废电子电器回收粗银电解精炼过程控制技术

郎庆成

（天津再生资源研究所，天津300191）

废电子电器回收粗银电解精炼过程控制技术

郎庆成

（天津再生资源研究所，天津300191）

报废电子电器产品的回收利用受到国家与行业的高度重视，大型拆解加工企业如雨后春笋般涌现，为后续深加工利用奠定了良好的基础，极大地推动了行业的发展。针对目前国内贵金属回收中粗银电解技术与过程控制技术的不足进行研究，将技术与管理有机结合起来，并在企业生产上予以实施，效果良好。

废电子电器；粗银电解；过程控制；综合利用

随着我国循环经济的发展，政府相关部门相继出台了多项产业扶持政策，从财政部的回收网络体系建设、国家发改委的“城市矿产”基地建设以及科技部的科学和技术发展规划等，为再生资源产业的迅猛发展增添了无穷的动力。以财政补贴形式推进的废家电以旧换新活动，带来了废家电回收业务的快速增长。在对这些废弃电子电器的回收加工过程中，产生了大量的含贵金属及铅锡合金的复杂铜粉碎料。对其加工利用的常规途径是经吹炼、电解精炼产出精铜，再从铜电解阳极泥中回收精炼银、铅锡等其他金属元素，实现对废电子电器金属成分的综合利用。

再生资源行业对废电子电器中的含银阳极泥的回收精炼，一般沿用粗铜电解行业的含银阳极泥的回收精炼工艺。然而应当看到，由于废电子电器的固有特点，使得该类含银阳极泥与矿铜电解得到的含银阳极泥成分有诸多区别，因而，照搬传统含银阳极泥回收工艺，很不合理。此外，针对粗银电解实践，我国目前的技术水平与国外先进水平相比有相当的差距，从电流密度、电耗、电解液净化处理技术等经济技术指标及工艺过程控制技术上，尚需进一步优化提高。

1 品质控制

鉴于粗银电解精炼加工企业的运营特点，企业对物料、资金周转进行严格控制，不少企业在来料分析结果尚未出来时就将粗银物料投入阳极炉中。阳极板质量的波动，给电解银产品的质量控制带来了挑战，先进的电解银生产过程控制技术的实施，为电解银生产过程的维护及电解银品质的稳定提供了可靠的保障。

1.1 阳极板铸造经验控制法

既要保证粗银阳极品质，又要满足企业物料、资金的快速周转，利用经验快速判定阳极熔炼质量是一个有效手段。实践中，根据物料熔化后的熔体状态，判定需添加的熔剂种类和氧化方式，清渣后目视判断熔体质量，决定是否浇铸阳极板，每炉留样检测，并做统计分析。对新员工可以通过样品实物的观察训练及熔炼图像资料迅速掌握该项技术。

阳极板技术要求为：Ag≥98%，杂质含量尽可能低。

1.2 电流密度控制

国内粗银电解的技术规范为：电解液银浓度为［Ag+］60～150 g/L，HNO3含量 3～10 g/L，电流密度为200～350 A/m2[1，2]。然而，同样的技术条件，同样的电流密度，电银质量却有很大差别。

电流密度对电银品质的影响不是独立存在的。当电解液比较纯净、银离子含量合适时，额定的电流密度可以保证得到合格的电银产品；而当电解液杂质积累超过一定值时，电流密度较高，在阴极表面扩散层造成的浓差极化促使杂质竞争析出，使得电银品质下降。

25℃时，根据能斯特方程，银电极电位为：

当扩散层内电极界面浓度［Ag+］=3.76×10-7g/L时，银离子析出电位E=0.3 V。此时，铜、铋、碲等会在电极竞争中析出，严重影响产品质量。

因而，建立电流密度与电解液的相关关系，有利于实现稳定生产，实现电银产品质量的稳定。

1.3 电解液净化

保持电解液质量对银电解提纯有着重要的影响。在银都湖南永兴，某些企业未能控制好电解液的质量，缺乏先进适用的电解液净化技术，使得电银质量难以稳定，经常产出2＃银，在客户中造成不良影响。实践中，作者以电银、阳极泥洗水为银离子来源生产超细氢氧化银，用于电解液净化。此外，抽出部分主体电解液，以氨水调节pH值至5～7，可以实现电解液深度除锡、铋和铁，而电解液中铜可控制在0.002～16.5 g/L范围内。积累的铅可以用硫酸先行去除。电解液净化涉及的主要反应如下：

由溶度积常数可以算出在通常的银离子浓度下，杂质的净化下限。比如硫酸除铅，在1 mol/L［Ag+］浓度下，［Pb2+］去除下限为0.24 g/L，氢氧化银除杂时，［Cu2+］的去除下限为0.013 g/L。

1.4 银粉洗涤

一般认为，银粉洗涤对电解银熔炼质量没有显著影响。依据是：电解银粉夹带的电解液属于化合物，在高温下，化合物分解成氧化物，不会进入电解银熔体中。但当使用石墨坩埚时，会形成局部还原性气氛，使得电解液分解产生的氧化物还原，进而使杂质进入电解银熔体，造成电解银质量下降。即使保持氧化性气氛，但没有及时加入造渣剂与分解的氧化物反应造渣，同样会使氧化物杂质与石墨坩埚反应而进入电解银熔体中，造成产品质量下降。因此，减少电解银夹带的电解液，成为电解银粉洗涤的主要目的。

电解银粉洗涤的关键控制因素是酸水洗杂、清水洗酸。酸水洗杂是防止杂质在洗涤过程中水解，沾附在电解银粉表面，难以洗去。配制的酸洗液pH值为2即可。

1.5 熔炼成品

电解银粉熔铸过程控制是保证和提高电银质量的重要环节。将合格的电解银粉加入经检验的石墨坩埚中，采用中频炉熔炼时，控制升温制度，根据熔体液面情况判断杂质状况，选择添加少量熔剂，以清除杂质，保证电银质量。熔体脱氧程度在很大程度上影响电银的密度与物理性能。某些加工用途对电银有特殊要求，必须真空熔铸方可满足。

2 环境控制

环境对电解银产品质量的影响主要是在生产与操作过程中，比如对导电排、导电棒、导电夹的表面打磨加工过程中，产生的磨屑洒落于电银产品中，造成产品品质的下降；其次，更换阳极板过程操作不当，造成阳极泥散落进入电银中，使电解银品质下降并造成的损失；第三，电银烘干过程中，设备上的氧化皮、铁锈等有可能掉落在银粉里；第四，熔炼工具在高温银熔体中的侵蚀造成电银品质下降；第五，现场管理不规范，非熔炼作业造成的扬尘、飞溅等杂物进入电银中，造成电银品质下降，等等。

环境对健康的影响：废电子电器综合利用过程产生的贵金属物料在提纯精炼过程中，会产生一定量的废气与废水，因而，做好加工利用过程的环境控制与治理对再生资源行业的可持续发展非常重要。废电子电器回收粗银电解精炼过程环境控制技术包括电解过程环境控制、造液过程环境控制、熔炼过程环境控制及噪声污染控制4个主要部分。

（1）电解过程环境控制。在粗银电解过程中，电极反应、溶液蒸发等会造成电解槽面的空气污染，对操作人员有一定危害。通过槽面引风、车间通风的方法可以使工作环境得到改善；

（2）造液过程环境控制。电解造液过程是集中产生氮氧化物污染的环节，应通过高效吸收、洗涤与汽水分离过程实现对氮氧化物的再利用与控制治理；

（3）熔炼过程环境控制。在高温熔炼过程中，坩埚中的挥发物、粗银中的杂质、电解银上附着的化合物等会在高温下挥发、分解，如不加控制，会严重污染环境，因此，应通过专用设备进行烟气冷却、收尘。

（4）在粗银精炼过程中，噪声污染最集中也最严重的工作场所是中频熔炼工序。不同频率的噪声对人体的伤害是不同的，而噪声污染目前在全社会还没有引起企业管理人员的足够重视。根据噪声频率、声强、方位进行科学治理，体现了企业的人文关怀，保护操作人员健康，有助于提高工作效率。

3 能耗控制

随着经济的发展、社会的进步，人类对气候环境的关注程度越来越高，对各种工业过程能耗、物料消耗的控制越来越严，低碳与节能减排浪潮席卷全球。再生资源产业作为发展循环经济的重要一环，秉持节约能源、低碳环保的思想，是行业可持续发展的重要保证。针对报废电子电器产品综合利用产生的贵金属粗银的精深加工，对传统生产工艺进行了流程再造，从极距、导电排、导电棒、洗涤制度、烘干方式、能量的梯级利用等进行规划和重组，达到节水、节能的显著效果。主要包括以下技术环节。

（1）电解过程能耗控制技术。包括极距、导电排、接点、溶液电阻及过程管理方面。及时更换阳极板，注意避免短路造成的能源损失和对产品质量的影响。

（2）熔炼过程能耗控制技术。主要加强操作程序管理，连续熔炼更有利于节能，其次要充分利用炉气的热能。

（3）对风机、循环泵等电器进行负荷计算，通过线性规划实现系统的节能。

（4）根据感性负载程度，通过电容补偿实现节能。

（5）通过流程再造、管理优化来提高生产效率，实现系统性节能。

4 结语

随着再生资源产业的发展，研发适用的资源再生利用技术对推动循环经济的发展具有积极作用。天津再生资源研究所对传统粗银电解工艺进行再开发与流程再造，实现了银电解技术的提升，具有节能、高效、技术先进的特点，可广泛应用于废电子电器及“城市矿产”综合利用与精深加工过程，为行业发展提供了更好的工艺选择。

[1]卢宜源，宾万达.贵金属冶金学[M].长沙：中南工业大学出版社，1994：231-249.

[2]陈国华，王光信.电化学方法应用[M].北京：化学工业出版社，2003：56-58.

[3]常文保，李克安.简明分析化学手册[M].北京：北京大学出版社，1981：49-56.

Electrolysis refining process control techniques of silver recovery from waste electrical and electric equipments

LANG Qingcheng
（Tianjin Recycable Resources Institute,Tianjin 300191,China）

Waste electric and electrical equipment recovery and utilization is highly regarded both in the whole country and in the recycling industry.Many large-scale dismantling and processing enterprises have emerged,which greatly promote the development of recycling industry,and laid a good foundation for further deep processing.A research was made on silver electrolysis technology and process control techniques in precious metals recovery.Combined with on-site management,this technology has applied in real production,and got good results.

waste electrical and electric equipment;silver electrolysis;process control;comprehensive utilization

X758；TF832

A

1674-0912（2012）04-0031-03

2012－02－23）

郎庆成（1962-），男，大学本科，工程师，研发中心主任，专业方向：稀贵金属综合利用、粉体材料、节能环保和现代企