1、第六章 粗鉛精煉,粗鉛中含的雜質有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、S、Se、Te、Bi等。雜質含量主要取決于鉛精礦的成分，冶煉方法也影響雜質含量。,6.1 概述 視處理方法和原料的不同，生產(chǎn)的粗鉛都含有一定量的雜質，一般雜質含量為2% 4%，少數(shù)也有低于2%或高于5%的，粗鉛成分見表6-1。,鉛需要經(jīng)過精煉才能被廣泛地使用。 精煉的目的一是除去雜質；二是回收貴金屬，尤其是銀。 我國現(xiàn)行的精鉛國家標準：GB/T469-1995:,粗鉛精煉有火法和電解兩種方法。 粗鉛精煉的原料有三類： 第一類是鉛熔煉或鉛鋅冶煉產(chǎn)出的粗鉛，俗稱礦產(chǎn)粗鉛（簡稱礦鉛）； 第二類是再生鉛； 第

2、三類是錫冶煉副產(chǎn)粗鉛。,粗鉛的精煉方法有火法和電解法兩種。 目前世界上采用火法精煉的廠家較多，約占世界精鉛產(chǎn)量的70%，只有加拿大、秘魯、日本和我國的一些煉鉛廠采用電解精煉。 火法精煉是利用雜質金屬與主金屬（鉛）在高溫熔體中物理性質或化學性質方面的差異，形成與熔融主金屬不同的新相（如精煉渣），并將雜質富集于其中，從而達到精煉的目的。 例如： 銅在粗鉛中的溶解度隨溫度降低面減小，因而可采用熔析除銅; 銅對硫的親和力大于鉛，因而有加硫除銅； 砷、銻、錫等雜質對氧的親和力大于鉛，因而有氧化（或氧化加堿）精煉和堿性精煉除砷、銻、錫； 在含雜質金屬的粗鉛中添加第三種甚至更多種金屬，它們與雜質金屬形成金屬

3、間化合物（合金）的親和力大于鉛，因而有加鋅除銀、加鈣鎂除鉍等方法。,火法精煉的優(yōu)點是設備簡單、投資少、占地面積小，并可以按粗鉛成分和市場需求采用不同的工序。從而產(chǎn)出多種牌號的精鉛。含鉍和貴金屬少的粗鉛最宜采用火法精煉。 火法精煉的缺點是鉛直收率低，勞動條件差，工序繁雜，中間產(chǎn)品處理量大。 當前，世界上粗鉛火法精煉的生產(chǎn)能力約占總精煉能力的70，而電解精煉多在我國、日本和加拿大等國采用。,粗鉛火法精煉的典型流程,鉛的電解精煉技術在我國、日本和加拿大等國家廣泛應用。優(yōu)點:產(chǎn)品質量高,生產(chǎn)過程穩(wěn)定,操作條件好。缺點:生產(chǎn)周期長,占用資金大,投資大,生產(chǎn)成本略高。 鉛電解精煉的一般工藝流程如圖所示：,

4、1、除銅,粗鉛精煉除銅有熔析和加硫兩種方法：初步脫銅用熔析法，深度脫銅用加硫法。 （1）熔析法除銅,熔析除銅的原理是: 基于在低溫下銅及其某些（As、Sb、Sn、S等）化合物在鉛水中的溶解度變小。 見Cu-Pb二元系相圖,粗鉛熔析可使含銅量降至wCu=0.020.03，比Pb-Cu共晶成分含銅wCu=0.06還低。,6.2粗鉛火法精煉,（2）加硫法除銅 熔析除銅可將鉛含銅降至0.1左右。如果進行電解精煉，熔析后的粗鉛即可鑄成陽極。如果繼續(xù)進行火法精煉，熔析除銅后的粗鉛還需采用加硫的方法進一步脫銅，直至鉛含銅降至wCu=0.0010.003。 加硫除銅多用硫磺作硫化劑，也可用黃鐵礦或高品鉛精礦。

5、 當用硫磺作硫化劑時，雖然鉛首先按式： 被硫化，但是由于硫對銅的親和力比對鉛大，故按式： 形成Cu2S。,2 Pb +S2= 2PbS,PbS+2CuPb+ (Cu2S),加硫除銅時硫的加入量過大是不相宜的。從理論上說，為了使鉛不硫化造渣，加硫量以不超過圖中的M1點為宜。,S,由于Cu2S不溶于鉛,且鉛的濃度可視為不變。上式可變?yōu)?,由此可見，粗鉛加硫除銅過程中，鉛水對PbS的溶解度越大，則殘存的銅濃度便越小。對330一350溫度下PbS飽和(WPbS =0.7一0.8)的鉛水，理論上殘存的最小含銅量僅有百萬分之幾,但實際上只降到0.001%0.002%。,除 銅 工 藝,在進行除銅作業(yè)時，首

6、先將粗鉛裝入鍋內加熱熔化，粗鉛質量好時加熱到500就可用撈渣機撈渣。撈完渣后就淋水降溫，分2 3次淋水，每加一次水撇一次稀渣，最后把鉛液降至330 左右，撇凈稀渣并打凈鍋幫后，攪拌加入硫磺粉進一步除銅。當粗鉛質量不高，特別是含銅高時，浮渣量較大，為了降低渣率和渣含鉛，要把鉛液溫度加熱到650 700 ，并用壓渣坨壓渣，以提高渣溫度，降低渣含鉛。壓渣后撈渣，容量為50t的鍋產(chǎn)渣量48t。,裝鍋時，先裝前鍋稀渣，再裝粗鉛及其他含鉛物料；若處理殘極，則不得混入稀渣。裝鍋時應裝緊密，以便快速熔化。壓渣要壓2 3次，壓渣要均勻，壓好后即可撈渣，同時壓火降溫。每次撈渣時，撈渣機要在鉛液上停留至不再有鉛液往

7、下滴方可離開，以減少浮渣含鉛。撈出的渣倒入渣盤集中，然后再送往指定地點，待作浮渣處理回收銅備用。 撈完渣后，鍋中鉛液面較低且溫度較高，為了降溫和提高鉛液面需二次裝入粗鉛即續(xù)鍋，續(xù)滿并熔化后撈二次渣。當鉛液溫度降至500以下，可按前述淋水降溫熔析，并加硫除銅。加完硫磺后逐漸升溫到450 480 ,反應3060min，撈出硫化渣后返回下一鍋；鉛液則待下一步除砷、銻、錫作業(yè)，后續(xù)過程如不采用火法精練，此時的鉛液直接澆鑄成陽極板送電解精煉。,粗鉛除銅實例,有的工廠采用連續(xù)除銅作業(yè)，其操作是在一個較深熔池（1.2 1.8m)的爐中進行的。在深熔池中，熔體自上而下溫度逐步降低，形成一定的溫度梯度，粗鉛液加

8、入熔池上部，低溫鉛液自深池底部虹吸放出，鉛液自上而下運動，溫度逐步降低，底層溫度控制在400 450 。隨著溫度的降低，鉛中溶解的銅自下而上移動，浮到熔池上層被加入的硫化劑（一般為PbS)硫化形成銅锍，依據(jù)其聚積量的多少，定期放出爐渣和锍。放锍前加入鐵屑，以降低锍中含鉛量。粗鉛液則根據(jù)鼓風爐的生產(chǎn)和鉛包大小，不斷地加入爐內。自底部放出的含銅低的低溫鉛液則視下道 工序的需要定期放出。須保持爐內鉛液液面大致穩(wěn)定，可在300mm范圍內波動。因此，可以認為粗鉛連續(xù)脫銅爐是把處理銅浮渣的反射爐置于熔鉛鍋上方的聯(lián)合冶金裝置。, 銅浮渣的處理 所謂“浮渣”，一般都是指火法精煉過程中浮在熔融(主)金屬表面上，

9、由精煉過程形成的雜質化合物及機械夾帶的主金屬液滴(塊)所組成的固體物質。 熔析除銅產(chǎn)出的浮渣一般含u 10%-20%，Pb 60%-80%。,各煉鉛廠均用蘇打鐵屑法專門處理銅浮渣。其優(yōu)點是鉛回收率高，達到95 98%；鉛锍含鉛低，銅鉛比高，可達4 8，銅回收率可過85 90%。處理浮渣的爐料配比列于表6-5。,配入蘇打是為了降低爐渣和硫的熔點，形成鈉锍，降低渣含鉛并使砷、銻形成砷酸鈉、銻酸鈉造渣，脫除部分砷、銻.反應如下：,配入焦炭足為了維持爐內有一定的還原氣氛，防止硫化物氧化，以保證造硫有足夠的硫，并有還原Pb0的作用。配入Pb0 可使部分砷揮發(fā)，減少黃渣的生成，提高鉛回收率加Pb0。,鐵屑

10、是不配入爐料中的，一般是在放渣后分批加入鐵屑，并攪拌，使其與硫充分反應，降低硫中含鉛量，加入量以加入的鐵屑不再發(fā)生作用為止，其化學反應式為： PbS十FePb十FeS 國內鉛廠處理鉛浮渣大多用反射爐。浮渣反射爐燃料可用塊煤或粉煤。 熔煉作業(yè)包括加料、升溫熔化、放渣、加鐵屑轉換、沉淀分離、放锍、加部分料降溫、出鉛，整個作業(yè)時間為14 20h，加料前，將浮渣與試劑按確定的比例配料混合，待爐膛加熱到1000 以上時，將爐料加入爐內，在熔化期間保持爐溫1100 1200 ，待爐料熔化后，攪拌一次，并提高爐溫達1200 1300 ，靜止30 40min后，開始放渣。,放渣放锍均要掌握“寬口、薄溜、勤取樣

11、”的原則，盡量避免開溜過深而帶出锍或鉛液。高溫放渣的目的在于降低爐渣的粘度，降低爐渣中的含鉛量及含銅量。放完渣后，向爐內分批加入鐵屑，并攪拌，以使爐料和鐵屑充分反應，并升高溫度，沉淀30 40min，使锍和粗鉛進一步分離后再放锍。開始放锍時，溜口開得深一些，使其流動得快，并將爐內殘存的粘渣帶出，同時，要勤取樣觀察，一旦發(fā)現(xiàn)有鉛帶出，立即堵溜停放，準備放鉛。有的工廠將渣與锍在一次放出，送鼓風爐進一步富集銅，分離鉛。 爐子煙氣經(jīng)降溫后用布袋收塵，煙塵率為3%5%。粗鉛中的銦在熔析除銅過程中大部分進入浮渣，浮渣處理時它主要進入煙塵，該煙塵作為鉛廠回收銦的原料。,粗鉛連續(xù)脫銅也是用熔析除銅的原理。首先

12、形成冰銅： 配料中還加入鐵屑、蘇打和焦炭。鐵屑能與PbS發(fā)生沉淀反應FePbS=PbFeS，從而降低冰銅中的含鉛量。蘇打則與PbS進行反應： 既降低冰銅中的含鉛量，也降低冰銅的熔點。其余的鈉便形成砷酸鹽，銻酸鹽或硅酸鹽入渣。,2Cu十PbS（FeS）=Cu2S十Pb (Fe）,2PbS2Na2CO3十C=2Pb2Na2S3CO2 PbSNa2CO3十C=PbNa2SCOCO2 PbSNa2CO3COPbNa2S2CO2,（4）連續(xù)脫銅,6.2.3 粗鉛精煉除砷、銻、錫,除銅后的粗鉛還含有Sn、As、Sb、Bi、Ag、Au等雜質。在火法精煉中，這些雜質將分別被除去，而首先是除砷、銻、錫。粗鉛精煉

13、除砷、銻、錫的基本原理相同，且可在一個過程中完成。 粗鉛精煉除砷、銻、錫有氧化精煉和堿性精煉兩種方法： 氧化精煉是借助于空氣的氧對雜質的氧化造渣除去； 堿性精煉則是利用硝酸鈉（NaNO3 )做氧化劑將雜質氧化造渣除去。分離As、Sb、Sn后的粗鉛開始變軟，所以將除As、Sb、Sn的粗鉛精煉稱為軟化精煉，精煉后的鉛稱為軟鉛。,氧化精煉雖然設備簡單，操作容易，投資少；但其缺點是鉛的損失大，直接回收率低，作業(yè)時間長，勞動條件差，燃料消耗高，精煉后殘銻高，故很少采用。 堿性精煉的主要優(yōu)點是作業(yè)可在較低溫度下進行，金屬損失小，燃料消耗少，操作條件好，終點產(chǎn)品含砷、銻、錫比較低，試劑NaOH和NaCl可部

14、分再生；缺點是過程所產(chǎn)生的各種堿渣處理比較麻煩，試劑消耗大。目前大多數(shù)精煉廠采用堿性精煉除砷、銻、錫。,廣而言之，所謂堿性精煉是加堿于熔融粗金屬中，使氧化后的雜質與堿結合成鹽而除去的火法精煉方法。 粗鉛堿性精煉的實質是使粗鉛中雜質氧化并與堿造渣而與鉛分離，但該過程可以在比氧化精煉較低溫度（400450）下進行，且氧化劑主要不是空氣而是硝石（NaNO3） 其原理是利用雜質元素As、Sb、Sn對氧的親和力大于主金屬鉛，從而優(yōu)先將As、Sb、Sn氧化為高價氧化物，然后它們再與NaOH形成相應的鈉鹽從而與鉛分離，其反應速度快，進行得完全， As、Sb、Sn等雜質在鉛中的殘留量都比較低。 往粗鉛中加入硝

15、石后，硝酸鈉熔于熔體中，在450的高溫下分解析出O2： 2NaNO3=Na2O+N2+2.5O2 ,堿性精煉,硝石分解析出的O2 （實際上是以活性大的原子氧O釋出）使雜質氧化并形成相應的鈉鹽，如砷酸鈉、錫酸鈉和銻酸鈉，故其反應式分別為： 2As+4NaOH+2NaNO3=2Na3AsO4+N2+2H2O 2Sn+6NaOH+4NaNO3=5Na2SnO3+N2+3H2O 2Sb+4NaOH+2NaNO3=2Na3SbO4+N2+2H2O 一些鉛也被氧化生成鉛酸鈉（Na2PbO2)，但其中的Pb最后又會被Sn、Sb、As置換出來： 5Pb+2NaNO3=Na2O+5PbO+N2 PbO+Na2O

16、= Na2PbO2 Sn+2Na2PbO2+H2O=Na2SnO3+2NaOH+2Pb 2As+5Na2PbO2+2H2O =2Na3AsO4+4NaOH+5Pb 2Sb+5Na2PbO2+2H2O =2Na3SbO4+4NaOH+5Pb,由于上述反應，最終進入堿性精煉渣中的鉛較少。此外過程中還要加入食鹽，雖然它不起化學反應，但是提高了NaOH對雜質鹽的吸收能力，所以能降低爐渣的熔點和粘度，減少NaNO3的消耗。每除去1kgSn、As、Sb消耗的各種試劑量列于表6-8。,堿性精煉的裝置是在精煉鍋上放置一個反應器，如圖6-7。試劑從上部加入反應器，鉛液離心泵將鍋中的鉛液揚至反應器與試劑反應，反應

17、后從筒下部流回鍋中，如此反復循環(huán)，反應器中還可裝上攪拌機，使鉛液與試劑有更良好的接觸，以加快反應。當渣子變粘稠，鉛試樣發(fā)亮藍色，說明過程已到終點，關閉反應器底部的閥門，吊出反應器，缷出渣子，最后將鉛液揚至除銀鍋進行加鋅除銀作業(yè)。反應時間決定于粗鉛中雜質含量，通常每除去1t銻需10h，1t砷或錫則需17h。 如果粗鉛含雜質較高，反應可分兩段進行。第一段主要產(chǎn)出含雜質高的渣子，第二段再加新試劑，以得到優(yōu)質鉛液，渣子則返回第一段使用。 粗鉛的堿性精煉也實現(xiàn)了連續(xù)操作。,目前，鉛的提銀精煉普通采用加鋅法。 其過程的實質便是在適當?shù)臏囟认聦\加入到含金銀的鉛水中并不斷攪拌，由于鋅對金銀的親和力較大。從而

18、相互結合成鋅金化臺物和鋅銀化臺物。這些化合物熔點高，密度小，穩(wěn)定且不溶于被鋅飽和的鉛水，因此以固體銀鋅殼形態(tài)浮至鉛水表面，而與鉛分離。,6.2.4 鉛的提銀精煉,所以，在加鋅提銀精煉之前，必須將這些雜質先行除去，以免在提銀時進入銀鋅殼中，既使銀鋅殼含有雜質過多而難于處理，又使鋅的消耗增大。 溶解于粗鉛中的鋅，與粗鉛中的銀發(fā)生如下反應： 2Ag+3Zn=Ag2Zn3 2Ag+5Zn=Ag2Zn5 因Ag2Zn3和Ag2Zn5熔點高，分別為665和636 ，它們在鉛液中的溶解度很小，所以可以認為它們在鉛液中的濃度已達到飽和濃度，故可視其濃度Ag2Zn3Ag2Zn5數(shù)值為常數(shù)，因此上面反應式的平衡常

19、數(shù)可寫成： K1=Ag2Zn3 K2=Ag2Zn5 可見，要使銀最少，則鋅的濃度應達最大，即達其飽和值，升高溫度可提高鋅在鉛水中的溶解度，但溫度過高，鋅則被空氣氧化而造成消耗量增加，所以作業(yè)溫度選擇在450550 范圍內。,除金的有原理與除銀相似。因金對鋅的親和力大于銀，故首先Au-Zn化合物進入富渣中。 加鋅除銀操作程序是間斷在在精煉鍋中進行。作業(yè)周期包括加含銀鉛、加入返料貧銀鋅殼、加溫、攪拌、降溫和撈渣（銀鋅殼）等。其中加鋅反應僅2030min。作業(yè)周期主要取決于升溫和降溫速率。降溫速率為10 12 /h，每鍋需15 20h。,富銀鋅殼的產(chǎn)率為粗鉛的1.5% 2.0%,其成分（%）為：6

20、11Ag, 0.01 0.02Au, 25 30Zn, 60 70Pb。 除銀后的鉛含Ag3 10g/t，Au微量，Zn0.6% 0.7%。對于含銀為1 2kg/t的粗鉛，除銀耗鋅量為8 15kg/t鉛。 加鋅提銀也可連續(xù)作業(yè)。1932年，皮里港鉛廠首先實現(xiàn)鉛的連續(xù)加鋅提銀精煉，故連續(xù)除銀鍋也稱皮里港式連續(xù)除銀鍋。 鍋形如桶，高6.9m，最大直徑3m。首先往鍋內注入已除銀的鉛液作底液，并加入鋅液（420 ），鋅便漂浮在鉛液的上面。其后，連續(xù)注入待脫銀的軟化鉛（即已除去Sn、As、Sb的鉛），因粗鉛密度較大而穿過熔融鋅層向下移動，鉛液被鋅液浸染而飽和鋅。鍋外燃料燃燒加熱維持鍋內一定的溫度梯度，鍋

21、上部為630 左右，鍋底部約為430 。當鉛液從上往下流動時，鋅銀（金）合金不斷從鉛液析出，在虹吸管外向上運動，與鉛液形成對流。鋅液往復運動而富集金銀。銀鋅殼（約15%Ag、150g/t Au、60%Zn、20%Pb）定期從上部撈出，用蒸餾法回收鋅并返回，同時產(chǎn)出貴鉛送去回收金銀。除銀后的鉛液則沿虹吸管上升被連續(xù)抽走。,與間斷操作比較，連續(xù)精煉除銀的優(yōu)點是： （1）提高了勞動生產(chǎn)率，操作過程簡化。 （2）精鉛含銀穩(wěn)定在1 10g/t之間。 （3）銀鋅殼的產(chǎn)量少，其中含銀高1 2倍。 （4）進入銀鋅殼的鉛要少2 3倍。 但是連續(xù)精煉鍋上部的溫度高，鋅對上部鍋壁腐蝕大。,由于粗鉛精煉所產(chǎn)的富銀鋅殼

22、含銀高達10%左右，一般火法精煉車間均設銀鋅殼處理工序。首先蒸餾脫鋅，然后進行灰吹除鉛，回收金銀。蒸餾大批量是由于鋅的沸點為907，銀為1935 ，鉛為1527 ，在熔析除去夾帶的金屬鉛后進行蒸餾加收鋅，鋅蒸氣冷凝后得到的液體鋅返回除銀作業(yè)使用，余下的蒸餾渣含鋅僅0.5%1.0%,主要成分是銀和鉛，稱為貴鉛。將貴鉛進行灰吹除鉛，即在分銀爐中氧化除去其中的鉛和少量銅、鉍、銻等雜質，產(chǎn)出金銀合金鑄成銀陽極，再進行粗銀電解精煉，分別回收金和銀。,鉛的脫鋅精煉,加鋅提銀后的鉛中常殘留有wZn0.5%0.6%，必須進一步精煉除去。鉛的脫鋅精煉有氧化法、氯化法、堿法和真空法。 （1）氧化法 氧化法是基于鋅

23、比鉛更容易氧化，向鉛液中鼓入空氣，鋅氧化生成不溶于鉛的氧化鋅而被除去。這是個老方法，因作業(yè)時間長、回收率低、勞動條件不好而很少采用。 （2）氯化法 氯化法是向鉛液中通入氯氣，將鋅變成ZnCl2除去，其缺點是有過量未反應的氯逸出，給污染治理帶來許多麻煩，還不能把鋅除至要求的程度，仍要加NaOH除去殘留的鋅。,堿法脫鋅 堿法脫鋅的原理與堿法除砷、銻、錫大致相同，也采用NaOH和NaCl做反應劑，但無需用NaNO3做氧化劑，鋅的氧化劑為空氣中的氧。其反應為： 每噸鋅消耗NaOH1t,NaCl 0.75t，過程不需加熱即可維持450，每除去1t鋅約需12h，產(chǎn)出的Na2ZnO2浮渣經(jīng)水浸蒸發(fā)結晶得到N

24、aOH與NaCl可返回再用，鋅以ZnO形式回收。 缺點:堿的回收再生作業(yè)比較麻煩且費用高,Zn0.5O2ZnO ZnPbO=ZnO十Pb ZnO2NaOH=Na2ZnO2H2O,真空法脫鋅 真空法脫鋅是利用在同一溫度下鉛和鋅的蒸氣壓有很大差別，從而使鉛與鋅分離。,6.2.6 鉛的脫鉍精煉,加鈣鎂除鉍是基于鈣鎂與鉛水中的鉍能形成較為難熔的化合物。這些化合物不溶于鉛水中，從而以硬殼狀的鉍質浮渣浮至鉛面而被除去。 鉍與鈣能形成Bi2Ca3（熔點928）和Bi3Ca（507分解）兩種化合物；而Bi-Mg系有一種化合物Bi2Mg3，熔點823。 加鈣，鈣以wCa=2%5的鉛鈣合金加入，它與鉍進行下列反應

25、：,Pb3Ca3BiBi3Ca3Pb,3Mg2BiMg3Bi2,加鎂時，反應為：,同時加入鈣和鎂時，除鉍將更徹底，此時的反應為：,Ca2Mg2BiCaMg2Bi2,鈣、鎂與鉍形成的化除鉍合物雖密度比鉛小，但由于他們呈微細顆粒懸浮于鉛液中，不易除去，影響結果。若加入適量的銻，由于銻和鈣、鎂分別形成易上浮的Sb2Ca3、Sb2Mg3和Mg2CaSb2顆粒，能將懸浮的微粒Mg2CaBi2夾帶至表面被除去。,除鉍作業(yè)在精煉鍋中進行，作業(yè)時間依容量而定，150t鍋作業(yè)周期8 10h,260t鍋則為12h。過程溫度控制在350左右，加鈣鎂時360 ，撈鉍渣時330 340 。 如果將鉍的含量除到0.02%

26、時，鈣和鎂的消耗可按下式計算： QCa=CBi+0.57 QMg=2CBi+0.7 式中QCa、QMg 精煉1t鉛所消耗的鈣、鎂千克數(shù)； CBi 粗鉛中含鉍量（%）。 一般銻的消耗為鉍含量的30倍。,6.3 粗鉛的電解精煉,6.3.1 概述,我國煉鉛廠的粗鉛精煉大都采用粗鉛火法精煉(除銅)電解精煉的聯(lián)合工藝流程。它的火法精煉部分只是除銅，也有工廠還除錫，得到的是初步除銅（錫）粗鉛，被澆鑄成陽極板送去電解。初步火法精煉產(chǎn)出的粗鉛一般含98 98.5%Pb、1.5% 2.0%的雜質。,由于鉛的電化當量比較大，標準電極電位又較負，給粗鉛電解精煉創(chuàng)造了有利的條件。 電解精煉是利用陽極中不同元素的陽極溶

27、解或在陰極析出難易程度的差異來提純金屬的,其基本原理是以電化學基礎理論為依據(jù)。,陰極板是利用析出鉛（純鉛）熔化制作的始極片（陰極），按一定的間距裝入盛有電解液的電解槽中，電解液由硅氟酸和硅氟酸鉛的水溶液組成。將電解槽接通直流電，鉛自陽極溶解進入電解液，并在陰極放電析出。粗鉛電解的電化學體系如圖所示。,在電解精煉體系中，當外電源的直流電流通過電解槽時，在電極上發(fā)生電化反應,其電解反應為原電池反應的逆過程，也就是將電能轉變成化學能的過程。為了討論問題一致，總是規(guī)定 電解槽中從外電路輸入電子（e-）的電極為陰極，在此電極上進行還原反應； 向外電路輸出電子的電極為陽極，在該電極上進行氧化反應。 在兩極

28、通以直流電后，溶液中的鉛離子（Pb2+）便移向陰極，獲得電子后就成為鉛原子沉積在陰極上，產(chǎn)出純度很高的電解鉛電析出鉛；在陽極方面，由于電源不斷地從它上面把電子取走，結果陽極方面原子因為失去電子成為離子。當硅氟酸離子（SiF62-）移向陽極與這些Pb2+離子接觸時，便形成PbSiF6， Pb2+離子就陸續(xù)從陽極脫離，進入溶液。由此可見，整個電解精煉過程包括陰極反應和陽極反應，總反應為： Pb（含雜質） Pb（純）,在電解精煉過程中，陽極中所含電位比鉛負的金屬如鋅、鐵、鎘、鈷、鎳等，與鉛一道自陽極溶出，但一般不在陰極析出； 電位比鉛正的金屬如銻、鉍、銅、金、等，幾乎都不進入電解液，而留在陽極泥中；

29、 電位與鉛接近的錫，電解時與鉛一道溶解并大部分在陰極上析出，須用電解法以外的方法除去。 綜上可見，電解精煉是利用陽極中不同元素的陽極溶解或在陰極析出難易程度的差異來提純金屬的，其基本原理是以電化學基礎理論為依據(jù)。,根據(jù)金屬的標準電位可把鉛中的雜質金屬分為三類：,（1）電位比鉛負的金屬Zn、Fe、Cd、Co和Ni等,（2）電位比鉛正的Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等,（3）電位與鉛很相近的Sn,由于它們具有比鉛高的析出電位，且濃度極小，因此在陰極不致放電析出。,由于它們具有比鉛更低的析出電位，電解時一般不溶解，而留于陽極泥中。,Sn與SiF62生成SnSiF6， 但并不完全溶解，部分留在陽極

30、泥中。,6.3.2 電解冶金的電化學依據(jù),所謂電解，是指在一定外加電壓下，將直流電流通過電解池，在兩極分別發(fā)生氧化反應和還原反應的電化學過程。 6.3.2.1 電極和電極反應 電解池是由兩個金屬導體分別插入電解質溶液構成。電極的概念應當是指“金屬/溶液”體系，即包括金屬及其相鄰的電解液界面兩部分組成；但從工程角度，習慣上把“金屬/溶液”體系中的金屬部分稱為電極。 連接直流電源正極的不純金屬稱為陽極 連接直流電源負極的純金屬稱為陰極。 接通直流電源并逐漸增加兩極間直流電壓，則有電流通過電解池并逐漸增大。,6.3.2.1 電極和電極反應 對于粗鉛電解精煉的電極反應，即在“電極/溶液”界面上所進行的

31、電化學反應，可用下列電極反應方程式來描述： 在陽極：Pb-2e Pb 2+ (鉛陽極溶解) 在陰極： Pb2+ +2e Pb (陰極析出鉛) 即在陽極，鉛失去電子被氧化，發(fā)生陽極溶解的氧化反應；在陰極一邊，鉛離子得到電子被還原，即進行還原反應。這就是鉛電解精煉所進行的電極反應的實質。,6.3.2.2 法拉第定律和電流效率 電解冶金作為一種粗金屬精煉或從浸出液中提取金屬的常用冶金方法，人們不僅關心所得電解金屬產(chǎn)品的質量，還要用最低的消耗(尤其是電能消耗)獲得最多的產(chǎn)量，既能夠定性分析，又能夠定量計算，可以深刻揭示電解冶金規(guī)律的基本定律就是法拉第定律。 1法拉第定律 以同一電量去分解各種化合物時，

32、分解物的重量與其化學當量成正比。即以96500C(庫侖)的電量通過各種不同的電解質溶液時，在電極上將獲得一克當量的任何物質，而與物質的本性無關。96500電量稱為法拉第單位，用F表示。 即 1F 96500 C 26.8Ah 因此，當以96500C電量通過電解質溶液時，在陰極上有一克當量的金屬或氫氣析出，而在陽極上有一克當量的金屬溶解或有一克當量的氧氣析出。,2. 電化當量 通入法拉第單位電量所獲得的產(chǎn)物的重量稱為電化當量。在工業(yè)上常用每安培.小時（ ）析出的kg數(shù)來表示電化當量。,法拉第定律可以表示為,3. 電流效率 在電解冶金中，所謂電流效率主要是指陰極電流效率，可定義為在陰極上實際析出的

33、金屬量與上述按法拉第定律進行理論計算的理論析出量之比(以百分數(shù)表示)。 通常電流效率小于或接近于100%，究其原因是因為理論計算時假設“陰極只發(fā)生確定某種原子價的金屬離子（對于Pb2+離子，n=2）的析出而沒有其他物質或其他價態(tài)物質析出”。實際電解條件是除了主金屬離子的析出反應外，還可能有其他副反應而析出另外一些物質（元素或低價離子），相應也消耗了一部分電量。 此外，工業(yè)生產(chǎn)中的短路、斷路和漏電都是降低電流效率的重要因素。,6.3.2.3 電極電位和電極反應順序,在前述粗鉛電解精煉的電解池中，寫出了陽極一邊溶解粗鉛、在陰極一邊析出純鉛的電極反應方程式。是否還可能進行其他電極反應？例如，帶負電的

34、OH-、SiF62-被陽極吸引，則是否在陽極一邊有氧氣放出，即： 4 OH-4eO2+2H2O （OH-失去電子被氧化） 2 SiF62- +2H2O -2e 2HSiF6+O2 （OH-失去電子被氧化） 而在陰極，還吸引帶正電的H+，則是否還能進行析出氫氣的電極反應呢？即： 2H+ 2e H2 （ H+得到電子被還原） 要回答上述問題，則必須掌握有關電極反應的基本原理或基本條件，即電極電位與電極反應順序（條件）的關系。,1電極電位 (1)電極電位的形成金屬溶液界面雙電層理論 任何一種金屬插入含該金屬離子的水溶液中，在金屬溶液界面會形成一定的電荷分布，從而形成一定的電位差這個電位差就稱之該金屬

35、的電極電位。 電極電位的形成，較為普遍的解釋是金屬溶液界面雙電層理淪。金屬溶液界面雙電層結構形成的機理可以用全屬的活潑性(即金屬鍵合力的大小)以及對金屬離子的水化作用的強弱進行解釋。,(2)標準電極電位 為了能科學地比較不同金屬的電極電位值的大小，在電化學理論與實踐中，統(tǒng)一地給定了標準電極電位和標準氫電極電位這樣兩個重要的、具有度量標準意義的規(guī)定。,所謂標準電極電位，是指金屬在給定的統(tǒng)一的標準環(huán)境條件下、相對一個統(tǒng)一的電位參考基準所具有的平衡電極電值。,上述統(tǒng)一的電位參考基準則約定為標準氫電 極電位。 所謂標準氫電極電位，是指溶液中氫離子活度為1molL、氫氣分壓為一個標準大氣壓(0.1MPa

36、)、在25條件下、在一個專門的氫電極裝置所產(chǎn)生的氫電極電位。其電極反應為： H2 2H+ 2e 由于電極電位是雙電層中的電位差值，而在度量電位差時應該設定是一個統(tǒng)一的電位參考零電位標準，這樣才便于比較不同金屬的電極電位值。在電化學理論中，統(tǒng)一規(guī)定標準氫電極電位為零電位，其他金屬的標準電極電位都是相對標準氫電極電位的代數(shù)值。,2電極極化與超電壓 實際電解過程，其電極反應并不是在平衡可逆條件下進行，即不是在金屬溶液界面上無電流通過而是在外加電場作用下，有強電流通過金屬溶液界面的條件下進行，此時電極電位則由平衡電極電位開始偏離，而且隨著所通過電流的增大，電極電位值相對平衡電位值的偏離也更大。將有電流

37、通過電極時，電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為電極的極化；電極電位的偏離值就稱為超電壓，或又稱過電位。 一個電極反應過程包括反應物質(以離子態(tài)或分子態(tài))的遷移、傳遞、反應物質在電極溶液界面上得失電子以及電極反應產(chǎn)物的新相、新結構態(tài)的轉換等若干步驟。如果反應物質在電極表面得失電子的速度、即電化學反應速度落后于其他步驟所進行的速度，則造成電極表面電荷積累，其規(guī)律是使陽極電位更正，陰極電位更負，將由于電化學反應速度緩慢而引起的電極極化現(xiàn)象稱做電化學極化。,在水溶液電解精煉時，必須注意到陰極上是否有氫氣析出。 氫離子H+在陰極上的放電過程，大致可分為下列四步： 第一步 H+走向陰極； 第二步 H+ + e

38、 H； 第三步 H + HH2； 第四步 H2氣泡逸出。 目前有人認為第二步進行很慢，也有認為第三步進行很慢，正是由于這種慢速度，才造成產(chǎn)生氫超電壓的原因。 根據(jù)電化學數(shù)據(jù)可知，陰極上金屬析出的超電壓一般很小，例如鉛析出的超電壓是0.0v；而氫在金屬陰極上析出的超電壓很大，例如H+在金屬鉛板上析出的超電壓為1.1v。當電流密度增大和電解液溫度降低時，氫析出的超電壓會顯著增大。因此，氫的析出電位超過其標準電位，所以電解時，能從溶液中析出電位較負的金屬如鉛、鋅等。,3電極電位的高低決定電極反應的順序 電極電位的高低，即電極電位代數(shù)值的大小，與金屬的活潑性或非金屬的惰性密切相關。 標準電極電位按代數(shù)

39、值由低到高的順序排列，反映了金屬活潑性由大到小的順序排列；在一定條件下，標準電極電位越低的金屬，越容易失去電子被氧化，而標準電極電位越高的金屬，越容易得到電子被還原。 也就是說，標準電極電位的高低，將會決定在一定條件下對應金屬離子參與電極反應的順序。 在電解冶金過程中，電極電位越負，即代數(shù)值越小的金屬，越容易失去電子參與氧化反應;電極電位越正、即代數(shù)值越大的金屬或金屬離子，越容易得到電子而參與還原反應。,析出電位=標準電極電位超電壓（過電位）,在陽極可能進行的電極反應及相應標準電極電位值為：,由于Pb2+/Pb最低，故最容易并首先在陽極一側進行鉛溶解。 在陰極，由于電極極化和超電壓的原因，改變

40、了陰極可能 進行電極反的順序。,6.3.3 雜質在電解過程中的行為,在粗鉛陽極中，通常含有金、銀、銅、銻、砷、錫、鉍等雜質，雜質在陽極中除以單質存在外，還以固溶體、金屬間化合物、氧化物、硫化物等形態(tài)存在。陽極中的雜質在電解過程中的行為是很復雜的，按其標準電位可將陽極中的雜質分為三類：,（1）電位比鉛負的金屬Zn、Fe、Cd、Co和Ni等,（2）電位比鉛正的Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等,（3）電位與鉛很相近的Sn,由于它們具有比鉛高的析出電位，且濃度極小，因此在陰極不致放電析出。,由于它們具有比鉛更低的析出電位，電解時一般不溶解，而留于陽極泥中。,Sn與SiF62生成SnSiF6， Sn

41、，但并不完全溶解，部分留在陽極泥中。,根據(jù)金屬的標準電位可把鉛中的雜質金屬分為三類：,第一類雜質金屬能與鉛一道從陽極溶解進入電解液，由于其析出電位較鉛負，故在政黨情況下不會在陰極上放電析出。由于這些雜質在粗鉛中含量很小，且在火法精煉過程中很易除去，所以一般情況下不會在電解液中積累到有害的程度。 第二類雜質在電解熔煉過程中基本上不溶解，從而在陽極表面上形成陽極泥層。 當陽極泥散落或脫落，這些雜質將被帶入電解液中，并隨著電解液流動而被粘附在和夾雜于陰極析出鉛中，對陰極質量影響很大。尤其是銅、銻、銀和鉍顯著。下面分別敘述：,銅：陽極中銅的活性很小，在沒有氧的參與下，不會呈離子狀態(tài)進入電解液中，所以在

42、電解液中含量很少。陽極中銅的存在嚴重影響陽極泥的物理性質。當陽極中含銅超過0.06%時，陽極泥將顯著地變硬和致密，以致阻礙鉛的正常溶解，并使槽電壓升高而引起雜質的溶解和析出。因此，電解前粗鉛必須先進行火法精煉，將銅降至0.06%以下。 砷：在電解過程中砷與銻的性質相似，難溶于電解液。陽極中砷含量一般不大于0.4%。砷和銻都具有增大陽極泥強度的效果。工廠實踐證明，控制陽極泥中砷、銻的總量0.8%,可以確保陽極泥不脫落。,銻:銻在陽極中呈固溶體的形態(tài)存在，由于其標準電位較正，在電解過程中很少進入電解液，而是留在陽極泥中。但銻能在陽極表面的陽極泥中形成堅固而又疏松多孔的網(wǎng)狀結構，包裹陽極泥使之具有適

43、當?shù)母街鴱姸榷幻撀?。當陽極含銻1.2%時，陽極泥會變得堅硬而難于刷下。當陽極含銻0.3%時，陽極泥容易散碎脫落，電解液渾濁，貴金屬損失嚴懲，析出鉛質量難以保證。因此，生產(chǎn)中陽極含銻一般控制在0.4%0.8%。如果粗鉛生產(chǎn)配料有困難，致使粗鉛含銻太高或太低，在初步火法精煉裝鍋時就要適量配入含銻低或銻高的雜鉛或粗鉛，確保陽極有適量的銻，這在生產(chǎn)上稱之為“調銻”。,鉍：鉍和砷一樣，標準電位比銻還正，在電解過程中不會呈離子狀態(tài)進入電解液，而是保留在陽極泥中，所以用電解法分離鉛和鉍是最徹底的。生產(chǎn)中偶然出現(xiàn)電解液含鉍增高，導致析出鉛質量不合格，多是由于掉極造成陽極泥溶解污染電解液造成的。 銀：銀通常是

44、粗鉛陽極中含量較高的雜質金屬，也是陽極泥中回收價值最大的貴金屬。電解時銀和鉍一樣絕大部分保留在陽極泥中，在陽極泥中得到富集而有利于貴金屬回收。電解液中通常含有微量的銀是陽極泥機械帶入電解液中而混入陰極。生產(chǎn)過程中，掉極會造成電解液中銀含量大幅度增加，析出鉛中銀嚴重超標，質量得不到保證。,第二類雜質在電解熔煉過程中基本上不溶解，從而在陽極表面上形成陽極泥層。陽極泥層的性質和結構對電解精煉過程有很大影響。硅氟酸電解液之所以被廣泛應用，一個非常重要的條件是該法能在陽極表面上形成一個多孔的網(wǎng)狀陽極泥層。這種陽極泥層不僅能導電，而且還具有一定的粘著性而不脫落，否則便會污染電解液和陰極沉積物。 影響陽極泥

45、層性質和結構的因素主要有： 1鉛陽極中不溶解的雜質 2鉛陽極的澆鑄質量 3電解時，陽極極化的過電位不能超過200mV，避免陽極或陽極泥層中的雜質大量溶解，破壞陽極泥層的穩(wěn)定性,由于鉛的交換電流密度比較大，鉛電結晶的顆粒相對比較粗。如果電解過程控制不好，陰極上便會形成粗糙和帶孔隙的沉積物，或形成容易造成短路的瘤狀和枝狀沉積物。為了獲得平整致密無瘤狀和枝狀的灰白色金屬光澤的鉛沉積物，應該： (1)保持陽極泥不脫落。陽極泥脫落懸浮在電解液中，造成在陰極上夾雜形成瘤狀結晶或在陰極表面上長疙瘩； (2)陰極應比陽極稍大，且陰陽極位置應對正，以免陰極邊緣電力線過于集中而使鉛結晶變壞； (3)控制好電解過程

46、的技術條件，包括適當提高電流密度，維持電解液中較低的鉛離子濃度和較高的酸度，保持較低的電解溫度以及加入合適的添加劑等，以改善陰極的結晶形態(tài)。,第三類雜質金屬是錫。陽極中含錫小于0.01%時，可獲得合格的陰極鉛。錫的標準析出電位是-0.14v，與鉛的電位非常接近，理論上將與鉛一道從陽極溶解并在陰極析出。在工廠實踐中，錫并不完全溶解和析出，仍有部分保留在電解液和陽極泥中，這是由于陽極中有部分雜質金屬與錫構成金屬間化合物，使錫的溶解電位升高，因而保留在陽極泥中。生產(chǎn)實踐表明，當陽極含銻為0.4%0.6%時，僅有30%40%的錫在陰極析出。因此，在進行初步的火法精煉時，有的工廠在除銅后接著除錫，以降低

47、陽極的含錫量；也有的是在電解后熔鑄析出鉛的電鉛鍋中進一步除錫。,6.3.4.1 電解液成分,鉛電解精煉的電解液主要組成為硅氟酸鉛和硅氟酸的混合水溶液。除了主要成分外，電解液中還含有少量的雜質離子和添加劑及其水解產(chǎn)物。 不同工廠的情況不同，電解液中鉛和硅氟酸濃度控制的范圍相差很大。鉛離子濃度波動在60l20g/L，游離硅氟酸濃度波動在60100g/L，總硅氟酸根100l60g/L 。一般來說，隨電流密度的提高，電解液中鉛相酸的濃度也應該相應增大。,Pb2+濃度太低影響陰極析出鉛的結晶質量，適當提高Pb2+濃度有利于獲得光滑致密而又堅固的析出鉛。但Pb2+太高會使電解液的導電率下降，并可能造成泥層

48、中的Pb2+過高，引起PbSiF6的水解或過飽和。游離酸主要是增加電解液的導電性，提高其分散能力，改善析出鉛結晶質量，并降低槽電壓，節(jié)約電能。根據(jù)工廠普遍經(jīng)驗，隨著電流密度提高，電解液中的鉛、酸濃度都應相應地提高。生產(chǎn)中一般都采用酸度較高的電解液，但當游離H2SiF6濃度超過120g/L以后，電解液比電阻降低不大，而酸的損失則隨著酸度升高而增大。,電解生產(chǎn)正常時，電解液中雜質的濃度一般不會積累到有害的程度，一般情況下，電解液不需要凈化處理，但是若采用集中掏槽或是停產(chǎn)后再生產(chǎn)，電解液往往受到污染而變各渾濁，此時，需將電解液進行過濾處理，以除去懸浮物和部分膠質。對于溶于電解液中的雜質，則呆采用大電

49、流密度電解辦法除去，一般只需一個周期后即可產(chǎn)出合格的析出鉛。隨著電解的進行，電解液中有害雜質的濃度可迅速下降，轉入正常狀態(tài)，析出鉛中的雜質含量也隨之降低。國內某廠采用工業(yè)絮凝劑處理電解液中的有害雜質，方法簡單，效果比較明顯。電解液中雜質成分實例列于表6-14。,在電解過程中，由于電解液的蒸發(fā)、分解、陽極泥帶走和其他機械損失，H2SiF6被消耗，為了維持電解過程的正常進行，每天必須對電解液進行化驗分析，并加入新的H2SiF6來補充。國內某廠要求外購來的新酸成分（g/L）為： H2SiF6360，Cu2，游離F- 3,SO42- 5。新配制的電解液中無色透明的液體，鐵離子使電解液呈綠色，膠質物使之

50、呈棕色，使用時間較長的電解液呈啤酒色。對電解液的要求是具有高的導電率和純凈度。 在電解過程中，由于陰極電流效率稍低，加上鉛的化學溶解等原因，電解液中的Pb2+濃度一般隨著電解過程進行而逐漸升高。只有當陽極鉛品位過低，電解液游離H2SiF6含量較少時， Pb2+濃度才會逐漸下降，此時，只要補充大量的H2SiF6與PbSiF6，同時降低電流密度。如果電解液含Pb2+濃度過高，則需要脫除多余的鉛，其方法有兩種：,(1)硫酸沉淀法 往洗液或抽出的部分電解液中加入H2SO4，使鉛生成不溶解的PbSO4沉淀下來，同時使硅氟酸再生，化學反應式為： PbSiF6+ H2SO4 PbSO4+H2SiF6 加硫酸

51、脫鉛操作簡單，脫鉛速度快，但產(chǎn)出的硫酸鉛要過濾干燥，處理麻煩。 （2）電積法 在電解生產(chǎn)車間，利用其中幾個電解槽，以不溶性石墨作為陽極，用一般的始極片作陰極，進行電解。電積過程的總反應式為： PbSiF6+ H2O Pb+H2SiF6+1/2O2,電積的結果是在陰極上析出鉛而在陽極上放出氧氣。電積法脫鉛速度較緩慢，雖析出的陰極鉛含雜質稍高一些，但可作生產(chǎn)始極片的原料或分批裝入電鉛鑄型鍋搭配使用。電積法脫鉛的優(yōu)點是能破壞電解液中殘留的有害有機物成分，例如，由電解添加劑動物膠裂化形成的氨基酸會部分被電積脫除，從而有利于改善析出鉛結晶；缺點是電力消耗較高，槽電壓2.5v，電流效率約85%，每脫除1t

52、鉛耗電約800kWh。 在條件許可時調整陽極含鉛，可以使Pb2+濃度基本穩(wěn)定，不必脫鉛。有的陽極含鉛太低， Pb2+濃度逐漸下降，需要向電解液中補充Pb2+。在攪拌槽加入硅氟酸和粉狀氧化鉛攪拌，二者用量的原則是使反應后的溶液中仍保留較高的殘酸，保證氧化鉛完全反應消耗盡。配好的溶液即補入電解液中以緩解Pb2+濃度下降。,6.3.4.2 電解液的循環(huán) 隨著電解過程的進行，陰極附近的鉛離子濃度逐漸降低，陽極附近及陽極泥層中鉛離子濃度則逐漸升高。陰陽極附近的電解液與主體電解液之間的濃度差便會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，使槽電壓升高。在電解槽的縱深方向由于電解液各組分的密度不同，在重力作用下也會產(chǎn)生分層現(xiàn)象，造成

53、電解液成分上下不均。為了使槽內電解液成分均勻，單靠擴散是不夠的，必須使電解液循環(huán)流通。電解液的循環(huán)也會促進槽內電解液溫度的均勻。 電解液的循環(huán)方式按電解槽排列布置的不同分為雙級循環(huán)和單級循環(huán)。 就單個電解槽而言，電解液循環(huán)方式又有上進液下出液和下進液上出液兩種。,下進上出方式能使槽內電解液的成分和溫度更均勻；但溶液流動方向與陽極泥沉降方向相反，妨礙陽極泥沉降。 上進下出方式有利于陽極泥沉降，可加大循環(huán)速度。 絕大多數(shù)工廠均采用上進下出方式。,由于Pb2+的密度較大和陽極上附著泥層，所以循環(huán)的作用和循環(huán)量的控制對鉛電解有特別重要的作用。當陽極含銻偏低時，不宜采用較大的循環(huán)量，以防止沖掉陽極泥。當

54、電流密度高時，因濃差極化增大，應保持較大的循環(huán)量。生產(chǎn)中，電流密度與循環(huán)速度的關系如下: 電流密度（A/m2） 120 160 180 200 220 循環(huán)速度（L/min） 15 18 22 25 30 陽極品位低，雜質多時，應適當提高循環(huán)速度，但應以不引起陽極泥脫落和懸浮為前提。 電解槽容積較大時，也應有較大的循環(huán)量，通常循環(huán)量為2030L/min，或每更換一槽電解液需1.52.0h，通過調整設在每槽或每列供液管道上的閥門以控制其循環(huán)量。,6.3.4.3 電解液溫度 鉛電解過程可在較大范圍的溫度（1050）下正常進行，但最佳溫度范圍是3040 。 電解液溫度的高低對其比電阻有較大的影響。溫

55、度越高，電解液比電阻越小。如果溫度過低，電解液導電性差，槽電壓升高，電耗增大。 然而，溫度過高，電解液蒸發(fā)損失又會增大，硅氟酸分解過程加快，硅氟酸的消耗增加，而且分解產(chǎn)物氣體既有腐蝕性又有毒性。對于用瀝青膠泥作襯里的電解槽電解液溫度過高時，襯里容易軟化或鼓泡，影響其使用壽命。 電解液溫度受電流密度、氣溫及散熱狀況等條件的影響，一般波動在3045之間。,由圖可見夏季盡可能采用較低的電流密度，冬季則反之。但由于市場變化，如在夏季電鉛產(chǎn)品需求旺盛或售價高，就應該提高電流密度多產(chǎn)鉛，這時應在循環(huán)槽、高位槽設置蛇形銅管通水冷卻，在冬季才通蒸汽加溫。 一般情況下電解過程中的焦耳熱（Q=0.24I2Rt)可

56、維持電解液溫度在30以上。夏季也可以用空氣冷卻塔使電解液降溫，但要有較好的捕收泡沫措施，以防止酸霧和酸損失增加。,6.3.4.4 電流密度 電流密度是指單位（陰極）有效面積電極上通過的電流強度。在電解過程中，陰極面積稍大于陽極面積。通常所說的電流密度是指陰極電流密度。 電解槽的生產(chǎn)能力幾乎隨電流密度的提高而成比例地增加，所以提高電流密度時單位陰極析出鉛所負擔的固定資產(chǎn)折舊費、維持費和基建投資將相應減少。但當電流密度超過一定限度時，則單位析出鉛的電耗增加，而且析出鉛的質量變壞。,如果電流密度過高，則雜質在陽極上溶解和在陰極上析出的量均會增加，影響陰極鉛的品位。當電流密度超過臨界值時，由于陰極表面

57、鉛離子的貧化面會產(chǎn)生海錦狀多孔析出物。隨著電流密度的提高，陰陽極的極化加劇，會使槽電壓升高，電耗增大。電流密度高，也會導致枝狀或毛刺狀結晶，使短路增多，電流效率隨之下降，電耗也增大。鉛電解廠所采用的電流密度為160200A/m2。 電流密度的選擇決定于陽極雜質的含量和性質以及陰、陽極操作周期。對陽極含雜質較高、操作周期較長者，宜選用較低的電流密度；反之，則應選擇較高的電流密度。,當總H2SiF6濃度一定時，電解液的比電阻隨鉛離子濃度的增加而升高，隨游離H2SiF6的濃度增大而降低。在鉛離子濃度的一定范圍內，電解液的比電阻隨游離硅氟酸濃度的增大而降低。為了改善電解液的導電性，在鉛電解精煉過程中應

58、采用較低的鉛離子濃度和較高的游離H2SiF6 濃度。 從鉛陰極結晶形態(tài)的討論可知，采用較低的鉛離子濃度和較高的硅氟酸濃度電解，也有利于改善鉛陰極的結晶形態(tài)。 但是，電解液中鉛離子濃度過低會造成陰極表面鉛離子貧化，生成海綿狀沉積物，引起更多的雜質在陰極上析出。游離硅氟酸濃度也不宜過高，超過一定限度后，電解液比電阻的降低并不明顯，而硅氟酸的損失反而增加。,6.3.4.5 電解周期與極間距離,在殘極刷洗未實現(xiàn)機械化之前，陰陽極的電解周期是相同的，都是23d，陽極較薄，每塊重在70kg以下，同極中心距為80mm。隨著殘極刷洗機械化和陽極鑄型機械化以后，陽極周期比陰極周期長1倍，多是陰極周期23d，陽極

59、周期46d，極距也增加到90100mm。 當電流密度低，陽極雜質含量低，可選用較長的電解周期，減少出裝槽次數(shù)，節(jié)省人工。國外有工廠把陰極周期延長到57d。 同極距是指同類電極的中心距離。在電解過程中縮短同極距可提高單槽產(chǎn)量，降低槽電壓；但極距過小會使短路增多，電流效率下降。同極距通常在80一120mm范圍內選取。,6.3.4.6 添加劑,由于鉛的電化當量較大，電解過程中有陽極泥層形成，濃差極化顯著；電解液的電阻較大，分散能力差；陰極結晶狀態(tài)不平整致密，易產(chǎn)生海綿狀和樹狀結晶，為此要向電解液中加入較大量的添加劑，加入合適的添加劑可以增大金屬在陰極上的析出過電位，因而有利于陰極結晶顆粒的細化和沉積物的致密。常用的是骨膠、木質磺酸鈉（鈣）和-萘酚。 實踐證明，使用聯(lián)合添加劑比使用單一添加劑的效果更好。,骨膠是一種作用平緩的陽離子添加劑，在電解液中被陰極吸附地表面形成一層吸附膜，增加了陰極極化程度。由于陰極表面不平滑和陽極之間的距離是不均等的，陰陽極之