[發(fā)明專利]一種精煉粗鉛的方法

有效

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• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102534661A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 潘軍青;張超;鈕因健;孫艷芝
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C25C1/18
• 分類號: C25C1/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發(fā)明屬于鉛的精煉技術領域，本發(fā)明涉及一種將粗鉛利用化學-電化學法進行精煉、提純得到高純度電解鉛的方法。

背景技術

傳統火法冶煉得到的粗鉛通常經過精煉除雜后才能廣泛地使用。粗鉛精煉的目的一方面是除去其中夾雜的金屬雜質，得到純度為99.99％高純鉛，另一方面是回收粗鉛中的是銅、銀和鉍等貴金屬。

目前工業(yè)上廣泛采用的鉛精煉技術主要分為火法精煉和電解精煉。由于火法精煉存在鉛回收率較低和貴金屬損失等缺點，因而自20世紀初以來，電解精煉法在世界尤其是我國得到了廣泛的應用。

在鉛的電解領域的研究中，人們曾經研究過氟硼鹽、氯化物和氟硅酸等酸性體系，其中目前工業(yè)上鉛電解精煉普遍采用的方法為柏茲法。柏茲精煉法在1901年由A.G.Betts提出，并于1902年得到工業(yè)化應用，它的主要特征是以氟硅酸鉛與氟硅酸組成的水溶液作電解液。首先粗鉛經火法初步精煉，除去部分銅和銻等雜質，然后鑄成陽極，陰極采用電沉積鉛鑄成始極片，裝入有PbSiF₆(0.3-0.5mol/L)和游離的H₂SiF₆(0.4-0.6mol/L)電解槽中進行電解。由于氟硅酸在受熱時容易揮發(fā)并分解成有毒的HF和SiF₄，該工藝一般采用較稀的氟硅酸溶液，并且電解溫度一般控制在30-45℃。由于受稀溶液電導率和常溫鉛離子擴散能力的限制，電解過程的電流密度一般為180-200A/m²，電解槽壓為0.4-0.5V，電流效率為92-96％，每噸鉛的電解能耗為120-135KWh。電解精煉的結果是陰極產出高純度的電解鉛，同時得到表面帶有陽極泥的殘極。電解鉛經洗滌后熔化，然后進行氧化精煉進一步除去微量的砷、銻、錫，通過鑄錠得到電解鉛產品，其中一部分用于鑄造始極片。殘極在除去表面的陽極泥后重新熔化并鑄成陽極。

柏茲法電解精煉法的優(yōu)點是可以直接得到純度很高的精鉛的同時，并使銅銀等貴金屬富集于陽極泥中，從而有利于金銀等貴金屬的綜合回收。雖然現有的柏茲精煉法已經經過100多年的改進，但是仍存在下列主要缺點：

1，這種工藝采用只能較低濃度的H₂SiF₆-PbSiF₆溶液進行電解精煉，通常需要0.5V的電解槽壓，精煉過程的直接電解能耗較高，一般為120-130KWh/t。

2，H₂SiF₆容易揮發(fā)，尤其是夏天在工作現場更容易產生大量有毒的酸霧，氣味難聞。另外H₂SiF₆還會分解出有毒的HF和SiF₄氣體，危害人體和環(huán)境。

火法冶煉得到的粗鉛不僅含有金屬鉛，同時由于鉛礦石中經常夾雜其它金屬化合物，這些金屬化合物在高溫還原性氣氛中隨著金屬鉛的還原而被一起還原，經過分析，粗鉛中經常夾雜Ag、As、Bi、Cu、Sn、Sb、Cd和Fe等金屬。粗鉛的提純過程本質上是利用金屬或者非金屬元素自身化學活潑性或者酸堿性的差異進行分次分離的過程。電解精煉的原理實際也是依據元素之間電極電位的差異進行選擇性的溶出或者電沉積過程。這種電解精煉情況可以分為三種情況，1是夾雜電極電位更負金屬；2是夾雜電極電位更正金屬；3是夾雜電極電位相近金屬。

當鉛中夾雜電極電位更負金屬時，例如鉛中夾雜的Fe、Cd或者Zn單質。我們以Fe為例，它的電極電位在酸性或者堿性介質中的電位分別為-0.44V和-0.877V，而鉛和+2價鉛化合物在酸性或者堿性中的常見電位是-0.126V和-0.578V，具體如下：

Fe-2e＝Fe²⁺????????????(E_A⁰＝-0.44V)

Fe-2e+2OH^-＝Fe(OH)₂????(E_B⁰＝-0.877V)

Pb-2e＝Pb²⁺????????????(E_A⁰＝-0.126V)

Pb-2e+2OH^-＝PbO+H₂O????(E_B⁰＝-0.578V)