固体氯化铅直接电解提取铅工艺研究.pdf

第27卷第4期
有色矿治
Vol 27. No4
2011年8月
NON-FERROUS MINING AND METALLURGY
August 2011
文章编号:1007-967X(2011)04-0033-04
固体氯化铅直接电解提取铅工艺研究
舒方霞
(沈阳有色金属研究院,辽宁沈阳110141)
摘要:对固体氯化铅直接电解过程进行了研究。实验考察了阴极电流密度、电解温度、盐酸浓
度、NaCl浓度、PbCl2质量等因素对电流效率、槽压和沉积物质量的影响。结果表明,当阴
极电流密度为200M/m2,温度为65℃,氯化钠浓度为2moLL,盐酸浓度为0.1moL/L,阴
极板上固体氯化铅质量为20g时,阴极电流效率可达98%以上,槽压控制在2V左右。
关键词:湿法炼铅;铅电解;氯化铅
中图分类号:TYF812
文献标识码:A
1引言
120mm。高位槽新液温度用电热套来控制,从高位
槽流出的新液经胶管注入电解槽中,废液自电解槽
传统的火法炼铅工艺因环境污染和铅中毒等问出液口排出。电解液采用上进下出的循环方式,液
题在世界各国都受到了限制。 Kivcet, QSL.、底吹位靠一端的溢流口控制。以150mmx80m网状
炼铅等一些现代火法炼铅技术虽然解决了炼铅烟气钛镀二氧化钉作阳极,以钛板作阴极。极板均横向
治酸的问题,但要彻底消除铅污染,达到环保和工业放置,由聚丙烯制成的框架固定,阴、阳极板尺寸比
卫生部门有关的排放标准和要求,还有许多技术难例约为1:1,同极距固定为80mm
题需要解决,治理成本非常高。正因为如此,湿法炼
电解由YJ-10A型直流稳流器供电。电解过
铅工艺的研究越来越受到人们的重视2-。当前
程中采用DV-108型苴流数字电压表随时监测槽
大多数湿法炼铅工艺都是先制取PCl2中间产物,
然后再从PbCl2中提取金属铅,可通过PbC2嫆盐电
压的变化。每隔半小时对电解液中H'浓度进行检
解和PbC2水溶液电解来完成。国外关于这方面的
漸。根据槽压的变化判断电解终点,电解结東,取出
研究较多-。据文献报道,电解铅多以粉末状或
阴、阳极板。从阴极板上剥离产物,用60~70℃热
海缩状形式沉积。为了获得更光滑致密的铅,通常水洗涤多次后放入真空十燥箱烘干后称重。
在溶液中添加酚、醋酸、甘氨酸、胶等有机物。Po
所有试验至少重复一次,试验结果的重现性在
Hosoya等?还曾使用一可动阴极使铅以致密的片状ま0.5%之内。根据称重结果分别计算阴极电流效
形式沉积。
率和能耗。
PC:是微溶于水的物质,通常的作法是采用3试验结果与讨论
金属铅。固体PbC2直接电解工艺在国内尚无研究3.1阴极电流密度对电解的影响
报导。本研究重点考察了阴极电流密度、温度、Pb2
l00
浓度、酸度、添加剂以及阴极材质对电流效率、槽压
98
2.75
2.5
和电解铅质量的影响。
试验
电流效率712
92
指压
1.75
根据试验需要称取一定量的固体氯化铅平铺于
90
10015020025
300
阴极板上,电解液为NaCl溶液,酸度采用盐酸调整。
阴极电流密度(Am2
电解试验在由恒温水浴锅自动控温的钛制电解
图1阴极电流密度对电流效率及槽压的影响
槽中进行。电解槽的尺寸为:200mmx150mm
在电解液温度为45℃,盐酸浓度为0.1mol/L.
收稿日期:2011-04-12
作者简介:舒方(1978-),女,硕士研究生,治金工程师,主要从事有色金属治金技术开发与应用。
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有色矿治
第27卷
NaCI浓度为2mo/L时,阴极板上.PbCl2质量为15
3盐酸浓度对电解过程的影响
g的条件下电解,阴极电流密度对电流效率及槽压
在电流密度为200A/m2,电解温度为65℃,
的影响如图1所示。
NaCl浓度为2mol/L时,阴极板上PbCl2质量为15
很显然,随着电流密度的提高,阴极电流效率先g的条件下电解,得到盐酸浓度对电流效率及槽压
缓慢上升,当电流密度达到200A/m2时,阴极电流的影响如图3所示。
效率出现最大值,此后,电流密度再増大,阴极电流
电流效率
效率开始剧烈下降,下降的幅度很快。这可能是由
槽压
于电流密度过大ー方面使得氢离子在阴极放电析出
的可能性增大,另一方面电流密度的增大也使得阳
哥娟
出
极氯气析出速度加快,电解产生的海绵铅容易被浴
1.75
解在电解液中的氯气氧化而发生反溶,导致阴极电
0.2
流效率降低。试验还可发现,电流密度越小,阴极产
盐酸浓度(gL)
生的铅颗粒越细,越致密,很难从阴极板上完全剥
图3盐酸浓度对电流效率及槽压的影响
离
试验结果显示,随着电解液中盐酸浓度的增大,
在条件允许的范围内,适当地提高电流密度对阴极电流效率和欂压都呈下降趋势,尤其是阴极电
工业生产是有利的,可增加产量,提高设备利用率,流效率,下降的幅度比较大。这说明盐酸对电流效
但同时槽压也显著上升。因此,生产实践需根据具率的影响很大。盐酸浓度的增大,加速了H'在阴
体情况,选用适当的电流密度。根据试验结果,阴极极上的放电析出,从而使得阴极电流效率下降。
电流密度以200A/m3为宜
根据对阴极产物的观察也发现,盐酸浓度越大,
3.2电解温度对电解过程的影响
阴极产物越致密,越不易从极板上剥落。尽管盐酸
在电流密度为200A/m2,盐酸浓度为0.1mol/的加入对阴极过程不利,但适当地添加盐酸可降低
L,NaCl浓度为2mol/L时,阴极板上PbC2质量为
电解时的糟压,减少能耗,考虑到阴极电流效率,最
5g的条件下电解,得到电解温度对电流效率及槽确定电解液中盐酸的浓度为0.1moM/L。
压的影响如图2所示。
3.4NaC浓度对电解过程的影响
100
在电流密度为200A/m2,电解温度为65℃,电
98
2.7
解液中盐酸浓度为0.1mol/L时,阴极板上PCl2质
量为15g的条件下电解,得到NaCI浓度对电流效
96
225 H4
率及槽压的影响如图4所示。
据
100
9?「电流效率
压
98
5
65
电解液温度(℃)
图2温度对电流效率及槽压的影响
8册
电流效率
由图2可看出,电解液温度的变化对电流效率
槽压
90
.5
影响厥大,随温度的升高,阴极电流效率急剧降低。
NaC浓度(gL)
分析认为,温度的升高降低了氢气在阴极上的析出
过电位,使得H更容易在阴极上放电析出;同时在
图4NaCI浓度对电流效率及槽压的影响
电解过程中,阳极析出大量的氯气,一部分会溶解在
试验结果显示,在电解液中NaCl浓度由1
L增大到2moL/L的过程中,阴极电流效率一直保
电解液中成为一种强氧化剂,使得阴极铅发生反溶
持增大的趋势。在2mo/L时,电流效