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(yè)增多，行業(yè)間競爭愈發(fā)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(yè)急需解決的問題。

鉛陽極泥既是鉛電解段的產(chǎn)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(yè)增效的重要途徑。經(jīng)過技術(shù)研究和優(yōu)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(xiàn)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(chǎn)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(fù)處理也增加了后期冶煉費用，加大后續(xù)陽極泥提煉工藝難度。陽極泥含水過高造成后續(xù)陽極泥精煉的貴鉛爐噴爐，影響貴鉛爐的正常生產(chǎn)使用，增加后續(xù)工藝難度。

鉛電解陽極泥產(chǎn)出及洗滌工藝流程如圖1所示［4］。

圖1 鉛電解陽極泥生產(chǎn)洗滌流程圖

2 技術(shù)研究與管理優(yōu)化

2.1 物料性質(zhì)

高雜質(zhì)粗鉛電解產(chǎn)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(jù)粗鉛情況適當(dāng)調(diào)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(yīng)平衡式如下：

由上式可知：H＋濃度可以抑制水解反應(yīng)的發(fā)生。電解液中硅氟酸濃度一般為180～200 g／L，當(dāng)粗鉛中含As、Sb、Bi等雜質(zhì)較高時，電解產(chǎn)生的陽極泥厚度會增加，泥層內(nèi)部H＋濃度降低，PbSiF6更容易發(fā)生水解，生成PbSiO3沉淀陽極泥中，致使陽極泥含鉛增多，因此，當(dāng)粗鉛含雜質(zhì)較多時，適當(dāng)增加電解液中硅氟酸濃度，有助于降低陽極泥中鉛含量。當(dāng)粗鉛含雜質(zhì)較高時，經(jīng)過多次現(xiàn)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(dāng)粗鉛雜質(zhì)較高時，適當(dāng)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(dǎo)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(jīng)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(jìn)入電解液循環(huán)系統(tǒng)，促進(jìn)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(jìn)行5組現(xiàn)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(jù)表3可以看出，當(dāng)漿化時間在40 min之前時，隨著時間增加，最終產(chǎn)出的陽極泥含鉛量逐漸降低，當(dāng)漿化時間超過40 min之后，產(chǎn)出陽極泥含鉛量趨于穩(wěn)定。

從生產(chǎn)及設(shè)備運行經(jīng)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(jù)浸出動力學(xué)可知，溫度越高，加速分子運動，促進(jìn)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(dá)到一定的極限，由于硅氟酸不穩(wěn)定，在溫度超過60℃條件下易揮發(fā)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(dá)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(nèi)含部分硅氟酸（H2SiF6），當(dāng)溫度達(dá)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(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)PbF2沉淀在鉛陽極泥中導(dǎo)致陽極泥含鉛升高，針對洗滌溫度與陽極泥含鉛的關(guān)系，進(jìn)行五組試驗，結(jié)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(dāng)洗滌溫度達(dá)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(jìn)、操作細(xì)化。洗滌過程打水量的選擇，根據(jù)浸出動力學(xué)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(jù)五組現(xiàn)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(jù)表5試驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)打水量從零開始增加至2／3斗（該廠1斗水為3 m3）前，產(chǎn)出陽極泥含水量逐漸降低，當(dāng)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(dá)到最低。當(dāng)打水量繼續(xù)增加時，濾板中陽極泥含水過盛，導(dǎo)致產(chǎn)出陽極泥含水量逐步增加。

綜合考慮產(chǎn)出陽極泥含鉛、含水量，同時保證目前生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)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(jìn)行壓濾工作時，壓縮氮氣產(chǎn)生的氣體壓強會不斷擠壓濾餅，將其中水分?jǐn)D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(xiàn)場進(jìn)行多次試驗，結(jié)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(dāng)吹氣時間在30 min之前隨著時間增加，產(chǎn)出陽極泥含水量逐漸降低，當(dāng)吹氣時間超過30 min以后，陽極泥含水量趨于穩(wěn)定，綜合考慮生產(chǎn)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(guī)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(yè)，以防止水直接落入產(chǎn)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(zhí)行情況進(jìn)行抽查，如未按照工藝要求執(zhí)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(jìn)行總結(jié)分析。

3 工藝改進(jìn)

經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗、取樣分析對比，查閱資料并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，對原工藝控制做了如下改進(jìn)與規(guī)范：

1.高雜質(zhì)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(yè)前，控干濾板濾布至無明水。

從上述工藝改進(jìn)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(jù)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(chǎn)陽極泥80 t；活動前，調(diào)查生產(chǎn)現(xiàn)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(dāng)前鉛價格為15 000元／t；平均每月產(chǎn)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(jìn)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(xù)陽極泥精煉工藝難度相應(yīng)降低，方便后續(xù)工藝進(jìn)行。

5 結(jié) 論

陽極泥洗滌工藝改進(jìn)后已實施8個月時間，效果良好。

根據(jù)粗鉛雜質(zhì)情況調(diào)整電解液硅氟酸成分，抑制硅酸鉛沉淀形成，降低電解產(chǎn)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(yè)節(jié)約成本。

通過細(xì)化工藝，控制陽極泥洗滌打水量、濾餅吹干時間、以及規(guī)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(xù)精煉降低了難度。