一种粗铅电解精炼的电解液及电解方法技术

一种粗铅电解精炼的电解液及电解方法，该粗铅电解精炼的电解液为为醋酸铅‑醋酸体系，其中Pb

【技术实现步骤摘要】
一种粗铅电解精炼的电解液及电解方法
本专利技术属于湿法冶金领域，具体涉及一种粗铅电解精炼的电解液及电解方法。
技术介绍
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(Pb>99.99％)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。该工艺经过100多年的发展和完善，目前是铅工业电解精炼的主要工艺。但时至今日，该工艺的不足之处也日益明显，尤其是：(1)环境差。现行粗铅电解精炼采用的氟硅酸-氟硅酸铅溶液易挥发，且氟硅酸、氟硅酸铅本身的毒性较大，在夏天作业时从电解槽挥发出的氟硅酸及其分解产生的有毒的SiF4和HF气体直接危害周边环境。(2)产率低。由于氟硅酸在受热时容易挥发并分解成有毒的HF和SiF4，该工艺一般只能采用较稀的氟硅酸溶液，因而电解过程所能承受的电流密度也较低，一般为150-200A/m2，电解槽单位产能、产率受限。(3)阳极残极率高。在传统的粗铅精炼工艺中，通常将粗铅浇铸成2-3cm的平板作为阳极进行电解精炼。这种平板状阳极在电沉积过程随着表面阳极泥的逐渐富集，导致电解过程的阻抗不断升高，往往当阳极尚有约50％的残留时，因表面阳极泥较多，槽压过高只能提前终止电解。此外由阳极表面残留阳极泥及阴极电沉积铅表面的不完全平整性等原因，现行电解还须采用较宽的异极距，加剧了电解能耗的上升等等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对上述现有技术存在的问题及不足，提供一种清洁高效的电解精炼粗铅的电解液及电解方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术之粗铅电解精炼的电解液，为醋酸铅-醋酸体系(体系指水溶液)，其中Pb2+浓度为10～200g/L(优选30～100g/L，更优选40-80g/L)，游离醋酸浓度为10～200g/L(优选30～100g/L，更优选40-80g/L)。本专利技术之利用所述电解液进行粗铅电解精炼的电解方法，包括以下步骤：首先将火法精炼后的粗铅在熔融状态下浇铸成栅栏状粗铅阳极板；然后配制所述电解液，并向电解液中添加动物胶、木质素磺酸钠和香豆素中的任意两种混合物的添加剂，调整电解液温度至10℃～60℃(优选30℃～50℃)，电解液采用上进下出的方式进行循环流动，循环流速控制为10～25L/min；再将待精炼的粗铅阳极板、阴极板放入电解槽中，连接脉冲电源后，开始粗铅电解精炼。进一步，所述粗铅阳极板为经火法初步脱杂并浇铸成的粗铅阳极板，包括以下质量百分比组分：Pb≥90％，Cu≤1.5％，Sn≤1.5％，As和Sb总质量≤5％，Bi≤1％。进一步，所述栅栏状粗铅阳极板的棒状栅栏间距1～4cm。进一步，所述电解液中，控制动物胶的浓度为0.02～2.0g/L(优选0.1～1.0g/L)，控制木质素磺酸盐的浓度为0.02～2.5g/L(优选0.1～1.0g/L)，控制香豆素的浓度为0.01～1.0g/L(优选0.1～0.5g/L)。进一步，电解精炼时，阴、阳极极距为2～5cm；脉冲电流的脉冲频率为50～2000Hz，占空比为50％～90％，脉冲平均电流密度为200～600A/m2；阴极材质为Pb≥99.9％的铅始极片或不锈钢板。本专利技术采用醋酸铅-醋酸体系为电解液进行电解，具有环保优势显著、铅溶解度高、稳定性高、所得电铅纯度高的特点。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的醋酸铅-醋酸体系及粗铅电解方法环境友好，不存在如现行硅氟酸溶液体系电解易产生有毒有害气体污染环境并毒害人体健康等问题；(2)本专利技术采用特定条件下的醋酸铅-醋酸体系进行粗铅电解，更有利于抑制粗铅中常见杂质元素如Cu、Sn、As、Sb、Bi的干扰，不仅可以得到纯度更高的电铅产品，而且对电解粗铅品位的要求可以由现行硅氟酸溶液电解体系Pb>95％放宽至Pb>90％，大大减轻粗铅电解精炼前火法精炼预除杂的负担。(3)本专利技术将粗铅置于特定条件下醋酸铅-醋酸体系进行脉冲电解精炼，可实现在电流密度200～600A/m2条件下稳定电解精炼，与现行硅氟酸溶液电解体系粗铅电解约150～200A/m2的电流密度相比，同等条件下产率更高，产能更大。(4)采用栅栏状粗铅阳极，在脉冲电场作用下电解精炼，有利于阳极表面阳极泥的脱落，减缓阳极钝化，阳极残极率由现行氟硅酸电解体系的50％左右降至<35％。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于下述实施例。实施例1云南某公司提供的粗铅合金，其成分为：Pb93.3％，Cu0.9％，Sn0.7％，As1.1％，Sb2.3％，Bi0.8％，Ag0.2％。首先将此合金熔融后浇铸成栅栏状阳极(长14cm×宽16cm，单根栅栏棒直径2cm)，棒状栅栏间距1.5cm，之后配制醋酸铅-醋酸电解液，其中Pb2+浓度60g/L，醋酸浓度70g/L，并向电解液中添加骨胶和木质素磺酸钠，浓度分别为1.0g/L、0.5g/L。电解液采用上进下出的方式进行循环流动，循环流速控制为20L/min，采用恒温油浴控制电解液温度为40℃。将上述浇铸的栅栏状阳极、不锈钢阴极板放入电解槽中，阴、阳极极距为3cm。阴阳极连接脉冲电源后，开始粗铅电解精炼，脉冲电流的脉冲频率为1000Hz，占空比为80％，脉冲平均电流密度为400A/m2。在上述工艺参数条件下电解2天，阳极残极率33％时结束电解。分别收集阴极铅和阳极泥，阴极铅熔融和浇铸后得到成分符合国标1#铅标准的铅块，阳极泥经洗涤压滤后送贵金属提取工序处理。本实施例粗铅电解精炼效率经计算为98.1％。实施例2河南某公司提供的粗铅合金，Pb91.3％，Cu1.4％，Sn0.9％，As0.7％，Sb3.6％，Bi1.1％,Ag0.31％。首先将此合金熔融后浇铸成栅栏状阳极(长17cm×宽16cm，单根栅栏棒直径3cm)，棒状栅栏间距2cm，之后配制醋酸铅-醋酸电解液，其中Pb2+浓度40g/L，醋酸浓度40g/L，并向电解液中添加骨胶和香豆素，浓度分别为0.8g/L、0.5g/L。电解液采用上进下出的方式进行循环流动，溶液循环流速控制为20L/min，采用恒温油浴控制电解液温度为40℃。将上述浇铸的栅栏状阳极、铅始极片(Pb≥99.9％)阴极板放入电解槽中，阴、阳极极距为2.5cm。阴阳极连接脉冲电源后，开始粗铅电解精炼，脉冲电流的脉冲频率为800Hz，占空比为70％，脉冲平均电流密度为350A/m2。在上述工艺参数条件下电解4天，阳极残极率31.5％时结束电解。分别收集阴极铅和阳极泥，阴极铅熔融和浇铸后得到成分符合国标1#铅标准的铅块，阳极泥经洗涤压滤后送贵金属提取工序处理。本实施例粗铅电解精炼效率经计算为98.8％。对比例1(非栅栏状阳极)以上述实施例1中所述的粗铅合金为原料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗铅电解精炼的电解液，其特征在于：为醋酸铅‑醋酸体系，其中Pb2+浓度为10～200g/L，游离醋酸浓度为10～200g/L。

【技术特征摘要】
1.一种粗铅电解精炼的电解液，其特征在于：为醋酸铅-醋酸体系，其中Pb2+浓度为10～200g/L，游离醋酸浓度为10～200g/L。2.根据权利要求1所述的粗铅电解精炼的电解液，其特征在于：Pb2+浓度为30～100g/L，游离醋酸浓度为30～100g/L。3.根据权利要求2所述的粗铅电解精炼的电解液，其特征在于：Pb2+浓度为40-80g/L，游离醋酸浓度为40-80g/L。4.一种利用权利要求1-3所述电解液进行粗铅电解精炼的电解方法，其特征在于：包括以下步骤：首先将火法精炼后的粗铅在熔融状态下浇铸成栅栏状粗铅阳极板；然后配制所述电解液，并向电解液中添加动物胶、木质素磺酸钠和香豆素中的任意两种混合物的添加剂，调整电解液温度至10℃～60℃，电解液采用上进下出的方式进行循环流动，循环流速控制为10～25L/min；再将待精炼的粗铅阳极板、阴极板放入电解槽中，连接脉冲电源后，开始粗铅电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建广，唐好，李陵晨，南天翔，丁龙，闫万鹏，
申请(专利权)人：益阳生力材料科技股份有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43