铅物相分析方法研究及应用

夏兵伟

（湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513）

·分 析·

铅物相分析方法研究及应用

夏兵伟

（湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513）

高杂质粗铅在电解过程中产生的阳极泥含铅在8%～20%之间，通过分析铅在阳极泥中可能存在的状态有可溶于水Pb的化合物、PbSO4、PbO、Pb3O4、Pb、PbSiO3、PbS、PbF2等，用化学物相分析方法对各相进行测定，结果表明阳极泥中铅主要以PbSiO3形式存在，从铅电解生产工艺分析出PbSiO3生成原因为PbSiF6水解所得，通过提高电解液中的H＋浓度抑制水解反应的发生，达到降低铅阳极泥含铅的目的。

铅物相分析；阳极泥；PbSiO3；水解

提高综合回收，搭配高杂物料是目前国内有色金属冶炼行业的趋势，同时搭配高杂物料会给冶炼过程带来一系列的影响，解决这些难题是冶炼科技工作者所要面对的重要课题。某厂在搭配高杂质粗铅进行电解过程中产生的阳极泥含铅波动较大，范围在8%～20%之间，阳极泥含铅高不但降低了冶炼过程中铅的直收率，还增加了重复冶炼费，通过对相关文献的检索，各报道对铅阳极泥中铅的主要存在形式表述相差很大，本文充分分析阳极泥中铅可能存在的形式，对其进行萃取分离测定含量，结果表明阳极泥中铅的主要存在形式为PbSiO3，与阳极泥中SiO2的含量相符合。在铅电解生产工艺中，硅酸根只有PbSiF6水解生成，本文还研究了控制生产工艺条件，抑制PbSiF6水解反应的发生，以达到降低阳极泥含铅的目的。

1 试验部分

1.1 试验原理

根据铅电解生产工艺，分析阳极泥中铅可能存在的形式有可溶于水Pb的化合物、PbSO4、PbO、Pb3O4、Pb、PbSiO3、PbS、PbF2等，利用不同铅化合物的溶解性质，选择合适的溶剂，分别进行萃取分离，测定其含量，再根据各化合物的含量分析形成原因，进一步分析铅阳极泥含铅高的原因。

1.2 主要试剂及仪器

主要试剂：氯化钠溶液（20%）；乙酸铵溶液（10%）；盐酸羟胺（2%）－乙酸铵（10%）溶液；硝酸铜（0.5%）－乙酸铵（0.5%）溶液；乙酸铵（20%）－乙酸（10%）；乙酸钠（30%）－乙酸（1%）；盐酸（25%）－盐酸羟胺（1%）；饱和溴水溶液；溴素；盐酸（ρ＝1.19 g／mL）；硝酸（ρ＝1.42 g／mL）；硫酸（ρ＝1.84 g／mL）。

仪器：振荡器；原子吸收分光光度计。

1.3 试验步骤

试验步骤如图1所示。

在实际分析过程中对一份试样连续萃取八相很困难，该试验采用八个化学物相分为两步进行分析，先称取一份试样萃取可溶性铅、硫酸铅、氧化铅、四氧化三铅。然后，另称取一份试样按萃取四氧化三铅分析步骤处理，溶剂量增加一倍，萃取后，接着连续萃取单质铅、硅酸铅、硫化铅、其它铅的化合物。其中低含量的铅用原子吸收分光光度法测定，高含量的铅采用EDTA容量法测定。

2 结果与讨论

采用不同单位不同批次的阳极泥试样进行物相分析，三批试样的各主要成分含量如表1，三批样品的铅物相分析结果如表2。

图1 试验步骤

表1 试验阳极泥中各成分含量 %

表2 试样物相分析结果 %

由表2可看出三批阳极泥中，硅酸铅含量最高，其次为硫化铅与硫酸铅。PbSO4的存在是由于硅氟酸本身带有SO42－，而PbS的存在是由于原料粗铅中有残留硫，由于铅单质的氧化，从而引入了PbO、Pb3O4。对三批阳极泥结果进行比较可看出，PbSiO3含量差异较大，阳极泥铅含量越高，硅酸铅含量也越高，其它形式的铅含量差异不大。因此要降低阳极泥含铅，必须控制硅酸铅的含量。

2.1 PbF2溶解试验

用饱和PbNO3自制PbF2，选择几种溶剂溶解PbF2，试验现象如表3。

表3 氟化铅溶解情况

由表3可看出，用硅氟酸或醋酸铵作溶剂，PbF2溶解效果很好。在实验过程中溶解PbO的溶剂为醋酸铵（10%），由表2可看出，其含量比较低且不同批次阳极泥的结果趋于稳定，由此可得出，阳极泥中PbF2含量较低。PbF2在硅氟酸中溶解较好，因此它在电解液中应是以离子形式存在，残留在阳极泥中的量不大。综上所述，PbF2的存在对阳极泥含铅影响不大。

2.2 硅氟酸铅水解试验

用黄丹粉与硅氟酸自制不同浓度的铅电解液，在此基础上进行水解试验，试验过程及现象如表4。

表4 硅氟酸铅水解情况

由表4可看出，随着加入水量的增加，硅酸铅的水解速度加快；铅离子浓度越高，水解速度也越快；当H＋浓度降到80 g／L时，便能观察到明显的水解反应。综上所述，通过控制酸度，可抑制硅氟酸铅的水解，从而达到降低阳极泥中硅酸铅含量的目的。相应化学反应式如下：

3 结 论

对阳极泥中铅进行物相分析，试验得出阳极泥中的铅主要以硅酸铅形式存在，氟化铅含量微小不影响阳极泥的铅含量，在铅电解生产工艺中，PbSiF6的水解不可避免，可以通过提高电解液的酸度，抑制PbSiF6水解，降低阳极泥含铅。铅电解生产工艺中，电解粗铅含杂质As、Sb、Cu较高时，阳极的阳极泥层增厚，此层Pb2＋浓度较高，酸度较低时极易发生Pb-SiF6水解生成PbSiO3沉淀在阳极泥中，导致阳极泥含铅升高，即电解含As、Sb、Cu较高的粗铅时可以采取高酸电解。

［1］ 凌宗干.电铅阳极泥中铅化学物相分析方法［J］.湖南有色金属，1993，（5）：309－312.

［2］ 大连理工大学无机化学教研室.无机化学（第四版）［M］.大连：高等教育出版社，2001.

［3］ 北京矿冶研究院.化学物相分析［M］.北京：冶金工业出版社，1979.

［4］ 张惠斌.矿石和工业品化学物相分析［M］.北京：冶金工业出版社，1992.

The Study of Lead Phase Analytical M ethod and Its Application

XIA Bing-wei

（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

The high-content impurity elements of lead bullion can produce lead anode slime in which content of lead is between8%and 20%.By the analysis，the lead anode slime contains solube lead oxide，PbSO4，PbO，Pb3O4，Pb，PbSiO3，PbS，PbF2，and its contentwere detected by means of chemical phase analysis.The result indicates that the lead mainly exists in the form of PbSiO3in lead anode slime.From the production processes of lead ingots，the conclusion is that PbSiO3comes from the PbSiF6hydrolyzing.By increasing the acidity of electrolyte，the hydrolysis of Pb-SiF6can be inhibited，and it can reduce the content of lead in lead anode slime.

lead phase analysis；anode slime；PbSiO3；hydrolysis

O614.46＋3

A

1003－5540（2013）05－0066－03

2013－06－19

夏兵伟（1979－），男，工程师，主要从事有色金属分析检测工作。