铅电解精炼的基本原理
铅冶炼技术线试题库及答案
铅冶炼厂生产技术线竞聘上岗试题1、填空题1）粗铅生产普遍采用（烧结焙烧－鼓风炉还原熔炼）工艺，它具有工艺稳定可靠、对原料适应性强等优点，具有流程长、（返料多）、能耗高等缺点。
2）粗铅生产的原料有（方铅矿）、白铅矿以及再生铅物料等，（废蓄电池）是最主要的再生铅物料。
3）我厂烧结焙烧采用带式烧结机，烧结焙烧的两个目的是：（硫化物氧化）、颗粒状物料（熔结成块）。
4）我厂返粉制备时进行了四段破碎，分别是单轴破碎、（齿辊破碎）、波纹辊破碎、（光辊破碎）。
5）返粉润湿冷却时，依次形成吸附水、（薄膜水）、（毛细水）、重力水，重力水在以返粉为核心的制粒过程中是有害的。
6）我厂鼓风炉采用无炉缸（铅渣连续排放）技术，罗依排放器采用了（铅封）原理。
7）铅鼓风炉大致可分为五个区域，即预热区、（还原区）、（熔化区）、风口区、炉缸区。
风口区又可分为（氧化带）、（还原带）。
8）铅鼓风炉渣中最强的碱性氧化物是（CaO），它能降低炉渣密度，当其含量超过熔解度的极限时，会造成炉渣（熔点）大幅度提高，使燃料消耗增加，生产率降低。
9）焦炭在铅鼓风炉内的反应过程为：下移的赤热焦炭与空气中的氧发生发生氧化燃烧生成（CO2），它遇到赤热焦炭时，又被还原为（CO），它是铅鼓风炉熔炼的主要（还原剂）。
10）我厂采用（烟化炉烟化）法处理铅鼓风炉渣，生产过程中普遍使用（烟煤）做燃料。
11）烟化炉吹炼过程的主要影响因素有：（温度）、燃料和送风量、炉渣成分、（熔池深度）。
12）烟化炉吹炼的实质是（还原挥发过程），即把粉煤和空气的混合物鼓入烟化炉的熔渣内，使铅、锌化合物还原成铅、锌蒸气，它们在炉子上部空间和烟道系统与空气或炉气作用，生成（PbO）、（ZnO）。
13）我厂烧结焙烧烟气采用动力波净化－托普索制酸技术进行无害化处理，动力波净化以水作为洗涤液，气、液相撞后形成高速湍动的（泡沫区）实现（气－液）两相之间的传热、（传质）等过程。
14）WSA制酸过程中使用能降低（反应活化能）的钒催化剂，它以（V2O5）作为活性组分，以碱金属如钾钠等的硫酸盐作为助催化剂，助催化剂使钒酸盐（熔点）降低，从而增大催化剂的活性。
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。
炼铅工艺技术
炼铅工艺技术炼铅是一种将铅从铅矿中提取和精炼的工艺过程。
炼铅工艺技术涉及到研磨、浮选、炉烧等多个环节，下面将详细介绍炼铅工艺技术。
首先，炼铅的第一步是研磨。
铅矿石需要经过研磨，以便将其细分为较小的颗粒。
这样可以增大表面积，有利于后续工艺的进行。
常用的研磨设备有球磨机和立式磨。
接下来，是浮选。
浮选是将矿石中的有用矿物与杂质分离的过程。
浮选的原理是通过物理和化学方法，使有用矿物颗粒悬浮在浮选液中，而将杂质颗粒沉降在底部。
浮选液一般是水和各种化学试剂的混合物。
炉烧是炼铅过程中关键的环节之一。
经过研磨和浮选的铅矿石被送入炉烧炉中进行加热处理。
炉烧分为两个阶段，即干燥和煅烧。
干燥是将矿石中的水分和挥发性物质去除，以便进一步处理。
煅烧是将矿石中的硫和其他化学物质进行脱除，以减少对后续工艺的影响。
通常使用的炉烧设备包括回转窑和炉瓶等。
在煅烧之后，是提取精铅的阶段。
精铅是指提炼过程中从原料中提取出的纯度较高的铅。
提取精铅的方法有多种，常用的包括火法和湿法。
火法是将煅烧得到的铅矿石与焦炭在高温下进行反应，通过还原方法获得精铅。
湿法是将矿石浸泡在化学溶液中，通过化学反应，得到精铅。
最后，是对精铅进行精炼和冶炼。
精铅经过精炼和冶炼处理后，可以得到高纯度的铅。
精炼是将精铅与其他杂质进行分离的过程，常用的方法是电解和蒸馏。
电解是将精铅溶解在电解液中，通过电流作用将杂质从铅中分离出来。
蒸馏是将精铅加热蒸馏，使不同沸点的杂质得到分离。
炼铅工艺技术的发展使得铅的提取和精炼变得更加高效和环保。
炼铅过程中严格控制各个环节的操作参数，可以有效降低能耗和减少污染物排放。
同时，炼铅技术还可以通过回收和再利用铅资源，减少矿石开采的需要，达到可持续发展的目标。
总之，炼铅工艺技术涉及到研磨、浮选、炉烧、提取精铅和精炼冶炼等多个环节。
通过优化每个环节的操作和技术手段，可以实现高效、环保的铅炼制过程，为社会经济发展做出贡献。
电解铅生产过程
电解铅生产过程电解铅生产过程是从铅矿石中提取铅物质的一种方法。
铅是一种有用的金属，广泛应用于建筑、汽车和电子工业等领域。
电解铅生产过程基于铅矿中的氧化铅或硫化铅，将其转化为可用的，可在其他行业使用的铅。
整个电解铅生产过程分为以下几个步骤：1. 矿石准备铅矿一般包含铅硫化物（例如，黄铅矿，铅辉矿）和氧化铅矿（例如，铅矾石）。
在矿石准备阶段，这些矿物将被粉碎和磨碎，以使它们更容易处理。
2. 熔炼过程接下来，铅矿物被加热以达到高温，并与碳反应产生金属铅。
这个步骤通常被称为熔炼。
在这个过程中，发生以下反应：PbS (s) + 2 C (s) → Pb (l) + 2 CO (g)矿物中的硫化物被氧化成二氧化碳，并通过熔融的金属铅熔体底部排出。
铅熔体通常包含其他杂质，例如硫和铜。
这些杂质需要被从熔体中除去，以达到高纯度。
这一步骤通常被称为精炼。
在这个过程中，熔体被放在电解槽中，并通电。
这将使锡和铅产生反应，并形成锡酸盐，锡酸盐会被吸附并熔融到阳极。
在这个过程中，杂质被氧化并从液体中分离出来。
4. 电解过程接下来的步骤是电解过程。
阳极和阴极之间浸泡在一个叫做电解质的液体中。
在铅质阳极上，铅被氧化成二价铅离子，并在电解质中溶解。
在阴极上，铅离子还原成金属铅，以形成滑铅。
这个过程的反应式为：电化学反应需要通过电池供电以维持，并且必须以精确定量的方式进行，以确保制造的铅达到所需的质量和纯度。
5. 熔铸在电解结束后，所制造的滑铅会被熔化并注入模具中，以形成生产所需的铅产品。
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。
铅冶炼中的火法冶炼与电解冶炼
精炼
将粗铅进行精炼处理，去除其中的杂质，得 到纯度较高的精铅。
火法冶炼的特点
01
02
03
生产效率高
火法冶炼具有较高的生产 效率，能够大规模地生产 铅金属。
适用范围广
火法冶炼适用于各种类型 的铅矿石，尤其是低品位 和高难度的矿石。
环境污染大
火法冶炼过程中会产生大 量的废气、废水和废渣， 对环境造成较大的污染。
在资源条件方面，如果铅矿品位较高且矿石中杂质较少，电 解法是更好的选择，因为它可以提供更高纯度的产品。相反 ，如果铅矿品位较低或矿石中杂质较多，火法冶炼可能更适 合，因为它能够更有效地从矿石中提取铅。
根据环保要求选择
火法冶炼过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物， 对环境造成较大的污染。相比之下，电解法在生产过程中 产生的废弃物较少，对环境的影响较小。
03
火法与电解法炼铅的比较
资源利用率比较
火法炼铅
火法炼铅工艺利用了铅锌矿中的有价元素，通过高温熔炼得到粗铅，再经过一 系列的精炼过程得到纯铅。由于火法炼铅过程中无法有效分离锌和铅，因此资 源利用率相对较低。
电解冶炼
电解冶炼工艺通过电解方式将阳极泥中的铅氧化物转化为硫酸铅，再通过还原 熔炼得到纯铅。该工艺能够有效地分离锌和铅，提高了资源利用率。
在能源供应紧张或能源价格较高的地区，电解法则可能成为更经济的选择。此外 ，对于一些可再生能源丰富的地区，如水电丰富的地区，使用电解法进行铅冶炼 可以充分利用可再生能源，降低生产成本。
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环保友好
为降低生产过程中的环境污染，电解法炼铅技术正不断改进，以减 少废水和废气排放，同时加强对有价金属的回收利用。
多元化产品开发
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。
铅火法精炼工艺流程
铅火法精炼工艺流程引言铅火法精炼是一种常用的铅精炼工艺，主要用于从含铅原料中提取出纯净的铅金属。
该工艺流程包括矿石预处理、浸出、电解、蒸馏和精炼等步骤。
本文将详细描述铅火法精炼的工艺流程及其各个步骤。
工艺流程1. 矿石预处理将含有铅的矿石经过选别和破碎等预处理工序，使其达到适合进一步处理的状态。
这些预处理操作包括： - 选别：将原料中的杂质和非铅成分进行分离，通常采用重力选别或浮选等方法。
- 破碎：将原料矿石通过机械设备进行粉碎，以增加表面积，便于后续的浸出过程。
2. 浸出浸出是将含有铅的原料与酸性溶液接触，使得铅离子溶解到溶液中。
这个步骤通常包括以下几个阶段： - 研磨：将经过破碎的矿石进一步细磨，以增加浸出的效率。
- 浸出槽：将研磨后的矿石与酸性溶液在浸出槽中进行反应。
常用的酸性溶液包括硫酸、盐酸等。
- 过滤：将浸出后的溶液与固体残渣进行分离，通常采用压滤或真空过滤等方法。
3. 电解电解是将铅离子从浸出溶液中还原出铅金属的过程。
具体步骤如下： - 净化：将浸出溶液中的杂质去除，以减少对电解质和阴极产生不良影响。
常用的净化方法包括气泡浮选、沉淀和过滤等。
- 电解槽：将经过净化的溶液放入电解槽中，使其成为电解质，并设置阳极和阴极。
- 电流通入：通过外部电源使阳极和阴极之间产生电流，铅离子在阴极上还原成铅金属，并在阳极上发生氧化反应。
4. 蒸馏蒸馏是为了进一步提纯铅金属，去除残留的杂质和其他有害成分。
具体步骤如下：- 粗蒸馏：将电解得到的铅金属进行粗蒸馏，常用的蒸馏方法包括真空蒸馏和气体推动蒸馏等。
- 中间处理：将粗蒸馏产生的副产物进行处理，以回收其中的有价值的金属或化合物。
- 精细蒸馏：将经过粗蒸馏后的铅金属再次进行精细蒸馏，以提高其纯度。
5. 精炼精炼是为了进一步提高铅金属的纯度和质量，并去除残留的杂质。
具体步骤如下：- 精炼炉：将经过精细蒸馏后的铅金属放入精炼炉中进行加热。
常用的精炼炉包括反射式电弧炉、感应熔炼炉等。
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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=Pb
2H++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：
1
Pb2+浓度控制在
2
3
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。
在两极的毛面，往往会存在一些突出部分，也会造成局部电力线密集而使阴极结瘤。
5、电解液循环
含铅离子浓度高，其差可达10-15g/L
6
7
量的氢气，所得产品是松软海绵状的，而电流密度很小时，阴极上沉积出分散的粗粒结晶产物，因此电流密度应控制在一个好的范围。
8、电解液中的杂质浓度
当电解液含Cu、Ag、Sb等杂质过高，或电解液混浊时，会导致瘤状结晶产生，它们大多是围绕着粘附在阴极表面的阳极泥小点而生长，电解液严重混浊时，会使
阴极表面长满疙瘩，且呈暗黑色，当阴极局部结晶呈现暗色，表示杂质析出，若边缘出现黑色幅带，这可能是电极重溶(不导电)所致。
9、周期反向电流
采用周期反向电流电解时，所获得的阴极析出铅结晶比不反向电流电解时所获得的要好得多，其突出的优点是结晶致密，厚度均匀，表面平整。
电解精炼的主要技术条件的控制
一、电流密度：
Dk=I/S
(m2)
n片阴极，每片阴极宽为w
Dk=I/LW(2n-2)
度生产时，要获得较高质量的电铅和较低的电能消耗，必须创造以下条件：
1、提高阳极品位(含Pb≥98.5%)，并控制其有豁杂质的含量。
2、在阳极铅中保留适当As与Sb，使阳极泥有足够的附着强度。
3、确定合理的生产周期和阳极厚度，以保持阳极泥层适当的厚度和较低的槽电压。
4、适当地提高电解液中铅离子及游离硅氟酸的浓度。
(铅离子浓度100-130g/L)，游离酸：80-90g/L
5、适当加大电解液循环量(30L/槽，分钟)
6、提高电极外形质量，缩短极距。
7、采用较高的电解液温度。
(40-45℃)
铅电解精炼的电解液是硅氟酸与硅氟酸铅的水溶液，铅在电解液中呈二价离子
骨胶分解产物氨基乙酸的浓度。
0.7-1倍。
电解液成份一般依据下列原则进行控制：
1、控制电解液含铅在一定范围。
2、控制游离硅氟酸浓度稍高一些。
3、在电解液成份控制范围内，铅、酸浓度应成比例的增减，尽量避免电解液成份剧烈的波动；成份突变会引起电解正常生产的失调，导致电流下降，析出铅结晶恶化。
4、控制杂质金属的浓度，尽可能地使之降低。
一般酸耗1.0-3.5kg/tpb，酸耗成本占加工费很大一部分，一般约10%，对铅电解来说，降酸耗具有很大经济意义。
降酸耗的措施是：
1、合理控制阳极成份。
2、合理控制电解液的含酸量，可高些但不能太高。
3、控制适当的电解液温度。
4
少到最大程度。
5。