铅电解精炼的工艺控制
铅电解精炼的基本原理
精心整理一、铅电解精炼过程的电极反应铅电解精炼时属于下列的电化学系统阴极电解液阳极Pb(纯)PbSiF6.H2SiF6.H2oPb(含杂质)由于电解液的电离作用，形成Pb2+、H+阳离子和SiF62-、OH-阴离子：PbSiF6=Pb2++SiF62-H2SiF6=2H++SiF62-H2o=H++OH-极，阴离子奔向阳极，电解液中的阴离子2+和H+(即电极反应)Pb—2e=Pb2+反应，而不发生OH-和SiF62-离子的放电。
在阴极上，有可能发生Pb2+和H+的放电反应：Pb2++2e=Pb2H++2e=H2在正常的电解条件下，只发生Pb2++2e=Pb反应，而不发生2H++2e=H2反应。
综上所述，铅的电解精炼主要电极反应为：在阳极上：Pb-2e=Pb2+(氧化，进入电解液)在阴极上：Pb2++2e=Pb(还原在电极上析出)显然，在电解过程的进行中，阳极会逐渐溶解变薄，阴极则会因金属Pb的析出而逐渐变厚，阳极泥层的增厚会使槽电压变高，过高的槽电压会导致电化序在铅以下的杂质金属溶解，并在阴极上析出，因此阳极泥的厚度必须加以控制。
的纹路，呈铅灰间白色，并有金属光泽。
阴极的结晶受下列因素的影响：1Pb2+浓度控制在23加入添加剂，在电极上吸附时，使得界面反应的不可递性增大。
结晶过电位增大，为形成数目众多且尺寸小的晶核创造条件，添加剂是使铅电解精炼得以正常进行的极重要因素。
加入胶质添加剂大大地改善了阴极的结晶状态，能对任何原因造成的阴极不规则结晶起到不同程度的抑制作用。
析出铅的强度也与电解液含胶量有关，胶多则硬少则软。
为了使添加剂获得最好效果，一般采用胶合添加剂，其种类和配比一般需要通过实验确定。
4、电力线分布电力线集中处结晶变坏，阳极边缘常因电力线密集而出现树枝状或羊齿状结晶。
为消除此状，通常阴极尺寸作得比阳极稍大，电解生产操作中，若阴极和阳极的位置没有对正，也会造成局部电力线密集，而产生上述现象。
铅电解精炼的基本原理
铅电解精炼的基本原理集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-一、铅电解精炼过程的电极反应铅电解精炼时属于下列的电化学系统阴极电解液阳极Pb(纯)PbSiF 6.H 2SiF 6.H 2oPb(含杂质)由于电解液的电离作用，形成Pb 2+、H +阳离子和SiF62-、OH -阴离子：PbSiF 6=Pb 2++SiF 62-H 2SiF 6=2H ++SiF 62-H 2o=H ++OH -由电化学系统分析，当通入直流电后，各种离子将作定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子奔向阳极，电解液中的阴离子SiF62-、OH -向阳极移动，阳离子Pb 2+和H +向阴极移动，与此同时，在电极与电解液的界面上，发生相应的电化学反应(即电极反应)，在阳极上可以进行下列反应：Pb -2e =Pb 2+2OH —2e=H 2O+1/2O 2SiF 62-—2e=SiF 6同时，SiF 6+H 2o=H 2SiF 6+1/2O 2实际上，在正常的电解条件下，只发生Pb —2e=Pb 2+反应，而不发生OH -和SiF 62-离子的放电。
在阴极上，有可能发生Pb 2+和H +的放电反应：Pb 2++2e=Pb2H ++2e=H 2在正常的电解条件下，只发生Pb 2++2e=Pb 反应，而不发生2H ++2e=H 2反应。
综上所述，铅的电解精炼主要电极反应为：在阳极上：Pb-2e=Pb2+(氧化，进入电解液)在阴极上：Pb2++2e=Pb(还原在电极上析出)显然，在电解过程的进行中，阳极会逐渐溶解变薄，阴极则会因金属Pb的析出而逐渐变厚，阳极泥层的增厚会使槽电压变高，过高的槽电压会导致电化序在铅以下的杂质金属溶解，并在阴极上析出，因此阳极泥的厚度必须加以控制。
正常的阴极是平滑致密的，沿阴极长度方向存在着明显的宽约1-1.5mm的纹路，呈铅灰间白色，并有金属光泽。
不正常的阴极结晶呈海绵状，疏松粗糙且发黑色，有时长树枝毛刺，或圆头粒状、瘤状的疙瘩。
铅电解过程中杂质的行为及控制
万 方数据
１４
湖南有色金属
第１７卷
留在阳极泥中。若进入电解液中，会在阴极析出。 但此类杂质在火法初步精炼时可以控制。如图１、 图２所示。
状态存在。电解液中含有微量的银可能由悬浮的辟 极泥带人。槽电压或电流密度增高，阴极的含银量功 随之增加，在槽电压不高和阳极泥强度适当时，阴榜 含银可以降低到８×１０“％以下。 另外，电解液中加人木质磺酸钙后，增大了电角 液粘度，在循环过程中易产生泡沫，能吸附部分悬浮 的阳极泥而浮在电解液表面，捞渣除去。木质磺酸钙
≤Ｏ．００３ ≤０．００２ ８ ≤Ｏ．ｏｏｌ ２ ０．０２８
表２铅阳极泥成份
％
表４
与Ｐｂ２＋平衡共存时杂质的浓度
２铅电解过程中杂质的行为
铅电解精炼时所使用的阳极板，除含有铅外，还 含有２％左右的杂质金属，详见表３。
表３ 铅阳极板化学成份
％
这类杂质在铅电解过程中与铅一道从阳极溶解进入 这些杂质在电解时的行为主要决定于其标准电 极电位和他们在电解液中的浓度，列于表４。 现将铅阳极板中杂质分三类加以讨论：
有色金属学报，１９９７，７（２）．
该电流密度值就要析出砷化氢气体。中南大学与白 银有色金属公司共同开发的科研成果——控制阴极 电势电积法，已经在铜电解液净化的工业生产中得 到成功应用。该法具有脱砷能力高、无砷化氢析出的 优点。株冶可利用现行间断电积法脱砷的厂房及部
图ｌ
ｃｕ—Ｐｂ二元素平衡状态图
砷、锑在阳极板中的存在可使阳极泥的强度增 大，含锑量太低会导致阳极泥容易散碎而掉泥；含锑 量太高，阳极泥的强度将随之加大，难于从阳极刷 下，给电解操作造成困难；还会加速锡的溶解，降低 析出铅质量。电解中绝大部分砷锑进人阳极泥中，当 槽电压和电流密度升高和电解液中含游离的氟化氢 较多时，有少量的锑溶解并转入阴极。 图２杂质在铅中溶解度和温度的关系图
铅电解析出铅含银的控制
时，即可与Ｐｂ２＋同时在阴极放电析出。我公司电解液 ｇ／Ｌ左右，远远超过Ａｇ＋在 阴极析出的极限浓度，要想使析出铅含银降低，必须 使电解液中含银越低越好。实际生产控制Ａｇ＋浓度
＜ｏ．００１
ｇ／Ｌ，在铅阴极板中，Ａｇ不仅以单体金属存
在，而且还以固溶体或金属问化合物存在；在电解过 程中，阳极溶解，飘浮在电解液中，电解过程中机械 夹杂在析出铅中，析出铅含银升高。表２列出了阳极 板电解液含银和其它杂质及其析出情况。 表２阳极板电解液含Ａｇ和其它 杂质及其析出情况
即Ａｇ＋极限放电浓度＝１．２８×１０“３
计算表明，当电解液中Ａｇ＋＞１．２８×１０‘１３ 中Ａｇ＋实际浓度０．０００
５
４．２保证加入洗液的质量 在Ｐｂ电解过程中，电解槽面、溜槽、循环地槽电 解液的蒸发损失，及出装槽时，阴阳极带走电解液， 此外电解液中ＨｚＳｉＦ６的分解及某些副反应也会消耗 一部分酸。因此，必须及时补充洗液和新酸，保证体 积和酸浓度平衡，每天补充的洗液及加入电解循环 的液量，应根据电流密度的大小、产量、出装槽数量、 循环量及气候条件等因素而定。生产实践每日补充 的洗液约为电解液总循环量的２．５％。３．５％，在保 证充分循环量的前提下，洗液的加入应定时定量、均 匀加入，补充的洗液可以多次洗涤残极，使总Ｈ：ｓｉＦｅ 和Ｐｂ２＋浓度得到提高，同时，其杂质元素比电解液高 得多，如表３所示。因此，为保证电解液成份，洗液加 入之前要有足够的沉淀时间，一般要求补充的洗液
元素阳臀份峻絮字析帮份错
将使析出铅含银或其它杂质升高。
表３
电解液与洗液的成份
ｇ／Ｌ
４控制析出铅含银的途径
４．１
４．３提高残极洗刷效果
铅电解采用二次电解，阳极板装入电解槽经过
铅电解精炼的基本原理
铅电解精炼的基本原理铅电解精炼的基本原理一、铅电解精炼过程的电极反应铅电解精炼时属于下列的电化学系统阴极电解液阳极Pb(纯) PbSiF6.H2SiF6.H2o Pb(含杂质) 由于电解液的电离作用，形成Pb2+、H+阳离子和SiF62-、OH-阴离子：PbSiF6= Pb2++ SiF62-H2SiF6= 2H++ SiF62-H2o=H++ OH-由电化学系统分析，当通入直流电后，各种离子将作定向运动，阳离子奔向阴极，阴离子奔向阳极，电解液中的阴离子SiF62-、OH-向阳极移动，阳离子Pb2+和H+向阴极移动，与此同时，在电极与电解液的界面上，发生相应的电化学反应(即电极反应)，在阳极上可以进行下列反应：Pb-2e= Pb2+2 OH—2e= H2O+1/2O2SiF62-—2e= SiF6同时，SiF6+H2o= H2SiF6+1/2O2实际上，在正常的电解条件下，只发生Pb—2e= Pb2+反应，而不发生OH-和SiF62-离子的放电。
在阴极上，有可能发生Pb2+和H+的放电反应：Pb2++2e= Pb2 H++2e= H2在正常的电解条件下，只发生Pb2++2e= Pb反应，而不发生2 H++2e= H2反应。
综上所述，铅的电解精炼主要电极反应为：在阳极上：Pb-2e= Pb2+(氧化，进入电解液)在阴极上：Pb2++2e= Pb(还原在电极上析出)显然，在电解过程的进行中，阳极会逐渐溶解变薄，阴极则会因金属Pb的析出而逐渐变厚，阳极泥层的增厚会使槽电压变高，过高的槽电压会导致电化序在铅以下的杂质金属溶解，并在阴极上析出，因此阳极泥的厚度必须加以控制。
正常的阴极是平滑致密的，沿阴极长度方向存在着明显的宽约1-1.5mm的纹路，呈铅灰间白色，并有金属光泽。
不正常的阴极结晶呈海绵状，疏松粗糙且发黑色，有时长树枝毛刺，或圆头粒状、瘤状的疙瘩。
阴极的异常结晶不仅影响到它的质量，而是导致电流效率的下降。
铅电解过程中影响析出铅结晶的因素
铅 电解 过 程 中影 响析 出铅 结 晶 的 因素
王 宝 军
（ 中 冶 葫 芦 岛 有 色 金 属集 团有 限公 司 ， 辽宁 葫芦 岛 １ ２ ５ ０ ０ ３ ）
摘 要 ： 介 绍 了某 厂 铅 电解 过 程 如 何 改 善 析 出 铅 结 晶 状 态 。影 响析 出铅 结 晶 状 态 的 主要 因 素 有 电
阳极 板 中的其 他 金属 ： Ｚ ｎ 、Ｆ ｅ 、 Ｃ ｄ 、Ｃ ｏ 、Ｎｉ 等
电解 时 随铅一 道进入 溶液 ； Ｓ ｂ 、Ｂ ｉ 、 Ａ ｓ 、Ｃ ｕ 、 Ａｇ 、Ａｕ 等 电 解 时不 进 入 溶 液 而 残 留 在 阳极 泥 中 ； Ｓ ｎ ， 理 论
Ｈ。 Ｓ ｉ Ｆ 一２ Ｈ ＋ Ｓ ｉ Ｆ ｉ
世界 铅生产 总最 的 ８ ５ ～９ ０ 。单 纯 的 火 法 精 炼 生产 设备 简单 ， 生产 成 本 低 ， 但 劳 动条 件 差 ， 半 成 品 多， 且 回收处理 比较 困难 ， 处 理 高 铋铅 更显 得 困难 。 粗铅 精炼 目前 主要 还 是火 法 初 步 精炼 ， 再 进 行 电解 精 炼 的联合 法 。 某厂粗 铅精 炼方式 就是 采用 １ ９ ０ １年 Ａ、 Ｇ柏 兹 （ Ｂ ｅ ｆ ｓ ） 所 提 出 的， 用 硅 氟 酸 和硅 氟 酸 铅 的水 溶 液 作
在铅 电解 过 程 中 ， 电解 液 各 组分 在 溶 液 中离 解 成下 列各种 离 子［ ：
Ｐ ｂ Ｓ ｉ Ｆ 一Ｐ ｂ ＋Ｓ ｉ Ｆ ： 一
（ １） （ ２）
在正 常 的电解条 件下 ： 在 阳极 ： Ｐ ｂ 一２ ｅ ＝Ｐ ｂ 。 （ 进入 电解 液 ） 在 阴极 ： Ｐ ｂ ＋２ ｅ ：Ｐ ｂ （ 阴极 上析 出） （ ４ ） （ ５ ）
粗铅火法精炼过程中杂质控制的生产实践_周坚林2005 0.06%
作者简介:周坚林(1978-),男,助理工程师,主要从事有色金属冶炼技术管理工作。
粗铅火法精炼过程中杂质控制的生产实践周坚林(株洲冶炼集团有限责任公司,湖南株洲 412004)摘 要:从理论和实践两方面对粗铅火法精炼过程中的杂质控制进行了论述。
介绍了株冶的粗铅火法精炼工艺如何采取相应的杂质控制措施。
即使处理复杂原料,株冶的方法也可以把杂质含量降到电解要求的范围之内。
关键词:熔析除铜;加硫除铜;氧化除锡;加碱除砷、锑中图分类号:TF812 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2005)02-0017-03 株洲冶炼集团的铅系统于1959年投产,采用烧结焙烧※鼓风炉还原熔炼※火法初步精炼※电解精炼的工艺生产精铅。
原设计能力为年产粗铅4×104t ,年产电铅5×104t ,经过不断的技术改造和发展,现已成为能年产粗铅6.5×104t ,年产电铅9.5×104t 以上的国内铅冶炼大户。
其中由于自产粗铅不能满足电铅的生产,每年都要从外采购粗铅和1#铅作补充。
这样对粗铅火法精炼来说,成分就不再是单一的鼓风炉还原熔炼所产粗铅,也给粗铅火法精炼过程中杂质的控制带来难度。
粗铅火法精炼的目的就是通过将粗铅加温熔化,经熔析除铜、加硫除铜、氧化除锡和加碱除砷、锑等工艺,使铸型出来的阳极中的杂质含量达到铅电解的要求。
1 粗铅火法精炼的工艺流程粗铅火法精炼拥有5台75t 的熔铅锅,其中3台用于火法精炼,2台用于铸型。
粗铅经过火法精炼后,由2台直径7.2m 阳极铸型机铸成铅阳极板送往电解。
粗铅火法精炼过程中产生的浮渣由1台浮渣反射炉处理,产出的粗铅返回火法精炼。
具体流程如图1所示:2 杂质控制工艺理论在铅电解精炼过程中有很多杂质元素如铜、锡、砷、锑、铋等,它们的电位比铅高或与铅接近。
电位与铅接近的锡,电解时与铅一道溶解并大部分在阴图1 铅火法初步精炼工艺流程极上析出;电位比铅高的金属虽然大部分留在阳极泥中,但对电解电效却存在影响。
铅电解精炼工艺操作规程
铅电解精炼工艺操作规程铅电解精炼工艺操作规程一、操作前准备工作1. 检查电解槽及周围环境是否整洁，无杂物和水迹。
2. 检查电解设备是否运转正常，电流表、电压表、温度计等是否准确可靠。
3. 检查电解液的浓度、温度是否符合要求，必要时进行调整。
二、装料操作1. 检查铅料是否干净，无杂质。
使用前必要时进行预处理。
2. 向电解槽中逐步加入铅料，注意避免溅入电解槽外。
3. 保持电解槽内的铅料高度均匀，不得过高或过低。
三、运行操作1. 将电解槽连接至电源，并根据要求设置电解电压和电流。
2. 观察电解槽内电解液的变化，确保电流平稳，无异常。
3. 定期检查电解槽内铅料的状况，如有结块、积渣等情况及时处理或修正。
4. 保持电解槽内的温度稳定，必要时进行调整。
四、产物处理1. 检查电解产物是否符合要求，如有异常情况应立即进行排查和处理。
2. 定期清除电解槽内的产物渣滓，确保电解液流动畅通。
3. 对电解槽内的产物进行密封包装和储存，以免遭受外界污染。
五、设备维护1. 定期检查电解设备的运行情况，如有异常应及时维修或更换。
2. 保持电解设备的干燥和清洁，避免水分、杂质进入。
3. 对电解槽及周围设备进行定期的保养和维护，确保其功能完好。
六、环境安全措施1. 操作过程中应戴好防护眼镜、手套、口罩等个人防护装备。
2. 保持操作区域的良好通风，避免产生有害气体积聚。
3. 操作结束后，关闭电源并切断电解槽的电流，确保安全。
七、事故应急处理1. 在发生事故时，及时切断电源，立即采取相应措施进行救援。
2. 如有中毒、烧伤等伤害情况，应立即向医务人员求助并及时处理伤者。
3. 对事故原因进行调查分析，并采取相应措施防止再次发生。
以上即为铅电解精炼工艺操作规程，操作人员在操作过程中应严格按照规程进行操作，并时刻关注安全环保问题。
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铅电解精炼的工艺控制
(1)电解液。
以氢氟酸作为原料，加石英粉搅拌制成硅氟酸，质量浓度可达到350g/L，再加黄丹与硅氟酸反应制成硅氟酸铅。
不同工厂对电解液中铅和硅氟酸浓度控制的范围存在一定差异，另有少量从阳极溶解的杂质，如Zn，Fe、Cd、Co、Ni等。
为了改善阴极沉积物的电结晶结构，还要加入少量添加剂，如骨胶、木质素黄酸钠以及P-萘酚等。
一般来说，随电流密度的提高，电解液中铅和酸的浓度也应该相应增大。
(2)电解液温度。
电解液温度受电流密度、气温及散热状况等条件的影响，一般波动在30~45之间。
电解液温度的高低对其比电阻有较大的影响。
温度越高，电解液比电阻越小，但电解液蒸发损失增大，同时硅氟酸分解加快，消耗增加，又具有毒性。
但若温度过低，电解液导电性差，槽电压升高，电耗增大。
(3)电解液的循环。
为了使槽内电解液成分均匀、温度分布均匀，必须使电解液循环流通。
电解液的循环方式与铜电解精炼过程极为相似，一般采取上进液，下出液的循环方式，这样有利于悬浮的阳极泥颗粒沉降。
电解液循环速度决定于电流密度、阳极成分和阳极泥层厚度
(4)电流密度。
铅电解精炼的电流密度一般为140~230。
(5)同名极距。
同名极距通常在80~120mm范围内选取。
在电解过程中缩短同极距可提高单槽产量，降低槽电压；但极距过小会使短路增多，电流效率下降。
(6)阴极、阳极使用周期。
为了减少短路和提高电流效率，阴极使用周期不宜过长，一般为2~6d。
采用一次电解，阳极使用周期与阴极使用周期相同。
若采用二次电解，阳极使用周期为阴极使用周期的2倍。
大型工厂多采用二次电解。
中国冶金行业网
电解精炼时，阳极金属溶解、阴极析出金属。
然而，由于液相传质迟缓，使得阳极附近溶液中金属离子浓度增大，而阴极附近溶液中金属离子浓度却减小。
按照能斯脱公式，必然导致阳极的极化电位变正、而阴极的极化电位变负，这就是浓差极化产生的根本原因。
电化学极化主要决定于电极过程的本身性质。
电极反应是在电极与溶液界面间进行，可用电流密度来表示电极反应的速率。
在有色冶金的电解（电积）过程中，常常涉及到气体的电极过程，最为重要的是氢在阴极还原的电极过程和氧在阳极氧化的电极过程。