铅电解精炼

铅电解精炼

铅电解精炼旨在获得纯精度高的工业用铅，并回收伴生的铋和稀贵金属，有时尚回收锡。

我国铅电解的原料大部分为矿产粗铅，其余为再生粗铅和炼锡的副产粗铅。粗铅在进行电解精炼前，需经火法精炼预先除去粗铅中的铜或锡，并调整锑含量，然后铸成阳极板去电解。

铅电解精炼目前都采用硅氟酸盐电解法，意大利圣.加维诺厂曾一度用氨基磺酸盐电解法，但由于电解液导电性差、电流密度低和槽电压高等缺点，又改用硅氟酸盐电解法。

铅电解精炼工艺本身变化不大，但在机械化程度方面发生了显著的变革，从而提高了劳动生产率，减轻了劳动强度和改善了劳动条件。

1）阳极铸型阳极铸型机组采用液压并采用微机控制。将过去人工控制铅液量、手工起板、平板和排板等工序变为铅液定容量浇铸、链钩起板、液压平整，再按同极距要求均匀的放置在排板机上，装槽时用桥式起重运输机直接吊入电解槽内。

2）精铅铸锭机组电解阴极铅须熔化或进一步精炼除锡后铸成电铅方能销售。原先各工序（浇注、打印、起锭和码垛）均为手工作业，精铅铸锭机除能完成上述各道工序外，尚能将码成垛的铅锭运送至桥式起重运输机工作范围内。

3）始极片制造机组原先制造始极片的各道工序如舀铅、制片、缺口和平整均系手工作业，始极片装槽也是手工作业，机组除取消了手工作业外，尚能将始极片按同级等距要求置于排板机上，再用桥式起重运输机把他们直接吊装入电解槽。机制始极片比过去厚了，从而使周转的阴极铅量和煤（气）耗稍有增加；但是厚一些的始极片不易起翘，短路机会减少，并有助于提高电流效率和降低电耗。

4）阳极泥过滤洗涤阳极泥的液固分离和洗涤已成功地用压滤代替渗滤和离心过滤。除劳动条件显著改善外，且由于压滤机生产能率高，电解槽清理时排出的阳极泥浆可及时地压滤掉，故电解槽清理极易安排。

5）电解液冷却在我国南方地区，每到夏季由于气温高，电解液温度往往超过要求，如无经济的地下水冷却，而采用冷冻水作冷煤时，则既不经济且冷却效果不堪理想，只能安排在夏季最热的月份内停产检修。目前已成功的使用抗

氢氟酸和硅氟酸腐蚀的空气冷却塔来冷却电解液，既经济又方便，且有助于溶液的体积平衡。

1、电解精炼

1.1铅电解精炼时阳极是由粗铅除铜、锡后铸成的，用电解析出的阴极铅熔化制成始极片作阴极，电解液则为硅氟酸铅和硅氟酸的水溶液。电解时，将阴、阳极板按一定的极间距装入盛有电解液的电解槽中，接通直流电，铅自阳极溶解进入电解液，并在阴极放电析出。阳极中所含电位比铅负的金属如锌、铁、镉、钴、镍等，亦自阳极溶出，但一般不在阴极析出；电位比铅正的金属如锑、砷、铜、金、银等，很少进入电解液，而留在阳极泥中；电位与铅接近的锡，电解时与铅一道溶解并大部分在阴极上析出。所以，含锡较高的粗铅，须在电解前或电解后进行除锡。

电解产出的阴极铅，用水洗涤后进行熔化，并视所含杂质情况进行氧化精炼或碱性精炼以除净残留的锡、砷、锑然后铸成锭出售。小部分阴极铅熔化后制成始极片。残极去取出后，洗净附着的阳极泥，送往熔铅锅重新熔化铸成阳极板。为了降低阳极泥中酸、铅含量，阳极泥需经压滤、洗滤。滤后阳极泥送稀、贵金属回收工序，洗水经澄清后返回电解系统。

在正常情况下，由于阳极溶解速度通常大于阴极析出速度，以及少量铅化学溶解等原因，电解液中铅离子浓度逐渐升高，杂质铜、锑、锡、银、铋及氟离子浓度等均有所增加，故要定期对电解液进行净化和脱铅。目前国内多用玻璃丝、新鲜木炭、锯木屑、活性炭等作吸附剂来过滤电解液，以降低游离氟、阳极泥颗粒及胶质物体；采用石墨不溶阳极电积脱除积累的铅和杂质。

电解过程中的蒸发、滴漏夹带和某些化学反应，都会消耗一部分酸，因此须分班均匀地补充部分硅氟酸和一定量的洗液。

为了强化和改善铅电解工艺过程，沈治在试验的基础上采用周期反向电解进行生产。沈治周期反向电流电解的技术操作条件如下：

电流强度 12000A 电压250V

电流密度 178~230A/m2正向通电时间 60～120S

反向通电时间0.5～1.0S 槽电压0.45～0.6V

电解液温度37～45℃电解液循环速度 15～30L/min

同极中心距80.90mm 出槽周期阳极96h,阴极48h

电耗120～145kW.h/t 添加剂骨胶0.12kg/t,木质磺酸钠0.3kg/t

阳极成分%，Ph98.38~98.66,Sb0.564~0.727, Cu0.065~0.091,Sn0.0004,As1～1.4 ，Fe4~5, Ag0.001,Cu0.002氨基乙酸40.8～59.5。

生产实践表明，应用周期反向电解，当电解液含酸120～140g/L、含铅90～110g/L、电流密度160～180A/m2时，可获得结晶致密的阴极铅；极间短路减少，劳动强度减轻；消除了浓差极化，槽电压下降；电流效率稳定在93%以上。图1-1为铅电解精炼工艺流程实例

1.2原料

1.2.1化学成分

1）铅阳极含铅一般在95%～98.5%之间，含铅较低时（不小于80%），需在较低的电流密度下电解，方能获得高质量的阴铅极，且产量低，成本高。

2）铜阳极含铜应小于0.06%，超过此值，将导致阳极泥变得坚硬致密，使阳极钝化，阻碍铅的正常溶解，使槽电压升高引起杂质金属的溶解和析出。

3）锑锑是铅阳极中的一个特殊成分。电解过程中，锑在阳极表面上与铅形成铅锑合金网状结构，包裹阳极泥，使之具有适当的附着强度而不脱落。当阳极含锑小于0.3%时，阳极泥容易散碎脱落，导致贵金属损失严重，阴极铅质量不合格。含锑过高又会使阳极泥坚硬难于刷下；含锑3%～4%时，阳极泥极为坚硬，无法刷下，须手工铲下来，同时电解液中铅离子浓度下降使电解难以正常进行。生产中阳极含锑一般控制在0.4%～0.8%。

4）砷阳极中砷的含量一般不大于0.4%。砷和锡都具有增大阳极泥强度的效果。当Sb+As或Sb+Sn不小于0.5%时，阳极泥也不脱落。Sb+As大于1%时，也会使电解液中的酸、铅下降。

5）锡阳极中含锡小于0.01%时，可获得合格的阴铅极。理论上电解时锡应全部溶解，并在阴极上析出。实际生产中，当阳极含锑为0.4～0.6%时，仅有32～40%的锡在阴极析出。

若采用阴极铅碱性精炼副产锡酸钠和从阳极泥中回收锡的工艺流程，就可以不限制阳极铅中毒锡含量。

表1-1为阳极铅化学成分实例

表5-1铅阳极化学成分实例，%