提高鉛電解回收率生產(chǎn)實(shí)踐

吳嘉菲，彭 濤，王光忠

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000）

隨著鉛冶煉企業(yè)增多，行業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，利潤(rùn)空間越來(lái)越小，因此提高鉛電解回收率，增加利潤(rùn)率，成為各個(gè)冶煉企業(yè)急需解決的問(wèn)題。

鉛陽(yáng)極泥既是鉛電解段的產(chǎn)品，也是金銀冶煉段的原料。河南豫光金鉛股份有限公司將降低鉛電解陽(yáng)極泥含鉛、含水量，提高鉛電解回收率作為企業(yè)增效的重要途徑。經(jīng)過(guò)技術(shù)研究和優(yōu)化改造，目前鉛電解陽(yáng)極泥含鉛、含水均有明顯降低［1～3］。

1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠四車間2018年1月～2019年3月期間，實(shí)際生產(chǎn)陽(yáng)極泥平均含鉛量為16%，平均含水量為30%。陽(yáng)極泥含鉛越高，鉛的回收率也就越低，直接造成效益損失。同時(shí)，物料的重復(fù)處理也增加了后期冶煉費(fèi)用，加大后續(xù)陽(yáng)極泥提煉工藝難度。陽(yáng)極泥含水過(guò)高造成后續(xù)陽(yáng)極泥精煉的貴鉛爐噴爐，影響貴鉛爐的正常生產(chǎn)使用，增加后續(xù)工藝難度。

鉛電解陽(yáng)極泥產(chǎn)出及洗滌工藝流程如圖1所示［4］。

圖1 鉛電解陽(yáng)極泥生產(chǎn)洗滌流程圖

2 技術(shù)研究與管理優(yōu)化

2.1 物料性質(zhì)

高雜質(zhì)粗鉛電解產(chǎn)生陽(yáng)極泥含鉛在8%～20%之間，鉛在陽(yáng)極泥中可能的存在形式見(jiàn)表1［1，2］。

表1 鉛在陽(yáng)極泥中的存在形式及含量占比 %

2.2 降低電解陽(yáng)極泥中含鉛量的工藝研究

1.根據(jù)粗鉛情況適當(dāng)調(diào)整電解液中酸含量。由表1可以看出，陽(yáng)極泥中鉛主要以硅酸鉛（PbSiO3）形式存在，占比將近一半。PbSiO3主要是由PbSiF6水解所得，水解反應(yīng)平衡式如下：

由上式可知：H＋濃度可以抑制水解反應(yīng)的發(fā)生。電解液中硅氟酸濃度一般為180～200 g／L，當(dāng)粗鉛中含As、Sb、Bi等雜質(zhì)較高時(shí)，電解產(chǎn)生的陽(yáng)極泥厚度會(huì)增加，泥層內(nèi)部H＋濃度降低，PbSiF6更容易發(fā)生水解，生成PbSiO3沉淀陽(yáng)極泥中，致使陽(yáng)極泥含鉛增多，因此，當(dāng)粗鉛含雜質(zhì)較多時(shí)，適當(dāng)增加電解液中硅氟酸濃度，有助于降低陽(yáng)極泥中鉛含量。當(dāng)粗鉛含雜質(zhì)較高時(shí)，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出不同硅氟酸濃度對(duì)陽(yáng)極泥含鉛量的影響見(jiàn)表2。

表2 電解液中硅氟酸濃度對(duì)陽(yáng)極泥含鉛量的影響

由表2可以看出，當(dāng)粗鉛雜質(zhì)較高時(shí)，適當(dāng)增加電解液中的硅氟酸濃度為200～220 g／L，利于降低陽(yáng)極泥中含鉛量。

2.攪拌罐中陽(yáng)極泥漿化時(shí)間的選擇。陽(yáng)極泥洗滌前，將鉛電解陽(yáng)極泥導(dǎo)入漿化攪拌罐中，此時(shí)陽(yáng)極泥為陽(yáng)極殘極洗刷后的陽(yáng)極泥與洗滌液的混合液，成分不均勻。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間攪拌漿化，陽(yáng)極泥泥中可溶性鉛充分浸出至液中，待壓濾后，同濾液共同進(jìn)入電解液循環(huán)系統(tǒng)，促進(jìn)鉛的回收。其它變量條件保持不變的情況下，對(duì) 10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min六種不同漿化時(shí)間，各進(jìn)行5組現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出漿化時(shí)間對(duì)陽(yáng)極泥含鉛量的影響見(jiàn)表3。

表3 攪拌漿化時(shí)間對(duì)陽(yáng)極泥含鉛量的影響

根據(jù)表3可以看出，當(dāng)漿化時(shí)間在40 min之前時(shí)，隨著時(shí)間增加，最終產(chǎn)出的陽(yáng)極泥含鉛量逐漸降低，當(dāng)漿化時(shí)間超過(guò)40 min之后，產(chǎn)出陽(yáng)極泥含鉛量趨于穩(wěn)定。

從生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本考慮，最終控制陽(yáng)極泥漿化時(shí)間為40 min。

3.洗滌溫度的選擇。根據(jù)浸出動(dòng)力學(xué)可知，溫度越高，加速分子運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)擴(kuò)散作用，有利于陽(yáng)極泥中可溶性鉛的浸出。一般浸出溫度越高，浸出速度也越快，但會(huì)達(dá)到一定的極限，由于硅氟酸不穩(wěn)定，在溫度超過(guò)60℃條件下易揮發(fā)或受熱分解［3］，因此洗滌陽(yáng)極泥時(shí)鉛浸出率會(huì)先隨溫度的升高而上升，達(dá)到臨界溫度時(shí)又會(huì)下降，未洗滌陽(yáng)極泥液中含一定量電解液，內(nèi)含部分硅氟酸（H2SiF6），當(dāng)溫度達(dá)到60℃時(shí)，硅氟酸受熱分解，生成SiF4和HF，HF易與溶液中鉛離子發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)PbF2沉淀在鉛陽(yáng)極泥中導(dǎo)致陽(yáng)極泥含鉛升高，針對(duì)洗滌溫度與陽(yáng)極泥含鉛的關(guān)系，進(jìn)行五組試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 洗滌溫度對(duì)陽(yáng)極泥含鉛的影響

由表4可以看出，隨著洗滌溫度的升高，陽(yáng)極泥含鉛量逐漸降低，當(dāng)洗滌溫度達(dá)到60℃時(shí)，陽(yáng)極泥含鉛量再次回升，因此得出，陽(yáng)極泥洗滌溫度控制55～58℃左右較利于降低陽(yáng)極泥中含鉛量。

2.3 降低陽(yáng)極泥含水量的工藝研究

1.工藝改進(jìn)、操作細(xì)化。洗滌過(guò)程打水量的選擇，根據(jù)浸出動(dòng)力學(xué)可知，浸出時(shí)間越長(zhǎng)，陽(yáng)極泥中可溶性鉛浸出越徹底，陽(yáng)極泥含鉛越低，理論上打水越多越利于降低陽(yáng)極泥中鉛含量［4］。根據(jù)五組現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出洗滌過(guò)程打水量對(duì)陽(yáng)極泥含水量的影響見(jiàn)表5。

表5 打水量對(duì)陽(yáng)極泥含水的影響

根據(jù)表5試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)打水量從零開(kāi)始增加至2／3斗（該廠1斗水為3 m3）前，產(chǎn)出陽(yáng)極泥含水量逐漸降低，當(dāng)打水量控制2／3斗時(shí)，此時(shí)，濾板中陽(yáng)極泥與水徹底混合均勻，洗滌充分，最終洗出陽(yáng)極泥含水量達(dá)到最低。當(dāng)打水量繼續(xù)增加時(shí)，濾板中陽(yáng)極泥含水過(guò)盛，導(dǎo)致產(chǎn)出陽(yáng)極泥含水量逐步增加。

綜合考慮產(chǎn)出陽(yáng)極泥含鉛、含水量，同時(shí)保證目前生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，控制洗滌過(guò)程打水量為2／3斗即2 m3，較利于降低陽(yáng)極泥含水量。

2.吹氣時(shí)間的選擇。陽(yáng)極泥洗滌完畢，進(jìn)行壓濾工作時(shí)，壓縮氮?dú)猱a(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)會(huì)不斷擠壓濾餅，將其中水分?jǐn)D出，目前該廠氮?dú)獯禋鈮毫σ话憧刂圃?.5～0.7 MPa，針對(duì)吹氣時(shí)間對(duì)陽(yáng)極泥含水量的影響，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 吹氣時(shí)間對(duì)陽(yáng)極泥含水量的影響

由表6可知，當(dāng)吹氣時(shí)間在30 min之前隨著時(shí)間增加，產(chǎn)出陽(yáng)極泥含水量逐漸降低，當(dāng)吹氣時(shí)間超過(guò)30 min以后，陽(yáng)極泥含水量趨于穩(wěn)定，綜合考慮生產(chǎn)成本等因素，控制濾餅吹氣時(shí)間為30 min，較利于降低陽(yáng)極泥含水量。

3.規(guī)范操作。濾板打開(kāi)前，先將壓濾機(jī)壓緊油缸微微松開(kāi)，待濾布上殘留的水落入存液斗中至無(wú)明水滴下時(shí)再松開(kāi)濾板，開(kāi)始放泥作業(yè)，以防止水直接落入產(chǎn)出的陽(yáng)極泥中。

4.人員管理，制度落實(shí)。加強(qiáng)洗泥人員管理教育。每周不定期對(duì)洗泥人員工藝執(zhí)行情況進(jìn)行抽查，如未按照工藝要求執(zhí)行，列入考核。定期開(kāi)展討論會(huì)，對(duì)洗陽(yáng)極泥過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)分析。

3 工藝改進(jìn)

經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、取樣分析對(duì)比，查閱資料并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)原工藝控制做了如下改進(jìn)與規(guī)范：

1.高雜質(zhì)粗鉛電解，增加電解液硅氟酸濃度為200～220 g／L。

2.陽(yáng)極泥攪拌漿化時(shí)間為40 min。

3.漿化洗滌溫度控制為55～58℃。

4.洗滌打水量控制為2／3斗（2 m3）。

5.吹干濾餅吹氣時(shí)間控制為30 min。

6.放泥作業(yè)前，控干濾板濾布至無(wú)明水。

從上述工藝改進(jìn)實(shí)施后，2019年4～11月陽(yáng)極泥含水含鉛見(jiàn)表7。

表7 2019年4～11月豫光股份精煉廠四車間陽(yáng)極泥月度平均含鉛含水量 %

根據(jù)表7可知，2019年4月～11月陽(yáng)極泥含鉛量平均值降到12.11%，平均合格率為99.27%，含水量平均值降到22.31%，平均合格率為99.65%，效果較為顯著。

4 效益分析

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠四車間2019年平均每個(gè)月生產(chǎn)陽(yáng)極泥80 t；活動(dòng)前，調(diào)查生產(chǎn)現(xiàn)狀顯示，陽(yáng)極泥平均含鉛量16%；活動(dòng)后，陽(yáng)極泥含鉛量平均12.11%。

當(dāng)前鉛價(jià)格為15 000元／t；平均每月產(chǎn)生效益：80×（16%-12.11%）×15 000＝46 680（元），年效益為：560 160元。

精煉廠共有四個(gè)電解車間，改進(jìn)后，年總效益約為：224萬(wàn)元。

另外，隨著陽(yáng)極泥含水量的降低，后續(xù)陽(yáng)極泥精煉工藝難度相應(yīng)降低，方便后續(xù)工藝進(jìn)行。

5 結(jié) 論

陽(yáng)極泥洗滌工藝改進(jìn)后已實(shí)施8個(gè)月時(shí)間，效果良好。

根據(jù)粗鉛雜質(zhì)情況調(diào)整電解液硅氟酸成分，抑制硅酸鉛沉淀形成，降低電解產(chǎn)出陽(yáng)極泥含鉛量；通過(guò)對(duì)洗滌溫度、攪拌漿化時(shí)間的控制，使陽(yáng)極泥中可溶性鉛，充分浸出，從而降低陽(yáng)極泥中鉛含量，提高鉛回收率，為企業(yè)節(jié)約成本。

通過(guò)細(xì)化工藝，控制陽(yáng)極泥洗滌打水量、濾餅吹干時(shí)間、以及規(guī)范人員操作、強(qiáng)化人員管理等措施，降低了陽(yáng)極泥含水量，為陽(yáng)極泥后續(xù)精煉降低了難度。