解維平 代昕璐

(山東恒邦冶煉股份有限公司， 山東 煙臺(tái) 264109)

0 前言

山東某冶煉廠年產(chǎn)鉛陽(yáng)極泥約8 000 t，通過(guò)貴鉛爐還原熔煉、分銀爐氧化吹煉后，使用平模人工方式將銀澆鑄成35 kg銀陽(yáng)極板；銀陽(yáng)極板利用傳統(tǒng)船型電解槽電解生產(chǎn)銀粉，銀粉洗滌烘干后熔化鑄錠，陽(yáng)極泥進(jìn)一步處理提取其中的金、鉑、鈀等貴金屬元素。平模人工澆鑄銀陽(yáng)極板存在板厚度不均勻、飛邊毛刺多、不規(guī)則、易短路、殘極率高等問(wèn)題；傳統(tǒng)船型電解槽存在電流效率低、人工刮板勞動(dòng)強(qiáng)度大、銀粉含金品位高、操作環(huán)境差、占地面積大、電解液占用多等問(wèn)題[1-3]。針對(duì)以上問(wèn)題，山東某冶煉廠采用自動(dòng)水平連鑄小板、立式高效銀電解槽電解，提高電流效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和銀粉含金品位，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1 傳統(tǒng)銀電解設(shè)備

1.1 人工澆鑄銀陽(yáng)極板

鉛陽(yáng)極泥經(jīng)貴鉛爐還原熔煉、分銀爐氧化吹煉后得到銀合金，使用平模人工方式澆鑄成尺寸為500 mm×372 mm的銀陽(yáng)極板，每塊銀陽(yáng)極板重約35 kg。由于平模人工澆鑄無(wú)法做到定量控制，銀陽(yáng)極板厚度不均勻，投入銀電解槽后，造成極間距不固定；且由于陽(yáng)極板厚度不均勻，電解周期受最薄的極板制約，殘極率高。平模澆鑄的銀陽(yáng)極板為大耳陽(yáng)極，電解過(guò)程中殘極率達(dá)20%～25%，殘極需返回分銀爐重新鑄板，直收率低，生產(chǎn)成本高。此外，平模澆鑄的銀陽(yáng)極板飛邊毛刺多，倒模時(shí)不易脫模，需人工使用撬棍輔助脫模，銀陽(yáng)極板易變形，導(dǎo)致電解時(shí)銀陽(yáng)極板與導(dǎo)電銅排間接觸面積小，易出現(xiàn)短路燒板現(xiàn)象。同時(shí)由于銀陽(yáng)極板表面毛刺、顆粒較多，電解過(guò)程中易引起局部放電，造成陽(yáng)極袋被擊穿，黑金粉混入銀粉中，造成銀粉中金品位升高，金損失量大，回收率低。

人工澆鑄的銀陽(yáng)極板品質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 人工平模澆鑄銀陽(yáng)極板品質(zhì) %

1.2 傳統(tǒng)船型銀電解槽

人工澆鑄好的銀陽(yáng)極板在傳統(tǒng)船型銀電解槽中電解，傳統(tǒng)船型銀電解槽外形尺寸為6 110 mm×1 000 mm×750 mm，占地面積較大。每個(gè)大槽包含7個(gè)小槽，每個(gè)小槽內(nèi)放置6塊陰極板和5塊陽(yáng)極板。電流密度一般為600 A/m2，電流效率約為55%，每個(gè)大槽每天可產(chǎn)銀粉約300 kg。由于電解槽較大，所需電解液較多，每槽電解液約4 m3，貴金屬在制品增多，資金占用較多。傳統(tǒng)船型銀電解槽采用人工方式刮銀粉，勞動(dòng)強(qiáng)度大[4]，且易造成短路現(xiàn)象。電解產(chǎn)生的酸性煙氣利用電解槽上部敞口的傘形煙罩收集，需經(jīng)過(guò)操作空間，導(dǎo)致操作環(huán)境惡劣，對(duì)周圍設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。產(chǎn)出的銀粉通過(guò)電解槽底部的傳送帶傳輸至電解槽外收集，再進(jìn)行洗滌烘干、鑄錠。銀粉中的金品位較高，鑄成銀錠后外售，金不計(jì)價(jià)，造成貴金屬損失。傳統(tǒng)船型銀電解槽產(chǎn)出的銀粉品質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 傳統(tǒng)船型銀電解槽產(chǎn)出銀粉品質(zhì) %

因此，急需引進(jìn)新型銀電解設(shè)備，提高金回收率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本、改善工作環(huán)境。

2 新型銀電解設(shè)備的應(yīng)用

2.1 立模人工澆鑄銀陽(yáng)極板

為解決人工平模澆鑄銀陽(yáng)極板存在的問(wèn)題，選用立模人工方式澆鑄銀陽(yáng)極板，陽(yáng)極板尺寸為220 mm×375 mm，厚度約16 mm，重量約14 kg/塊，冷卻凝固后拆開(kāi)模具進(jìn)行脫模，鑄成的陽(yáng)極板利用沖孔機(jī)打孔。

立模人工澆鑄的銀陽(yáng)極板，易于脫模，幾乎無(wú)飛邊、毛刺，形狀規(guī)則，表面光滑平整。澆鑄成型的銀陽(yáng)極板利用銀質(zhì)掛鉤懸掛于銀導(dǎo)電棒上，放置于立式高效銀電解槽中。采用銀導(dǎo)電棒，導(dǎo)電效果好，導(dǎo)電棒與銅排間接觸面積大，電解過(guò)程中不易短路。

采用小陽(yáng)極板加掛鉤的形式電解，極板幾乎全部浸沒(méi)于電解液中，同時(shí)由于陽(yáng)極板厚度均勻，各陽(yáng)極板之間電解周期可保持同步，殘極率低，基本在5%～10%，提高了銀的直收率。

2.2 自動(dòng)水平連鑄銀陽(yáng)極板

立模人工澆鑄陽(yáng)極板，雖然解決了脫模困難、飛邊毛刺多等問(wèn)題，但人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，且存在操作安全風(fēng)險(xiǎn)，因此選擇自動(dòng)水平連鑄方式。

選用自動(dòng)水平方式連鑄銀陽(yáng)極板，分銀爐產(chǎn)出的銀合金倒入工頻保溫爐，通過(guò)工頻保溫爐出料口的水冷模具，利用牽引機(jī)將合金連續(xù)拉成375 mm寬的銀板，再利用液壓切斷機(jī)將銀板切成375 mm×500 mm、重量約35 kg/塊的無(wú)耳陽(yáng)極板，最后陽(yáng)極板利用沖孔機(jī)打孔(圖1)。

采用水平連鑄銀陽(yáng)極板，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆鑄，勞動(dòng)強(qiáng)度低，且液壓切斷機(jī)采用在線跟蹤切斷的設(shè)計(jì)，可由程序控制，根據(jù)需求直接在觸摸屏內(nèi)設(shè)置陽(yáng)極板的長(zhǎng)度；如需調(diào)整陽(yáng)極板寬度，僅需更換工頻爐出料口的水冷模具。此外，自動(dòng)水平連鑄工頻保溫爐內(nèi)熔體液面可覆蓋石墨顆粒，避免熔體被氧化，使產(chǎn)出的銀陽(yáng)極板表面光滑，截面無(wú)氣孔，更有利于電解。與人工澆鑄的銀陽(yáng)極板相比，自動(dòng)水平連鑄的銀陽(yáng)極板殘極率相同，但板幅較寬，可提高電解工序生產(chǎn)效率，從而提高產(chǎn)能。

1-工頻爐； 2-牽引機(jī)； 3-液壓切斷機(jī)； 4-銀陽(yáng)極板圖1 自動(dòng)水平連鑄機(jī)

2.3 立式高效銀電解槽

立式高效銀電解槽外形尺寸為2 290 mm×1 080 mm×960 mm，占地面積小，每槽需電解液約1.5 m3，貴金屬在制品較少，資金占用少。每個(gè)大槽包含3個(gè)小槽，每個(gè)小槽裝入7塊陽(yáng)極和6塊陰極。電流強(qiáng)度控制在1 600 A左右，電流密度為730 A/m2，電流效率可達(dá)到90%，每個(gè)高效銀電解槽每天可產(chǎn)銀粉300～350 kg。

電解過(guò)程中，電解液通過(guò)槽底閥門放入電解液循環(huán)槽，閥門前段設(shè)有濾網(wǎng)，可防止銀粉流入循環(huán)槽中。循環(huán)槽中的電解液通過(guò)電解液循環(huán)泵打入電解槽中，通過(guò)電解液分布器均勻分布在各個(gè)極板之間，然后通過(guò)回流管自流入電解液循環(huán)槽(圖2)。電解周期為24 h，電解完成后，通過(guò)電解槽底部放料閥將槽內(nèi)銀粉及電解液放入接料小車；接料小車設(shè)有帶孔隔板，隔板上鋪有濾布，銀粉經(jīng)濾布過(guò)濾，濾液通過(guò)小車底部放液口通過(guò)隔膜泵打至電解液循環(huán)槽。銀粉全部過(guò)濾完成后，將接料小車推出，取出濾布內(nèi)銀粉洗滌烘干，熔融鑄錠。電解液循環(huán)槽內(nèi)設(shè)置水冷盤管，循環(huán)水利用冷水機(jī)組冷卻，通入水冷盤管后給電解液降溫，控制電解槽內(nèi)電解液溫度為40～45 ℃。

電解槽內(nèi)部設(shè)有煙氣管路，上部設(shè)有透明的塑料材質(zhì)頂蓋，通過(guò)尾氣風(fēng)機(jī)抽力使電解槽內(nèi)保持負(fù)壓狀態(tài)。電解過(guò)程產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙氣管道排入尾氣吸收系統(tǒng)，使整個(gè)電解過(guò)程處于密閉環(huán)境中，煙氣不經(jīng)過(guò)操作區(qū)域，大大改善了操作環(huán)境。

電解過(guò)程中，利用電機(jī)及導(dǎo)向軸帶動(dòng)PP板制作的刮板，實(shí)現(xiàn)陰極板自動(dòng)刮板，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。陰極析出的銀粉及時(shí)被刮入陽(yáng)極袋中，有利于電解的進(jìn)行，且可有效防止短路及陽(yáng)極袋擊穿的發(fā)生。高效銀電解槽產(chǎn)出的銀粉品質(zhì)見(jiàn)表3。銀粉鑄錠品質(zhì)均符合國(guó)標(biāo)《銀錠》(GB/T 4135—2016)中IC-Ag 99.99的要求。

表3 高效銀電解槽產(chǎn)出的銀粉品質(zhì) %

1-高效銀電解槽; 2-頂蓋; 3-煙氣管路; 4-回流管; 5-電解液循環(huán)槽; 6-接料小車; 7-槽底閥門; 8-水冷盤管; 9-電解液循環(huán)泵; 10-水冷機(jī)組圖2 高效銀電解槽

2.4 無(wú)殘極電解槽

在立式高效銀電解槽的基礎(chǔ)上，增加無(wú)殘極電解槽。立式高效銀電解槽產(chǎn)生的殘極以及傳統(tǒng)船型銀電解槽產(chǎn)生的殘極，裝入鈦籃中，掛入電解槽內(nèi)作為陽(yáng)極，以不銹鋼板作為陰極。無(wú)殘極電解槽與立式高效銀電解槽形式相同，每個(gè)大槽包含3個(gè)小槽，每個(gè)小槽裝入7塊陽(yáng)極和6塊陰極，在電流密度1 600 A/m2下電解，產(chǎn)出銀粉。采用無(wú)殘極電解槽處理殘極，殘極可直接電解轉(zhuǎn)化為銀粉，無(wú)需再返回分銀爐內(nèi)進(jìn)行熔融鑄錠，簡(jiǎn)化了工藝流程，減少資金占用[5]，提高殘極中銀的直收率，降低生產(chǎn)成本。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

傳統(tǒng)銀電解設(shè)備與新型銀電解設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益比對(duì)見(jiàn)表4。從表4可以看出，傳統(tǒng)銀電解設(shè)備殘極率為20%～25%，殘極需返回分銀爐重新鑄板，直收率低，生產(chǎn)成本高；而新型銀電解設(shè)備殘極率為5%～10%，比傳統(tǒng)銀電解設(shè)備殘極率降低約15%，生產(chǎn)成本降低。利用自動(dòng)水平連鑄銀陽(yáng)極板+高效銀電解槽+無(wú)殘極電解槽，電流密度提高約70 A/m2，電流效率提高了約35%，節(jié)約了生產(chǎn)成本。銀粉品質(zhì)可達(dá)到99.999%以上，銀粉中含金量由16.5 g/t降低至0.5 g/t，按照年產(chǎn)800 t銀錠計(jì)，每年可減少金損失量約12.8 kg，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

表4 傳統(tǒng)銀電解設(shè)備與新型銀電解設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益分析

4 結(jié)論

1)人工平模方式澆鑄陽(yáng)極板存在板厚度不均勻、飛邊毛刺多、易短路等問(wèn)題；采用自動(dòng)水平連鑄陽(yáng)極板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆鑄，勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)能提高。傳統(tǒng)船型銀電解槽電流效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；采用立式高效銀電解槽，不僅電流效率提高約35%，還可以提高銀粉品質(zhì)，大幅降低生產(chǎn)成本。

2)采用自動(dòng)水平連鑄銀陽(yáng)極板+立式高效銀電解槽+無(wú)殘極電解槽，殘極率降低約15%，產(chǎn)出的銀粉鑄錠均符合國(guó)標(biāo)GB/T 4135—2016中IC-Ag 99.99的要求，銀粉品質(zhì)上升，金損失量減少。

綜上，采用高效銀電解設(shè)備從鉛陽(yáng)極泥中回收銀，方法簡(jiǎn)單易行，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。