淺談生產過程中鉛陽極損耗原因

楊維俊

（新疆新鑫礦業股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500）

淺談生產過程中鉛陽極損耗原因

楊維俊

（新疆新鑫礦業股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500）

鉛陽極在生產過程損壞的現象及原因。

鉛陽極損耗極化

前言

阜康冶煉廠是我國首家采用硫酸選擇性浸出－黑鎳除鉆－電積流程從水淬高冰鎳中生產金屬鎳的工廠，該工藝具有流程短、金屬回收率高、投資省等優點。在1999年又建成投產了尾渣技改綜合利用工程，采用“沸騰焙燒與電積”新工藝處理尾渣，產出電解銅。

電積工序作為濕法冶煉工藝重要的一個工序，也是產成品的工序。不溶陽極是目前濕法冶煉電解過程中應用較為廣泛的一種材料，而且用量大，在生產成本中占有較大比例。如何控制噸產品陽極的消耗，對降低成本，提高產品市場競爭力。都會起到積極的作用。

1 不溶性陽極材料

不溶性陽極通常可采用以下各種材料：

⑴具有電子導電和不被氧化的石墨；

⑵電位在電解條件下發生鈍化的各種金屬，其中首先是鉑；

⑶在電解條件下發生鈍化的各種金屬，如硫酸鹽中的鉛；堿性溶液中的鎳和鐵。

目前我廠鎳電解和銅電解都使用的是鉛陽極。不溶性陽極及在其上進行的過程在濕法冶金中，通常采用鉛或鉛合金作為電積過程的陽極。當鉛在酸性硫酸鹽溶液中發生陽極極化，便可能進行下列各陽極過程：

（1）金屬鉛按下列反應氧化成二價狀態；

（2）二價鉛氧化成四價鉛；

（3）金屬鉛直接氧化成四價狀態，并形成二氧化鉛；

（4）氧的析出；

（5）硫酸根放電，并形成過硫酸。

因此，鉛陽極在電流作用下的行為可表述如下，當電流通過時，鉛便溶解，但由于硫酸鉛的溶解度很小，故在陽極迅速出現電解液為硫酸鉛過飽和現象，于是硫酸鉛便開始在陽極表面是上結晶。因此，與電解液相接觸的金屬鉛的表面乃減少，就使得鉛離子轉入的電解液增多，并且也使得有更多的硫酸鉛在陽極上結晶，直到比電導很小的硫酸鉛膜幾乎覆蓋著整個陽極表面時為止，造成鉛陽極上的實際電流密度增大，從而陽極電位便急劇地增大。

根據標準電極電位（還原電位）來判斷，陽極上首先應該進行氫氧離子的放電，但因為氧的析出伴隨著很大的超電位，故實際上首先是進行二價鉛離子和鉛本身的氧化作用，伴隨生成四價鉛的鹽，此鹽發生水解而生成二氧化鉛。二氧化鉛開始系在硫酸鉛組成的陽極膜的空隙中生成，然后硫酸鉛逐步為二氧化鉛膜所替代。最后，這個二氧化鉛乃成為進行陽極基本過程即氧的析出過程的工作表面。

由于二氧化鉛膜的形成，電積時鉛陽極被破壞的過程不會終止。鉛陽極由于二氧化鉛膜的多孔性而受到破壞，經由這些孔隙，電解液可直接通向鉛的表面。在這些孔隙中，進行著所有上述各種氧化和離子放電的過程。

在孔隙中發生和消失的二氧化鉛及鉛的其他化合物具有很不同的比容。由于比容的劇烈變化，致使二氧化鉛膜變得松散，甚至可以脫離陽極。

根據以上分析，鉛陽極的穩定性較差，從而要求尋找更穩定的陽極材料，其中包括鉛基合金。很多冶金工作者曾從事這方面的研究工作。研究的結果，認為1%銀的鉛銀合金比較穩定。

鉛和鉛銀合金的穩定度與電積的條件有關。例如，溫度的升高會引起陽極被破壞的程度增大，也可能增大陽極被破壞的程度，因為在此情況下生成二氧化鉛的水解反應的速度會降低。

2 鉛陽極在生產過程中存在的現象

我廠目前鉛陽極在生產過程中存在的現象是：⑴導電不良；⑵腐蝕分層；⑶局部穿孔。

原因：

⑴由于在制作過程中鉛板與導電排覆和程度不好，接觸不良，導致陽極電壓升高，發熱嚴重。

⑵由于在制作過程中鉛板純度不夠，夾帶雜質，運行過程中導電不良溶液中氯離子超標都會造成腐蝕加劇。

⑶由于在操作過程中的不當，導致陰陽極短路，造成陽極穿孔。

3 結束語

從現場出現的損壞情況來看，基本符合鉛陽極在電解過程中的基本理論。且鉛陽極損壞后修補，效果不佳。因為局部修補，變質元素分布不均勻，造成鉛陽極穩定性變差，陽極電位變化大。本人認為，要提高鉛陽極使用壽命需做好以下工作：⑴選擇使用符合質量的鉛陽極；⑵嚴格生產管理，杜絕極間短路和極間斷路；⑶嚴格控制工藝參數在規定的范圍之內。

[1]傅崇說.有色冶金原理.北京：冶金工業出版社，2008.

收稿：2014-03-03