[发明专利]一种电解精炼粗铅的方法

说明书

技术领域

本发明属于粗铅精炼技术领域，具体涉及一种将火法冶炼得到的粗铅先经过常规预精炼后浇铸成粗铅阳极，利用电化学法进行电解精炼在阴极和阳极分别得到电解铅甚至高纯度电解铅和阳极泥的方法。

背景技术

现有的火法炼铅工艺经过几十年的改进，已经成为一种非常成熟的炼铅工艺。铅的火法冶炼虽然有生产效率高，可以适应大规模生产的优点，但是它在冶炼过程中容易将其它金属一起还原，导致还原得到的铅经常夹杂很多其它金属杂质，特别是一些银和铋等稀有金属。这种火法冶炼得到的粗铅必须经过精炼除杂后才能广泛地使用，因此粗铅精炼的目的不仅在于除去其中夹杂的金属杂质，而且是回收粗铅中夹杂的铜、银和铋等贵金属。根据铅精炼技术的不同，现有的精炼技术可以分为火法精炼和电解精炼，其中火法精炼在精炼过程中容易产生含铅废渣和铅的挥发问题，因此湿法精炼自20世纪初开始逐渐在中国和美国等国家得到广泛的应用。虽然目前铅的工业电解精炼广泛采用德国科学家A.G.Betts于1901年提出的柏兹精炼法。该工艺的主要特征是以火法精炼除去大部分铜和锡等杂质粗铅为阳极，电沉积铅制成的薄片为阴极，氟硅酸(50-100g/L)与氟硅酸铅(70-90g/L，以铅离子计)的混合水溶液作电解液，控制电解液温度为30-40℃，然后以180-200A/m²的电流密度在电解槽中进行电解。电解精炼的结果是阳极中的金属铅失去电子而溶解，同时阴极产出高纯度的电解铅。由于阳极中的Cu、Sb、Bi和Ag等金属的溶解电位高于铅的溶出电位，因而最后在阳极还得到表面带有阳极泥的残极。该工艺虽然已经经过100多年的发展和完善，成为当前铅工业电解精炼的经典工艺。近年来，一些研究者大都围绕在氟硅酸-氟硅酸铅体系中进行电流密度和电沉积形貌方面的改进。晏林等(有色冶炼，2001，5，67-68)通过调节电解液温度、循环速度和缩短电解周期等工作将早期的电流密度从160-215A/m²提高到240A/m²，同时槽压从0.57V降低到0.50V，获得了良好的节能效果。陶景忠(中国有色冶金，2004，6，24-26)报道了为了调节电解液中的铅离子浓度、循环速度和添加剂的量将电流密度从早期的157.6A/m²提高到189.08A/m²，同时每吨铅的能耗降低到128.9Kwh。但是它仍存在下列缺点：

1，电耗较高。

虽然电解液中的氟硅酸酸性较弱，加上电解温度较低，导致该工艺的电解槽压高达0.4-0.5V，加上电解过程的电流效率仅为92-96％，每吨铅的电解能耗高达120-135KWh。

2，生产效率低

受氟硅酸易挥发特性的限制，实际电解一般采用较稀的氟硅酸溶液和较低的温度进行电解，这大幅度制约了溶液电导率和铅离子扩散能力的提高，因此实际电解密度一般控制在180-200A/m²，导致一个周期的电解时间通常长达5-10天。

3，环境毒性大

H₂SiF₆容易挥发，尤其是夏天在工作现场更容易产生大量有毒的酸雾，气味难闻。另外H₂SiF₆还会分解出有毒的HF和SiF₄气体，危害人体和环境。

为了克服柏兹精炼法的缺点，人们曾经研究过氟硼盐和氯化物等酸性体系，遗憾的是，这些研究没有取得实际性进展。近年来，有人曾使用碱性体系进行粗铅电解精炼，由于铅在碱性电解液中铅浓度过低，再加上没有有效的电沉积添加剂下来控制阴极的电沉积过程，通常只能得到的疏松的电解铅，这种非致密的电解铅极易在熔化过程发生二次氧化，因而碱性体系电解精炼技术至今也没有得到人们的认可。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁节能适合工业电解精炼铅的新方法。本发明将火法预精炼得到的粗铅铸成阳极，纯铅薄片为阴极，在含有添加剂的高氯酸-高氯酸铅混合溶液进行电解精炼，在阴极和阳极分别得到电沉积铅和阳极泥的过程，最后本发明对电解精炼后的电解液在第二个电解槽中部分电解，使电解液中的组分恢复到初始状态。

根据本发明所述的粗铅精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将火法精炼后的粗铅和电沉积精铅在熔融状态下分别铸成粗铅阳极和电沉积铅阴极。

(2)配置高氯酸-高氯酸铅混合溶液，将电解液温度调节到所需的工作温度。

(3)进行电解精炼。