关于降低铅电解精炼直流电耗途径的分析与研究

张亦枭

摘 要：随着资源节约型、环境友好型社会建设的不断推进，铅电解精炼直流电耗的控制日渐受到业界重视，相关研究也因此大量涌现，基于此，该文就合理控制电解液温度、合理控制电解液成分、合理控制电流密度、合理选用电解液用添加剂开展了详细论述，希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：铅电解；直流电耗；电流效率

中图分类号：TF812 文献标志码：A

0 前言

为提升研究的实践价值，该文选择了金信公司的电铅车间作为研究对象，该车间年产电铅46488.723 t，且近年来开展了一系列工艺和技术的改造，包括远距离输送、新水处理改造、全车间循环水改造、煤改气技术改造等，该车间的生产工艺可概括为：“粗铅→熔炼→除铜→捞锡→铸型→阳极板→电解→析出铅→熔炼→铸型→精铅”，由此即可较为深入了解该车间的铅电解精炼生产。

1 合理控制电解液温度

1.1 电解液温度影响分析

在电解液成分一定情况下，适当提升温度可有效降低电解液电阻率，阳极析出铅的表面物理状态改善也能够由此实现。但值得注意的是，温度过高的电解液可能导致胶的老化，电流效率降低、铅晶体状况变差等问题也会因此出现，而温度过低的电解液则会造成电解槽电压升高、阴极析出晶体表面粗糙，并最终导致铅电解精炼生产的电流效率降低、电耗增加，考虑到电解液的温度直接受到气温、成分、电流密度、散热条件等因素的影响，电解液温度的控制必须成为铅电解精炼生产所关注的重点。

1.2 控制电解液温度的路径建议

电解液温度会直接影响铅电解精炼生产的直流电耗，因此公司在电解液温度合理控制领域投入了较高关注，并通过实验明确了电解液温度和电导率、槽电压的关系，其中温度为30 ℃时的槽电压、电导率分别为0.47 V、1 360 μS/cm，温度为35 ℃时的槽电压、电导率分别为0.44 V、1 262 μS/cm，温度为40 ℃时的槽电压、电导率分别为0.43 V、1 168 μS/cm，温度为45 ℃时的槽电压、电导率分别为0.41 V、1 091 μS/cm，温度为48℃时的槽电压、电导率分别为0.39 V、980 μS/cm，温度为50℃时的槽电压、电导率分别为0.38 V、954 μS/cm，温度为52 ℃时的槽电压、电导率分别为0.37 V、890 μS/cm。结合实验数据不难发现，在电解液成分一定的前提下，电解液温度的升高会导致电导率降低，槽电压也会同时出现明显下降，而结合生产实践不难发现，温度较高的电解液还会带来车间劳动条件恶化、电解液蒸发和损失增加、槽体使用寿命缩短等负面影响，因此公司最终将电解液温度由40 ℃～50 ℃提升至48 ℃～50 ℃，铅电解精炼生产的直流电耗由此得到了进一步控制。

2 合理控制电解液成分

2.1 电解液成分组成

电解液的成分可细分为两大类，分别为多种电解质混合液、骨胶等添加剂，其中电解液电阻率会直接受到游离的H2SiF6、Pb2+、骨胶分解产物氨基乙酸浓度的影响。在总酸一定的情况下，电解液中电阻率与Pb2+的浓度呈反比，与游离的H2SiF6浓度呈反比，而结合相关研究不难发现，在电解液中游离的H2SiF6浓度一定时，电解液的电阻率基本不会受到Pb2+浓度的影响，因此可确定游离的H2SiF6浓度直接影响电解液电阻率，但这种影响会随着游离的H2SiF6浓度的提高而不断降低，此外骨胶的长期使用则会在一定程度上增加电解液电阻率。因此，电解液中游离氢氟酸浓度过低、游离的H2SiF6浓度过高均会导致电流效率降低，铅电解精炼直流电耗自然也会因此出现一定程度的提升。

2.2 控制电解液成分的路径建议

为了降低铅电解精炼直流电耗、合理控制电解液成分，金信公司的电铅车间首先采用的措施是控制合理的铅酸比，结合具体试验，技术人员发现电解液游离酸每提高10 g/L且其他条件不变，直流电耗可实现2 kWh/tPb～3 kWh/tPb降低，而結合长期以来的生产实践，车间将原110 g/L～120 g/L区间的H2SiF6浓度提升至120 g/L ～150 g/L，并同时将Pb2+的浓度控制在90 g/L～130 g/L，铅电解精炼直流电耗降低、产品质量提升均由此得到保障。

3 合理控制电流密度

3.1 电流密度影响分析

3.2 控制电流密度的路径建议

高电流密度虽然能够提高铅的生产率和产量，但同时导致的电解液电阻率提高却必须得到重视，而结合公式（1）不难发现，电流密度与液电压成正比，基于该原理，公司采用了一系列控制电流密度的方法，式（1）中的R液、Dk、ρr、L分别为液电阻、电流密度、电阻率、极间距。公司电解槽内有效装片距离、极距原为3 420 mm、95 mm，共由34片阳极、35片阴极组成，而为了合理地控制电流密度，公司在原有基础上每槽增加1片阳极、1片阴极，电流密度因此从196 A/m2变为192 A/m2，每槽液电压实现了20 mV的降低，铅电解精炼生产的直流电耗的降低由此获得了有力支持。

4 合理选用电解液用添加剂

4.1 电解液用添加剂

为保证析出的铅光滑致密，电解液中往往需要加入一定添加剂，动物胶属于最为常用的添加剂，但添加剂用量与选择往往会直接影响铅电解精炼直流电耗，一般情况下联合添加剂在铅电解精炼直流电耗控制方面的表现较为优秀，阴极结晶质量也能够得到更好保障，同时实现的电解条件改善均需要得到重视。

4.2 合理使用添加剂的路径建议

为了改善阴极析出铅的结晶状况，一定量的添加剂使用极为重要，上文提及的骨胶便源于铅电解精炼生产使用的添加剂。在原有的生产工艺中，金信公司电铅车间的铅电解精炼生产采用了“骨胶+乙萘酚”的混合添加剂，但在长期使用后，浓度不断增加的骨胶分解产物氨基乙酸却会对电解液电阻率造成较为深远影响，而为了较好地降低铅电解精炼直流电耗，公司开展了添加剂改型实验，并由此明确了“植物胶+乙萘酚”“植物胶（多）+骨胶（少）+乙萘酚”“植物胶（少）+骨胶（多）+乙萘酚”“骨胶+乙萘酚”5种添加剂对电解液电压、电流效率、阴极结晶情况造成的影响，而结合改型实验，公司最终明确了合理搭配使用植物胶和骨胶的添加剂使用原则，直流电耗降低由此得以实现。

5 结论

综上所述，降低铅电解精炼直流电耗具备较高的现实意义，在此基础上，该文涉及的控制电解液温度的路径建议、控制电解液成分的路径建议等内容，提供了可行性较高的降低铅电解精炼直流电耗的路基，而为了进一步降低直流电耗，阳极质量的控制、降低铅电解各接点的电位降同样需要得到重视。

参考文献

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