刘金铭，粟明辉，刘可人，张剑锋，欧亚晖，杨跃新

(郴州市金贵银业股份有限公司，湖南郴州 423038)

某厂电解铅生产线是以处理该厂底吹炉、侧吹还原炉(或鼓风炉)自产的粗铅为主，同时外购部分粗铅作为补充。而外购粗铅往往含铅不稳定，杂质成分高，在生产过程中若控制不当就会影响电铅的产品质量，甚至会威胁生产的进行。该厂外购了一批高铋粗铅，在处理这些粗铅时，通过严格控制工艺技术条件，加强生产过程的操作管理，取得良好的效果，不仅电铅质量好，且高效地回收了粗铅中含有的有价金属。

1 高铋粗铅成分及技术处理方案

该厂外购一批高铋粗铅，铅品位只有60%左右，铋含量高达30%，且金、银含量相对较高，同时含有少量的铜、锑，其具体成分见表1。

表1 高铋粗铅主要成分

这种高铋粗铅如果单独电解处理，因铅品位低，铋、锑等杂质金属含量高，铅阳极板发脆，生产过程中易发生断板现象;电解过程阳极泥厚实致密难以洗刷，这将导致电解产量低、电耗高，析出铅和电铅质量都难以保证，甚至影响到电解生产的进行。

为了避免上述现象的发生，同时使高铋粗铅尽快得到处理，在生产出合格电铅的情况下，高效快速回收其中的有价金属，该厂提出以下的技术方案。

1.1 合理搭配粗铅，控制阳极板成分

根据电化学理论，Sb、As、Bi、Cu、Ag、Au 等金属的标准电极电位都要比Pb正，这些金属很少进入电解液中而留在阳极泥中。当阳极泥脱落，这些杂质将被带入电解液中，并随着电解液的流动夹杂于阴极析出铅中，对电铅质量影响很大。因此，必须适当控制铅阳极中这些杂质的含量。

该厂自产的粗铅中铅含量为95%左右，含铋量为0.6%以下，锑含量0.5% ～3.0%。因此，将外购的高铋粗铅与该厂自产的粗铅合理搭配使用，经初步精炼后再浇铸成阳极板，控制阳极板中铅含量85% ～90%，铋含量7% ～10%，锑 +砷小于3%。尽管进行了搭配和控制，但阳极板中铅品位仍较低，铋含量高，属于高铋铅阳极板。

1.2 适当降低电流密度和产量，保证析出铅质量

该厂粗铅电解精炼正常生产时，采用的电流密度为180～200 A/m2。高铋铅阳极板进行电解时，电解液中铅离子浓度下降，槽电压升高。在高电流密度的条件下，电解液中杂质金属离子将会与铅离子一同在阴极析出，造成析出铅中杂质含量超标。因此，高铋铅阳极板电解时，适当降低电流密度，电流密度控制为110～120 A/m2，即采用低电流密度电解生产，以保证析出铅的质量。

1.3 及时补充电解液中铅离子浓度，保证电解液成分

根据实践经验，当铅阳极板含铅太低时，电解过程铅离子浓度会逐步降低，为了保证电流效率和电解生产的稳定进行，应当及时补充电解液中铅离子浓度及硅氟酸浓度，稳定电解液成分，保证电解液中Pb2+浓度60～100 g/L，游离硅氟酸浓度80～120 g/L，硅氟酸总量为120～200 g/L。

1.4 加强阳极板洗刷工作，保证电解生产顺利进行

阳极板中铅品位低，阳极泥率将大大增加，而阳极泥中的杂质金属对阳极泥的性质有极大影响，因而影响电解的正常进行。

阳极泥中锑对阳极泥层的结构和性质也有重要影响，锑在阳极表面上与铅形成铅锑网状结构，包裹阳极泥，避免阳极泥从表面脱落。但是，粗铅中含锑过高，会使阳极泥变硬，给阳极泥洗刷带来困难。

阳极泥中铋含量高，阳极泥成块状且坚硬，阳极泥紧紧粘附于阳极板上，当阳极泥层较厚时，洗刷机组无法将阳极泥从残极中洗刷下来。

高铋铅阳极板电解时，杂质含量高，阳极泥率增大，阳极泥层厚度增加，阻碍阳极区铅离子的正常迁移，造成槽电压升高，直流电耗增加，电流效率降低。如果在一个正常电解生产周期(3～4 d)洗刷一次，既影响电解生产，而残极板上阳极泥已无法采用洗涤机组进行洗刷。因此，为了保证生产的顺利进行，增加阳极板的洗刷频次，每天将阳极板洗刷一次，使阳极板上的阳极泥保持在较薄的状态，以提高电解电流效率。

1.5 加大火法精炼强度，深化除杂效果

高铋阳极板电解时，产出的析出铅中含有少量金属杂质，如砷、锑、锡等，特别是锑的含量可能超过国标1#电铅的质量标准，因此必须进行最终的火法精炼除去这些杂质。

该厂采用以硝酸钠做氧化剂，用烧碱作为造渣剂，加入电铅锅中，充分搅拌，由于砷、锑、锡对氧的亲和力强，能生成稳定的比重小而不溶于铅液的砷酸钠、锑酸钠和锡酸钠等，达到析出铅精炼的效果，产出合格电铅，主要基于如下化学反应:

2Sb+4NaOH+2NaNO3=2Na3SbO4+N2↑+2H2O

2As+4NaOH+2NaNO3=2Na3AsO4+N2↑+2H2O

5Pb+2NaNO3+8NaOH=5Na2PbO2+N2↑+4H2O

2Sb+5Na2PbO2+2H2O=2Na3SbO4+4NaOH+5Pb

2 方案的实施情况及问题处理

2.1 铅阳极板

该厂通过将自产粗铅与外购高铋铅合理搭配使用，经初步火法精炼后，铅阳极板都达到了生产技术方案的要求，其具体成分见表2。由于该阳极板属于高铋高锑阳极，为了防止断板掉极，在浇铸阳极时适当加厚1～2 mm，并且要求阳极板厚薄均匀，表面光滑平整。

表2 高铋铅阳极板主要成分 %

2.2 电解液问题

由于阳极板中铅品位低，杂质高，阳极板上溶解的铅量少于阴极上析出铅量，造成电解液中铅离子贫化，浓度不断降低。因此，必须及时补充电解液中的铅离子。该厂采用硅氟酸来溶解黄丹，造新电解液，再将新液加入到电解液循环槽中，并增大电解液循环量，使电解液中的铅离子均匀稳定，各项指标都达到技术方案的要求。

2.3 阳极泥洗刷问题

阳极泥的洗刷是处理高铋铅的一个棘手问题。阳极板铋、锑等杂质高，造成电解后产出的阳极泥中铋、锑等成分高，使阳极泥表面的附着性增强，形成网状结构，使阳极泥变得坚硬和致密。尽管按技术方案要求，改变原有的操作制度，采用每天洗刷的方式，即每天将阳极板吊出，送入洗刷机组进行洗涤，但洗刷机还是不能很好的将阳极泥从残极上洗刷下来，有时需要反复的洗刷才能把阳极泥洗下来，洗刷干净后的阳极板继续电解，直至达到电解周期。一个电解周期出槽后，残极板阳极泥先用洗刷机反复洗刷，未洗刷干净残极板，采用人工的方式，将阳极泥从残极板上铲洗干净。

2.4 析出铅的质量问题

高铋阳极板经过电解精炼后，产出的析出铅从外观看与正常粗铅电解产出的析出铅基本无异，表面平整光滑致密，但其化学成分则有一些波动，具体成分见表3。

表3 析出铅的主要成分 %

从表2中可以看出析出铅的主成分和部分杂质含量都达不到国家1#铅锭标准，主要是砷、锑含量超标，这可以通过最终火法精炼来解决。按照技术方案的要求，在电铅锅中加入硝酸钠与烧碱进行氧化精炼除杂，通过充分搅拌，析出铅中砷、锑、锡等杂质被氧化，形成砷酸钠、锑酸钠等渣，浮于铅液表面，将渣捞去，铅液浇注成型，得到最终的合格铅锭。

3 技术方案实施结果考核

把该厂电解车间一个工段处理高铋铅20 d的生产情况进行考核。

产量情况:该工段有180个电解槽，每槽装阴极片、阳极片36/35片，正常电解生产每月可产出电铅3 000 t。这次处理高铋铅，20 d共处理高铋铅430 t，同时搭配使用的自产粗铅约1 150 t。20 d共产出电铅1 250 t，电铅产量达到正常产量的62.5%。

质量情况:按上述技术方案实施电解产出的析出铅，其杂质含量略高于正常粗铅电解，主要砷、锑含量较高，但析出铅经过合理搭配和最终火法精炼，浇注成电铅，质量全部达到1#铅锭的要求。

主要技术指标情况:按该技术方案实施，高铋铅电解的电流效率为92%，电铅直流电消耗为100 kWh/t，这些指标与正常粗铅电解指标相近。铅、金、银的回收率达99.5%以上，铋、锑的回收率分别为98.12%和96.85%。

其它方面情况:近20 d的生产，除产出合格电铅1 250 t外，还产出铅阳极泥250 t(干重)，阳极泥中金、银、铋、锑等有价金属含量高，直接送入贵金属车间，可回收黄金8 kg，白银7 t，铋金属量 130 t，锑金属量40 t，回收的金属价值达数千万元，远超过同期产出的电铅价值。

4 结论

该厂的粗铅，经过与含铋较高的粗铅合理搭配和初步火法精炼，产出含铋低于10%的铅阳极板，这种阳极板仍是高铋铅，在电解精炼时，通过采用低的电流密度，合理调控电解液的成分，加大阳极泥洗涤频次和加强电解槽面管理，做好最终火法精炼，完全可以产出合格电铅，技术经济指标也比较理想。尽管在电解产能方面有所降低，但稳定了生产过程，快速地回收了高铋铅中的金、银、铋、锑等有价金属，获得了良好的经济效益。通过本次生产实践，解决了高铋铅电解生产的一些技术难题，找到了一种处理高铋粗铅的工艺方法，也为日后处理类似的生产问题提供了可借鉴的经验。

［1］ 张乐如.现代铅冶金［M］.长沙:中南大学出版社，2013.266－279.

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