提高銀電解電流效率的生產(chǎn)實(shí)踐

王亞東

（1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北 黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435002）

目前，大冶有色金屬有限責(zé)任公司的工作重點(diǎn)主要圍繞降成本、補(bǔ)短板、提質(zhì)增效等方面展開。大冶有色冶煉廠稀貴車間以銅陽極泥為原料［1-8］，提取其中的銅、金、銀、鉑、鈀、硒、碲等元素，生產(chǎn)硫酸銅、金錠、銀錠、99.9%鉑、99.9%鈀、二氧化硒、99.99%碲錠等產(chǎn)品。尤其是銀錠的產(chǎn)量最大，每年在500 t以上，所以銀的電解電流效率很重要。對(duì)2018年每月的銀電解電流效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別為82.47%、83.60%、83.21%、85.57%、87.77%、85.35%、92.01%、92.29%、86.21%、87.31%、84.45%、83.57%，平均電流效率僅為86.15%，遠(yuǎn)低于同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的92%。因此，找到銀電解生產(chǎn)工序中銀電解電流效率低的原因迫在眉睫，如何通過有效措施，在達(dá)到同行業(yè)電流效率標(biāo)準(zhǔn)的92%基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升銀電解電流效率是企業(yè)不斷地有效降低生產(chǎn)成本，最大限度的增加利潤的關(guān)鍵手段。

1 試 驗(yàn)

1.1 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，從濕銀粉到產(chǎn)品99.99%以上的銀錠，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)爐吹煉除鉛、澆鑄銀陽極板、電解精煉、中頻熔鑄。整個(gè)生產(chǎn)周期中，電解精煉工序的時(shí)間最長(zhǎng)，是決定產(chǎn)品達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵工序，而對(duì)電解精煉工序影響最大的因素就是電流效率。

圖1 生產(chǎn)工藝流程

1.2 電解工序

電解工序流程如圖2所示，銀陽極板電解工序的流程圖。

圖2 電解工序流程

1.3 可行性分析

1.對(duì)2018年銀電解電流效率進(jìn)行匯總分析，發(fā)現(xiàn)7月、8月電流效率是大于92%的，所以提高電流效率到92%是有基礎(chǔ)的。

2.根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道［9-13］，無論是實(shí)驗(yàn)室研究，還是工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，銀電解的電流效率均能夠大于92%。根據(jù)電流效率公式：

式中：η為電流效率；n為電解槽數(shù)量；q為銀的電化學(xué)當(dāng)量；I為電流強(qiáng)度；t為電解時(shí)間。從公式中可以看出，通過提高電銀粉產(chǎn)量、調(diào)整電解電流和時(shí)間等方法，可以提高銀電解的電流效率。

1.4 試驗(yàn)方法

在生產(chǎn)中，實(shí)際影響銀電解電流效率的主要因素有：人工刮槽次數(shù)少、電路短路或漏電、電解液溫度未達(dá)標(biāo)、銀離子濃度低、硝酸濃度低、電解液凈化頻次低、同極間距大、殘極過大等。因此，針對(duì)這些因素逐步一一的試驗(yàn)分析。

1.5 試驗(yàn)原料

大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠稀貴車間的銀陽極板平均品位見表1。

表1 銀陽極板品位 %

2 結(jié)果與討論

2.1 人工刮槽次數(shù)的影響

1.刮銀粉前后對(duì)比，在陰極鈦板上銀粉呈珊瑚狀析出，定期刮槽既有利于銀粉還原析出，又可以有效的防止短路，減小電阻。

2.在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，每日人工刮槽次數(shù)≥11次才能滿足生產(chǎn)要求，因此，對(duì)2019年4月份一周內(nèi)的班組刮槽情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果每日平均刮槽次數(shù)僅為6.8次，是造成銀電解效率不高的原因之一。

2.2 電路短路或漏電的影響

對(duì)電解槽導(dǎo)電排、導(dǎo)電棒進(jìn)行清理，觀察電解槽無破損、管道無漏液、管道槽體無結(jié)晶后，用萬用電表對(duì)槽壓測(cè)量，見表2，隨機(jī)測(cè)量了10處地方（標(biāo)準(zhǔn)槽電壓：2±1 V），槽電壓值穩(wěn)定，系統(tǒng)不存在漏電、短路情況。因此，電路短路或漏電跟銀電解電流效率低無關(guān)。

表2 槽電壓 V

2.3 電解液溫度的影響

統(tǒng)計(jì)2018年不同季節(jié)的電解液平均溫度，又連續(xù)測(cè)量了2019年4月25日～27日的電解液晝夜溫度。電解液溫度變化不大，且符合作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)范圍電解液溫度：30～50℃，因此，電解液溫度對(duì)銀電解電流效率沒有影響。

2.4 銀離子濃度的影響

連續(xù)測(cè)量了5月一周內(nèi)（5月2日～8日）電解液中的銀離子濃度，在電解過程中，電解液中的銀離子濃度變化不大，且符合作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)范圍Ag+濃度：150～250 g／L，因此電解液中銀離子濃度跟銀電解電流效率低無關(guān)。

2.5 硝酸濃度的影響

連續(xù)測(cè)量了5月一周內(nèi)（5月10日～16日）電解液中的硝酸濃度，在電解過程中，根據(jù)每日硝酸化驗(yàn)單結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)酸作業(yè)，電解液中的硝酸濃度變化不大，且符合作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)范圍硝酸濃度：8～14 g／L，因此硝酸濃度跟銀電解電流效率低無關(guān)。

2.6 電解液凈化頻次的影響

電解班凈化頻次為每三天一次，統(tǒng)計(jì)了2019年5月21日～23日內(nèi)電解液中的雜質(zhì)含量，如圖3、圖4所示，發(fā)現(xiàn)隨著電解的進(jìn)行，電解液中雜質(zhì)含量逐漸超標(biāo)。

圖3 電解液中雜質(zhì)濃度

圖4 電解液中雜質(zhì)濃度

當(dāng)電解液中雜質(zhì)含量較高時(shí)，雜質(zhì)容易在陰極電解析出，抑制了電銀粉的析出，同時(shí)導(dǎo)致電銀粉中雜質(zhì)元素超標(biāo)，因此，對(duì)電銀粉進(jìn)行了化驗(yàn)，見表3，當(dāng)電解液凈化頻次低時(shí)，在電解過程中電解液中雜質(zhì)含量累積超標(biāo)，導(dǎo)致電銀粉中部分雜質(zhì)元素超標(biāo)，因此，電解液凈化頻次是造成電流效率低的原因之一。

表3 電銀粉品位 %

2.7 極間距的影響

隨機(jī)測(cè)量30組同極間距，同極間距小于150 mm占3%；同極間距150～165 mm占97%，同極間距符合作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)要求：150～165 mm，因此，極間距的大小跟銀電解電流效率低無關(guān)。

2.8 電解周期的影響

在額定電流下，電解后殘頭較大時(shí)，殘極率（單個(gè)殘極／單個(gè)銀陽極板×100%）較高，表明電銀粉生成量小，對(duì)電流效率影響較大。對(duì)6月5日～14日殘極率進(jìn)行了計(jì)算，殘極率均大于23%，按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，殘極率應(yīng)該小于等于20%。因此，電解周期殘極率過高是造成電流效率低的原因之一。

2.9 改進(jìn)措施

1.提高人工刮槽次數(shù)。每日人工刮槽次數(shù)≥11次，銀粉必須2 h刮一次。

2.提高電解液凈化頻次。首先，建立電解液化驗(yàn)工作臺(tái)帳；其次，針對(duì)電解液中雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)：鉍＜0.01 g／L、碲＜0.003 g／L、銻＜0.001 g／L、銅＜0.4 g／L、鉛＜0.2 g／L，確認(rèn)第一步中電解液中雜質(zhì)含量超標(biāo)后，立即進(jìn)行凈化作業(yè)；最后，針對(duì)電銀粉中雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)：銀≥99.995%、銅＜0.003%、碲＜0.000 5%、鉛＜0.001%、鉍＜0.000 8%、銻＜0.001%，查驗(yàn)電銀粉質(zhì)量。在7月16日～20日對(duì)電解液凈化頻次進(jìn)行了調(diào)整，即將每日電解液化驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)超標(biāo)后立即進(jìn)行凈化作業(yè)。

2019年7月16日～20日電銀粉化驗(yàn)單主要元素統(tǒng)計(jì)見表4，對(duì)策實(shí)施后電銀粉質(zhì)量保持穩(wěn)定，雜質(zhì)元素也未超標(biāo)。

表4 電銀粉品位 %

3.根據(jù)對(duì)標(biāo)同行業(yè)的殘極率≤20%，調(diào)整電解周期。第一步：銀陽極板電解2 d后換裝，持續(xù)三個(gè)周期，殘極率計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)殘頭較大、殘極率較高。第二步：銀陽極板電解3 d后換裝，持續(xù)三個(gè)周期。目前，稀貴車間換裝作業(yè)是在白天進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)電解3 d換裝易出現(xiàn)空載現(xiàn)象（即部分電極先電解完成，仍在繼續(xù)通電），消耗電能，造成電流效率的降低。第三步：針對(duì)以上情況，提出了“2+3”周期法，具體操作如圖5所示，實(shí)施后，殘極率明顯降低，殘極率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于20%。

圖5 電解周期

4.通過以上改進(jìn)以后，針對(duì)2019年8月～11月每周期的電流效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，2019年8月份開始銀電解電流效率明顯提高，綜合平均電流效率為94.56%。

3 經(jīng)濟(jì)效益

在措施實(shí)施期內(nèi)（8月～11月），共生產(chǎn)銀粉140 t，總的經(jīng)濟(jì)效益約為97 000元，則一年的經(jīng)濟(jì)效益約為29萬元。

4 結(jié) 論

1.電路短路或漏電、電解液溫度、銀離子濃度、硝酸濃度、同極間距達(dá)到生產(chǎn)要求，與銀電解電流效率低無關(guān)。

2.人工刮槽次數(shù)少、電積液凈化頻次低與電解周期不合理是造成銀電解電流效率低的原因。

3.每日人工刮槽次數(shù)≥11次，銀粉必須2 h刮一次；提高電解液凈化頻次；“2+3”電解周期法，殘極率低于20%，銀電流效率平均達(dá)到94.56%。

4.通過提高銀的電流效率，每年可以增加利潤29萬元。