jī)反復(fù)洗刷，未洗刷干凈殘極板，采用人工的方式，將陽極泥從殘極板上鏟洗干凈。

2.4 析出鉛的質(zhì)量問題

高鉍陽極板經(jīng)過電解精煉后，產(chǎn)出的析出鉛從外觀看與正常粗鉛電解產(chǎn)出的析出鉛基本無異，表面平整光滑致密，但其化學(xué)成分則有一些波動(dòng)，具體成分見表3。

表3 析出鉛的主要成分 %

從表2中可以看出析出鉛的主成分和部分雜質(zhì)含量都達(dá)不到國家1#鉛錠標(biāo)準(zhǔn)，主要是砷、銻含量超標(biāo)，這可以通過最終火法精煉來解決。按照技術(shù)方案的要求，在電鉛鍋中加入硝酸鈉與燒堿進(jìn)行氧化精煉除雜，通過充分?jǐn)嚢?，析出鉛中砷、銻、錫等雜質(zhì)被氧化，形成砷酸鈉、銻酸鈉等渣，浮于鉛液表面，將渣撈去，鉛液澆注成型，得到最終的合格鉛錠。

3 技術(shù)方案實(shí)施結(jié)果考核

把該廠電解車間一個(gè)工段處理高鉍鉛20 d的生產(chǎn)情況進(jìn)行考核。

產(chǎn)量情況:該工段有180個(gè)電解槽，每槽裝陰極片、陽極片36/35片，正常電解生產(chǎn)每月可產(chǎn)出電鉛3 000 t。這次處理高鉍鉛，20 d共處理高鉍鉛430 t，同時(shí)搭配使用的自產(chǎn)粗鉛約1 150 t。20 d共產(chǎn)出電鉛1 250 t，電鉛產(chǎn)量達(dá)到正常產(chǎn)量的62.5%。

質(zhì)量情況:按上述技術(shù)方案實(shí)施電解產(chǎn)出的析出鉛，其雜質(zhì)含量略高于正常粗鉛電解，主要砷、銻含量較高，但析出鉛經(jīng)過合理搭配和最終火法精煉，澆注成電鉛，質(zhì)量全部達(dá)到1#鉛錠的要求。

主要技術(shù)指標(biāo)情況:按該技術(shù)方案實(shí)施，高鉍鉛電解的電流效率為92%，電鉛直流電消耗為100 kWh/t，這些指標(biāo)與正常粗鉛電解指標(biāo)相近。鉛、金、銀的回收率達(dá)99.5%以上，鉍、銻的回收率分別為98.12%和96.85%。

其它方面情況:近20 d的生產(chǎn)，除產(chǎn)出合格電鉛1 250 t外，還產(chǎn)出鉛陽極泥250 t(干重)，陽極泥中金、銀、鉍、銻等有價(jià)金屬含量高，直接送入貴金屬車間，可回收黃金8 kg，白銀7 t，鉍金屬量 130 t，銻金屬量40 t，回收的金屬價(jià)值達(dá)數(shù)千萬元，遠(yuǎn)超過同期產(chǎn)出的電鉛價(jià)值。

4 結(jié)論

該廠的粗鉛，經(jīng)過與含鉍較高的粗鉛合理搭配和初步火法精煉，產(chǎn)出含鉍低于10%的鉛陽極板，這種陽極板仍是高鉍鉛，在電解精煉時(shí)，通過采用低的電流密度，合理調(diào)控電解液的成分，加大陽極泥洗滌頻次和加強(qiáng)電解槽面管理，做好最終火法精煉，完全可以產(chǎn)出合格電鉛，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也比較理想。盡管在電解產(chǎn)能方面有所降低，但穩(wěn)定了生產(chǎn)過程，快速地回收了高鉍鉛中的金、銀、鉍、銻等有價(jià)金屬，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過本次生產(chǎn)實(shí)踐，解決了高鉍鉛電解生產(chǎn)的一些技術(shù)難題，找到了一種處理高鉍粗鉛的工藝方法，也為日后處理類似的生產(chǎn)問題提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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