浅谈生产过程中铅阳极损耗原因

杨维俊

（新疆新鑫矿业股份有限公司阜康冶炼厂阜康831500）

浅谈生产过程中铅阳极损耗原因

杨维俊

（新疆新鑫矿业股份有限公司阜康冶炼厂阜康831500）

铅阳极在生产过程损坏的现象及原因。

铅阳极损耗极化

前言

阜康冶炼厂是我国首家采用硫酸选择性浸出－黑镍除钻－电积流程从水淬高冰镍中生产金属镍的工厂，该工艺具有流程短、金属回收率高、投资省等优点。在1999年又建成投产了尾渣技改综合利用工程，采用“沸腾焙烧与电积”新工艺处理尾渣，产出电解铜。

电积工序作为湿法冶炼工艺重要的一个工序，也是产成品的工序。不溶阳极是目前湿法冶炼电解过程中应用较为广泛的一种材料，而且用量大，在生产成本中占有较大比例。如何控制吨产品阳极的消耗，对降低成本，提高产品市场竞争力。都会起到积极的作用。

1 不溶性阳极材料

不溶性阳极通常可采用以下各种材料：

⑴具有电子导电和不被氧化的石墨；

⑵电位在电解条件下发生钝化的各种金属，其中首先是铂；

⑶在电解条件下发生钝化的各种金属，如硫酸盐中的铅；碱性溶液中的镍和铁。

目前我厂镍电解和铜电解都使用的是铅阳极。不溶性阳极及在其上进行的过程在湿法冶金中，通常采用铅或铅合金作为电积过程的阳极。当铅在酸性硫酸盐溶液中发生阳极极化，便可能进行下列各阳极过程：

（1）金属铅按下列反应氧化成二价状态；

（2）二价铅氧化成四价铅；

（3）金属铅直接氧化成四价状态，并形成二氧化铅；

（4）氧的析出；

（5）硫酸根放电，并形成过硫酸。

因此，铅阳极在电流作用下的行为可表述如下，当电流通过时，铅便溶解，但由于硫酸铅的溶解度很小，故在阳极迅速出现电解液为硫酸铅过饱和现象，于是硫酸铅便开始在阳极表面是上结晶。因此，与电解液相接触的金属铅的表面乃减少，就使得铅离子转入的电解液增多，并且也使得有更多的硫酸铅在阳极上结晶，直到比电导很小的硫酸铅膜几乎覆盖着整个阳极表面时为止，造成铅阳极上的实际电流密度增大，从而阳极电位便急剧地增大。

根据标准电极电位（还原电位）来判断，阳极上首先应该进行氢氧离子的放电，但因为氧的析出伴随着很大的超电位，故实际上首先是进行二价铅离子和铅本身的氧化作用，伴随生成四价铅的盐，此盐发生水解而生成二氧化铅。二氧化铅开始系在硫酸铅组成的阳极膜的空隙中生成，然后硫酸铅逐步为二氧化铅膜所替代。最后，这个二氧化铅乃成为进行阳极基本过程即氧的析出过程的工作表面。

由于二氧化铅膜的形成，电积时铅阳极被破坏的过程不会终止。铅阳极由于二氧化铅膜的多孔性而受到破坏，经由这些孔隙，电解液可直接通向铅的表面。在这些孔隙中，进行着所有上述各种氧化和离子放电的过程。

在孔隙中发生和消失的二氧化铅及铅的其他化合物具有很不同的比容。由于比容的剧烈变化，致使二氧化铅膜变得松散，甚至可以脱离阳极。

根据以上分析，铅阳极的稳定性较差，从而要求寻找更稳定的阳极材料，其中包括铅基合金。很多冶金工作者曾从事这方面的研究工作。研究的结果，认为1%银的铅银合金比较稳定。

铅和铅银合金的稳定度与电积的条件有关。例如，温度的升高会引起阳极被破坏的程度增大，也可能增大阳极被破坏的程度，因为在此情况下生成二氧化铅的水解反应的速度会降低。

2 铅阳极在生产过程中存在的现象

我厂目前铅阳极在生产过程中存在的现象是：⑴导电不良；⑵腐蚀分层；⑶局部穿孔。

原因：

⑴由于在制作过程中铅板与导电排覆和程度不好，接触不良，导致阳极电压升高，发热严重。

⑵由于在制作过程中铅板纯度不够，夹带杂质，运行过程中导电不良溶液中氯离子超标都会造成腐蚀加剧。

⑶由于在操作过程中的不当，导致阴阳极短路，造成阳极穿孔。

3 结束语

从现场出现的损坏情况来看，基本符合铅阳极在电解过程中的基本理论。且铅阳极损坏后修补，效果不佳。因为局部修补，变质元素分布不均匀，造成铅阳极稳定性变差，阳极电位变化大。本人认为，要提高铅阳极使用寿命需做好以下工作：⑴选择使用符合质量的铅阳极；⑵严格生产管理，杜绝极间短路和极间断路；⑶严格控制工艺参数在规定的范围之内。

[1]傅崇说.有色冶金原理.北京：冶金工业出版社，2008.

收稿：2014-03-03