提高铅电解回收率生产实践

吴嘉菲，彭 涛，王光忠

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459000）

随着铅冶炼企业增多，行业间竞争愈发激烈，利润空间越来越小，因此提高铅电解回收率，增加利润率，成为各个冶炼企业急需解决的问题。

铅阳极泥既是铅电解段的产品，也是金银冶炼段的原料。河南豫光金铅股份有限公司将降低铅电解阳极泥含铅、含水量，提高铅电解回收率作为企业增效的重要途径。经过技术研究和优化改造，目前铅电解阳极泥含铅、含水均有明显降低［1～3］。

1 现状及存在问题

河南豫光金铅股份有限公司精炼厂四车间2018年1月～2019年3月期间，实际生产阳极泥平均含铅量为16%，平均含水量为30%。阳极泥含铅越高，铅的回收率也就越低，直接造成效益损失。同时，物料的重复处理也增加了后期冶炼费用，加大后续阳极泥提炼工艺难度。阳极泥含水过高造成后续阳极泥精炼的贵铅炉喷炉，影响贵铅炉的正常生产使用，增加后续工艺难度。

铅电解阳极泥产出及洗涤工艺流程如图1所示［4］。

图1 铅电解阳极泥生产洗涤流程图

2 技术研究与管理优化

2.1 物料性质

高杂质粗铅电解产生阳极泥含铅在8%～20%之间，铅在阳极泥中可能的存在形式见表1［1，2］。

表1 铅在阳极泥中的存在形式及含量占比 %

2.2 降低电解阳极泥中含铅量的工艺研究

1.根据粗铅情况适当调整电解液中酸含量。由表1可以看出，阳极泥中铅主要以硅酸铅（PbSiO3）形式存在，占比将近一半。PbSiO3主要是由PbSiF6水解所得，水解反应平衡式如下：

由上式可知：H＋浓度可以抑制水解反应的发生。电解液中硅氟酸浓度一般为180～200 g／L，当粗铅中含As、Sb、Bi等杂质较高时，电解产生的阳极泥厚度会增加，泥层内部H＋浓度降低，PbSiF6更容易发生水解，生成PbSiO3沉淀阳极泥中，致使阳极泥含铅增多，因此，当粗铅含杂质较多时，适当增加电解液中硅氟酸浓度，有助于降低阳极泥中铅含量。当粗铅含杂质较高时，经过多次现场试验，得出不同硅氟酸浓度对阳极泥含铅量的影响见表2。

表2 电解液中硅氟酸浓度对阳极泥含铅量的影响

由表2可以看出，当粗铅杂质较高时，适当增加电解液中的硅氟酸浓度为200～220 g／L，利于降低阳极泥中含铅量。

2.搅拌罐中阳极泥浆化时间的选择。阳极泥洗涤前，将铅电解阳极泥导入浆化搅拌罐中，此时阳极泥为阳极残极洗刷后的阳极泥与洗涤液的混合液，成分不均匀。经过一段时间搅拌浆化，阳极泥泥中可溶性铅充分浸出至液中，待压滤后，同滤液共同进入电解液循环系统，促进铅的回收。其它变量条件保持不变的情况下，对 10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min六种不同浆化时间，各进行5组现场试验，得出浆化时间对阳极泥含铅量的影响见表3。

表3 搅拌浆化时间对阳极泥含铅量的影响

根据表3可以看出，当浆化时间在40 min之前时，随着时间增加，最终产出的阳极泥含铅量逐渐降低，当浆化时间超过40 min之后，产出阳极泥含铅量趋于稳定。

从生产及设备运行经济成本考虑，最终控制阳极泥浆化时间为40 min。

3.洗涤温度的选择。根据浸出动力学可知，温度越高，加速分子运动，促进扩散作用，有利于阳极泥中可溶性铅的浸出。一般浸出温度越高，浸出速度也越快，但会达到一定的极限，由于硅氟酸不稳定，在温度超过60℃条件下易挥发或受热分解［3］，因此洗涤阳极泥时铅浸出率会先随温度的升高而上升，达到临界温度时又会下降，未洗涤阳极泥液中含一定量电解液，内含部分硅氟酸（H2SiF6），当温度达到60℃时，硅氟酸受热分解，生成SiF4和HF，HF易与溶液中铅离子发生反应生产PbF2沉淀在铅阳极泥中导致阳极泥含铅升高，针对洗涤温度与阳极泥含铅的关系，进行五组试验，结果见表4。

表4 洗涤温度对阳极泥含铅的影响

由表4可以看出，随着洗涤温度的升高，阳极泥含铅量逐渐降低，当洗涤温度达到60℃时，阳极泥含铅量再次回升，因此得出，阳极泥洗涤温度控制55～58℃左右较利于降低阳极泥中含铅量。

2.3 降低阳极泥含水量的工艺研究

1.工艺改进、操作细化。洗涤过程打水量的选择，根据浸出动力学可知，浸出时间越长，阳极泥中可溶性铅浸出越彻底，阳极泥含铅越低，理论上打水越多越利于降低阳极泥中铅含量［4］。根据五组现场试验，得出洗涤过程打水量对阳极泥含水量的影响见表5。

表5 打水量对阳极泥含水的影响

根据表5试验数据可知，当打水量从零开始增加至2／3斗（该厂1斗水为3 m3）前，产出阳极泥含水量逐渐降低，当打水量控制2／3斗时，此时，滤板中阳极泥与水彻底混合均匀，洗涤充分，最终洗出阳极泥含水量达到最低。当打水量继续增加时，滤板中阳极泥含水过盛，导致产出阳极泥含水量逐步增加。

综合考虑产出阳极泥含铅、含水量，同时保证目前生产的稳定进行，控制洗涤过程打水量为2／3斗即2 m3，较利于降低阳极泥含水量。

2.吹气时间的选择。阳极泥洗涤完毕，进行压滤工作时，压缩氮气产生的气体压强会不断挤压滤饼，将其中水分挤出，目前该厂氮气吹气压力一般控制在0.5～0.7 MPa，针对吹气时间对阳极泥含水量的影响，现场进行多次试验，结果见表6。

表6 吹气时间对阳极泥含水量的影响

由表6可知，当吹气时间在30 min之前随着时间增加，产出阳极泥含水量逐渐降低，当吹气时间超过30 min以后，阳极泥含水量趋于稳定，综合考虑生产成本等因素，控制滤饼吹气时间为30 min，较利于降低阳极泥含水量。

3.规范操作。滤板打开前，先将压滤机压紧油缸微微松开，待滤布上残留的水落入存液斗中至无明水滴下时再松开滤板，开始放泥作业，以防止水直接落入产出的阳极泥中。

4.人员管理，制度落实。加强洗泥人员管理教育。每周不定期对洗泥人员工艺执行情况进行抽查，如未按照工艺要求执行，列入考核。定期开展讨论会，对洗阳极泥过程中存在的问题进行总结分析。

3 工艺改进

经过多次现场试验、取样分析对比，查阅资料并结合生产现状，对原工艺控制做了如下改进与规范：

1.高杂质粗铅电解，增加电解液硅氟酸浓度为200～220 g／L。

2.阳极泥搅拌浆化时间为40 min。

3.浆化洗涤温度控制为55～58℃。

4.洗涤打水量控制为2／3斗（2 m3）。

5.吹干滤饼吹气时间控制为30 min。

6.放泥作业前，控干滤板滤布至无明水。

从上述工艺改进实施后，2019年4～11月阳极泥含水含铅见表7。

表7 2019年4～11月豫光股份精炼厂四车间阳极泥月度平均含铅含水量 %

根据表7可知，2019年4月～11月阳极泥含铅量平均值降到12.11%，平均合格率为99.27%，含水量平均值降到22.31%，平均合格率为99.65%，效果较为显著。

4 效益分析

河南豫光金铅股份有限公司精炼厂四车间2019年平均每个月生产阳极泥80 t；活动前，调查生产现状显示，阳极泥平均含铅量16%；活动后，阳极泥含铅量平均12.11%。

当前铅价格为15 000元／t；平均每月产生效益：80×（16%-12.11%）×15 000＝46 680（元），年效益为：560 160元。

精炼厂共有四个电解车间，改进后，年总效益约为：224万元。

另外，随着阳极泥含水量的降低，后续阳极泥精炼工艺难度相应降低，方便后续工艺进行。

5 结 论

阳极泥洗涤工艺改进后已实施8个月时间，效果良好。

根据粗铅杂质情况调整电解液硅氟酸成分，抑制硅酸铅沉淀形成，降低电解产出阳极泥含铅量；通过对洗涤温度、搅拌浆化时间的控制，使阳极泥中可溶性铅，充分浸出，从而降低阳极泥中铅含量，提高铅回收率，为企业节约成本。

通过细化工艺，控制阳极泥洗涤打水量、滤饼吹干时间、以及规范人员操作、强化人员管理等措施，降低了阳极泥含水量，为阳极泥后续精炼降低了难度。