常规铅电解精炼的电极过程

冶金机械设备常规铅电解精炼的电极过程

常温下，盐酸和硫酸只能与铅的表面作用，形成几乎不溶解的氣化铅和硫酸铅表面薄膜；用硝酸或醋酸溶液进行的铅电解精炼时，不能产出密实块状的铅沉积物，而且采用硝酸电解液电解时，一部分硝酸根会在阴极上还原成氮化物。1901年，贝茨采用硅氟酸溶液作电解液进行粗铅电解精炼实验并获得成功。1903年，以硅氟酸和硅氟酸铅混合溶液作电解液的贝茨法铅电解精炼技术被用于工业生产。

硅氟酸对铅的溶解度大，电导率较高，稳定性也较好，价格相对较低，是其在铅电解精炼中得到应用的主要原因。在铋和锡的电解精炼中也采用硅氟酸型电解液。铅电解精炼时的电化学体系是：阳极为粗铅，阴极为纯铅，电解液主要含有PbSiF6和H2SiF6。电解精炼的总反应为：Pb(粗)—Pb(纯）。

A阳极过程

铅电解精炼的阳极是待精炼的粗金属（来自火法精炼），这是一种含杂质的可溶性阳极，电解时阳极上可能发生的主反应。

B阴极过程

电解液中，能在阴极上放电的阳离子只有Pb2+和IT。铅在阴极上析出的标准电极电位为-0.126V，氢离子放电析出氢气的标准电极电位为0。在氢离子和铅离子的活度都近似等于1，电流密度为100~200A/m2的铅电解精炼条件下，铅析出的超电压很小，而氢析出的超电压却很大，约为1.0V。

即氢在阴极上的析出电位要比铅负得多。因此，在正常的铅电解精炼过程中，阴极上只有Pb2放电析出金属铅，它与发生在阳极的反应恰好是一对可逆反应。而氢则不可能在阴极上析出。

C杂质的行为及分离杂质的原理

粗铅阳极中含有多种杂质，按其在电解过程中的行为可分为三类：

(1)标准电极电位比铅负的元素。如Zn、Fe、Cd、Co、Ni，基本上均能与铅一起从阳极上溶解进入电解液。然而，正是由于这些杂质的析出电位比铅负得多，所以，基本上不会在阴极上析出而留在电解液中。

(2)标准电极电位比铅正的元素。如As、Sb、Bi、Cu、Ag、Au，电解时基本上不溶解而留在阳极泥中。其中Cu、Ag、Au这三种金属杂质的标准电极电位比铅正得多，可以认为它们完全不溶解；然而，当电流密度较高、阳极泥层较厚的情况下，这些杂质（特别是As、Sb、Bi)会有少量溶解进入电解液。由于它们的析出电位比较正，便很容易在阴极上放电析出。在正常电解条件下，这些杂质在电解液中的浓度很低，在阴极上以极限电流密度放电析出。中国冶金行业网

(3)标准电极电位与铅接近的元素。如Sn，从理论上讲，它能同铅一起溶入电解液。然而，实际上锡并不完全溶解，而是有一部分会留在阳极泥中。这可能是锡与一些金属能形成金属间化合物而使放电电位升高所致。与铅一道进入电解液的杂质锡，由于其析出电位与铅接近，能与铅一起在阴极上析出。如果电解液锡含量过高，则必然导致阴极铅含锡过高。