提高鉛電解回收率生產實踐

吳嘉菲，彭 濤，王光忠

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

隨著鉛冶煉企業增多，行業間競爭愈發激烈，利潤空間越來越小，因此提高鉛電解回收率，增加利潤率，成為各個冶煉企業急需解決的問題。

鉛陽極泥既是鉛電解段的產品，也是金銀冶煉段的原料。河南豫光金鉛股份有限公司將降低鉛電解陽極泥含鉛、含水量，提高鉛電解回收率作為企業增效的重要途徑。經過技術研究和優化改造，目前鉛電解陽極泥含鉛、含水均有明顯降低［1～3］。

1 現狀及存在問題

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠四車間2018年1月～2019年3月期間，實際生產陽極泥平均含鉛量為16%，平均含水量為30%。陽極泥含鉛越高，鉛的回收率也就越低，直接造成效益損失。同時，物料的重復處理也增加了后期冶煉費用，加大后續陽極泥提煉工藝難度。陽極泥含水過高造成后續陽極泥精煉的貴鉛爐噴爐，影響貴鉛爐的正常生產使用，增加后續工藝難度。

鉛電解陽極泥產出及洗滌工藝流程如圖1所示［4］。

圖1 鉛電解陽極泥生產洗滌流程圖

2 技術研究與管理優化

2.1 物料性質

高雜質粗鉛電解產生陽極泥含鉛在8%～20%之間，鉛在陽極泥中可能的存在形式見表1［1，2］。

表1 鉛在陽極泥中的存在形式及含量占比 %

2.2 降低電解陽極泥中含鉛量的工藝研究

1.根據粗鉛情況適當調整電解液中酸含量。由表1可以看出，陽極泥中鉛主要以硅酸鉛（PbSiO3）形式存在，占比將近一半。PbSiO3主要是由PbSiF6水解所得，水解反應平衡式如下：

由上式可知：H＋濃度可以抑制水解反應的發生。電解液中硅氟酸濃度一般為180～200 g／L，當粗鉛中含As、Sb、Bi等雜質較高時，電解產生的陽極泥厚度會增加，泥層內部H＋濃度降低，PbSiF6更容易發生水解，生成PbSiO3沉淀陽極泥中，致使陽極泥含鉛增多，因此，當粗鉛含雜質較多時，適當增加電解液中硅氟酸濃度，有助于降低陽極泥中鉛含量。當粗鉛含雜質較高時，經過多次現場試驗，得出不同硅氟酸濃度對陽極泥含鉛量的影響見表2。

表2 電解液中硅氟酸濃度對陽極泥含鉛量的影響

由表2可以看出，當粗鉛雜質較高時，適當增加電解液中的硅氟酸濃度為200～220 g／L，利于降低陽極泥中含鉛量。

2.攪拌罐中陽極泥漿化時間的選擇。陽極泥洗滌前，將鉛電解陽極泥導入漿化攪拌罐中，此時陽極泥為陽極殘極洗刷后的陽極泥與洗滌液的混合液，成分不均勻。經過一段時間攪拌漿化，陽極泥泥中可溶性鉛充分浸出至液中，待壓濾后，同濾液共同進入電解液循環系統，促進鉛的回收。其它變量條件保持不變的情況下，對 10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min六種不同漿化時間，各進行5組現場試驗，得出漿化時間對陽極泥含鉛量的影響見表3。

表3 攪拌漿化時間對陽極泥含鉛量的影響

根據表3可以看出，當漿化時間在40 min之前時，隨著時間增加，最終產出的陽極泥含鉛量逐漸降低，當漿化時間超過40 min之后，產出陽極泥含鉛量趨于穩定。

從生產及設備運行經濟成本考慮，最終控制陽極泥漿化時間為40 min。

3.洗滌溫度的選擇。根據浸出動力學可知，溫度越高，加速分子運動，促進擴散作用，有利于陽極泥中可溶性鉛的浸出。一般浸出溫度越高，浸出速度也越快，但會達到一定的極限，由于硅氟酸不穩定，在溫度超過60℃條件下易揮發或受熱分解［3］，因此洗滌陽極泥時鉛浸出率會先隨溫度的升高而上升，達到臨界溫度時又會下降，未洗滌陽極泥液中含一定量電解液，內含部分硅氟酸（H2SiF6），當溫度達到60℃時，硅氟酸受熱分解，生成SiF4和HF，HF易與溶液中鉛離子發生反應生產PbF2沉淀在鉛陽極泥中導致陽極泥含鉛升高，針對洗滌溫度與陽極泥含鉛的關系，進行五組試驗，結果見表4。

表4 洗滌溫度對陽極泥含鉛的影響

由表4可以看出，隨著洗滌溫度的升高，陽極泥含鉛量逐漸降低，當洗滌溫度達到60℃時，陽極泥含鉛量再次回升，因此得出，陽極泥洗滌溫度控制55～58℃左右較利于降低陽極泥中含鉛量。

2.3 降低陽極泥含水量的工藝研究

1.工藝改進、操作細化。洗滌過程打水量的選擇，根據浸出動力學可知，浸出時間越長，陽極泥中可溶性鉛浸出越徹底，陽極泥含鉛越低，理論上打水越多越利于降低陽極泥中鉛含量［4］。根據五組現場試驗，得出洗滌過程打水量對陽極泥含水量的影響見表5。

表5 打水量對陽極泥含水的影響

根據表5試驗數據可知，當打水量從零開始增加至2／3斗（該廠1斗水為3 m3）前，產出陽極泥含水量逐漸降低，當打水量控制2／3斗時，此時，濾板中陽極泥與水徹底混合均勻，洗滌充分，最終洗出陽極泥含水量達到最低。當打水量繼續增加時，濾板中陽極泥含水過盛，導致產出陽極泥含水量逐步增加。

綜合考慮產出陽極泥含鉛、含水量，同時保證目前生產的穩定進行，控制洗滌過程打水量為2／3斗即2 m3，較利于降低陽極泥含水量。

2.吹氣時間的選擇。陽極泥洗滌完畢，進行壓濾工作時，壓縮氮氣產生的氣體壓強會不斷擠壓濾餅，將其中水分擠出，目前該廠氮氣吹氣壓力一般控制在0.5～0.7 MPa，針對吹氣時間對陽極泥含水量的影響，現場進行多次試驗，結果見表6。

表6 吹氣時間對陽極泥含水量的影響

由表6可知，當吹氣時間在30 min之前隨著時間增加，產出陽極泥含水量逐漸降低，當吹氣時間超過30 min以后，陽極泥含水量趨于穩定，綜合考慮生產成本等因素，控制濾餅吹氣時間為30 min，較利于降低陽極泥含水量。

3.規范操作。濾板打開前，先將壓濾機壓緊油缸微微松開，待濾布上殘留的水落入存液斗中至無明水滴下時再松開濾板，開始放泥作業，以防止水直接落入產出的陽極泥中。

4.人員管理，制度落實。加強洗泥人員管理教育。每周不定期對洗泥人員工藝執行情況進行抽查，如未按照工藝要求執行，列入考核。定期開展討論會，對洗陽極泥過程中存在的問題進行總結分析。

3 工藝改進

經過多次現場試驗、取樣分析對比，查閱資料并結合生產現狀，對原工藝控制做了如下改進與規范：

1.高雜質粗鉛電解，增加電解液硅氟酸濃度為200～220 g／L。

2.陽極泥攪拌漿化時間為40 min。

3.漿化洗滌溫度控制為55～58℃。

4.洗滌打水量控制為2／3斗（2 m3）。

5.吹干濾餅吹氣時間控制為30 min。

6.放泥作業前，控干濾板濾布至無明水。

從上述工藝改進實施后，2019年4～11月陽極泥含水含鉛見表7。

表7 2019年4～11月豫光股份精煉廠四車間陽極泥月度平均含鉛含水量 %

根據表7可知，2019年4月～11月陽極泥含鉛量平均值降到12.11%，平均合格率為99.27%，含水量平均值降到22.31%，平均合格率為99.65%，效果較為顯著。

4 效益分析

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠四車間2019年平均每個月生產陽極泥80 t；活動前，調查生產現狀顯示，陽極泥平均含鉛量16%；活動后，陽極泥含鉛量平均12.11%。

當前鉛價格為15 000元／t；平均每月產生效益：80×（16%-12.11%）×15 000＝46 680（元），年效益為：560 160元。

精煉廠共有四個電解車間，改進后，年總效益約為：224萬元。

另外，隨著陽極泥含水量的降低，后續陽極泥精煉工藝難度相應降低，方便后續工藝進行。

5 結 論

陽極泥洗滌工藝改進后已實施8個月時間，效果良好。

根據粗鉛雜質情況調整電解液硅氟酸成分，抑制硅酸鉛沉淀形成，降低電解產出陽極泥含鉛量；通過對洗滌溫度、攪拌漿化時間的控制，使陽極泥中可溶性鉛，充分浸出，從而降低陽極泥中鉛含量，提高鉛回收率，為企業節約成本。

通過細化工藝，控制陽極泥洗滌打水量、濾餅吹干時間、以及規范人員操作、強化人員管理等措施，降低了陽極泥含水量，為陽極泥后續精煉降低了難度。