優化銀電解電銀粉洗滌工藝

金永保，夏志薇，馬堅剛

（江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

在貴金屬銀電解工藝中，電解液由水、銀離子、雜質離子、游離的硝酸根等組成，陽極上的銀失去電子氧化為銀離子Ag＋轉移至電解液中，電解液中的陽離子在電場的作用下向陰極運動，在陰極發生還原反應生成金屬銀［1］。在生產過程中由銀陽極板帶入的部分雜質元素如鉛、碲、硒等［2］，大部分進入陽極泥中，陽極泥經過處理返回回轉窯預處理，小部分進入溶液中，在溶液中的雜質經電解反應在陰極析出，影響電銀粉的品質。傳統銀電解生產工序中每周進行四次銀粉出槽，出槽過程中無法避免部分銀電解液粘附在電解銀表面，需使用蒸餾水進行清洗，以避免雜質元素影響產品質量，確保澆鑄的成品銀錠達到99.995%的純度。

1 電銀粉洗滌工藝存在的問題

國內銀粉洗滌，使用人工洗滌方式的企業較多。人工洗滌工藝：將出槽后的銀粉（約500 kg）放置方形洗槽濾斗內，加入適量濃硝酸，浸泡15 min后，使用鈦鏟進行推拉翻轉以增加除雜反應面積，之后將硝酸排出，隨后加入約2 m3蒸餾水浸泡1 h，繼續使用鈦鏟翻轉10 min，隨后接入流動蒸餾水，清洗兩遍，洗去電銀粉雜質。若每天生產銀粉1.5 t，需分三次進行清洗，單次耗時約為2 h，因硝酸揮發性強導致現場作業環境較差，電銀粉洗滌后的水用蒸爐適度烘干再進行氯化沉銀處理進行回收，且回收率僅為89.5%。存在耗時長、回收率低的問題。

銀粉洗滌干凈后，將銀粉裝入鈦盤內送至電熱烘箱進行烘干［3］，因人工洗滌的銀粉夾雜水分較多，烘干時間為12 h左右，若時間低于12 h，因電熱烘箱受熱不均，易出現鈦盤底部銀粉未烘干，嚴重影響下一道鑄錠工序的正常進行。存在烘干時間長、能耗高等問題，影響生產的順利進行。

2 電銀粉洗滌工藝的優化

結合現場操作環境以及充分的調查研究，對銀粉洗滌流程進行以下改造：

2.1 安裝真空泵

安裝2臺真空泵對出槽后的銀粉進行固液分離，將電解液直接吸附回低位槽內。在試驗中發現固液分離所需壓力較低，結合性價比，選擇極限壓力為0.30 MPa的噴射真空泵［4］。

2.2 銀粉洗滌機

結合土建混凝土攪拌機生產的實踐，設計新型的銀粉洗滌機器，加大內部尺寸，日洗滌銀粉1.5 t。將相適應的攪拌筒安裝在機架與支撐架上，然后將攪拌機入料口與加料管端連接，制作斜坡式加料斗，形成一個完整的新型洗滌裝置，同時攪拌筒內筒、葉片更改為金屬鈦材質，防止被硝酸浸泡過后出現腐蝕現象。根據銀粉的比重、粒度等相關物理因素，合理選用轉速最優的減速傳動裝置［5］。銀粉洗滌機的改造，加料更省力、攪拌更均勻、清洗更徹底，完美解決銀粉攪拌不均勻、勞動強度大等問題。

2.3 洗滌液循環槽

銀粉洗滌過程中，每次洗滌銀粉重量約為500 kg，日常需要洗滌3～4次，需設計三個循環槽，將每次洗滌工序后液用于之后一次的洗滌工序中，以此類推，每日可節約大量蒸餾水。

2.4 優化銀粉脫水

增設一臺真空泵，鈦盤進行升級設計，運用真空吸力將洗滌后銀粉的水分吸出，進一步提高下一道烘干工序的烘干效率。

2.5 干燥工藝

增加1個錐體下料系統，電控系統對電磁閥進行定時控制，并由下往上間斷通入蒸汽進行沖擊，使銀粉連續落入烘干機內。對現場條件勘察，設計一種螺旋烘干機［6］，電機帶動全葉片不銹鋼單螺旋送料，通入蒸汽，在機體空腔部分增設蒸汽盤管，提高設備加熱烘干能力，使銀粉烘干時受熱充分、均勻。在螺旋烘干機上方增加一個風機對蒸汽進行收集，以防止蒸汽影響現場環境。

3 改進后工藝流程

銀電解生產工藝：電銀粉出槽后，進行真空抽濾進行固液分離，電解液返回電解低位槽重復利用；銀粉吊運至新型洗滌機使用蒸餾水進行洗滌，洗滌過后用pH試紙對銀粉洗滌終點進行測量，要求pH值為6.5～7.5。對洗滌干凈的銀粉進行真空脫水進行固液分離，銀粉洗滌水返回濕法處理；脫水過后的銀粉利用錐體下料系統轉運至蒸汽螺旋烘干機內將水分烘干，得到零水分的銀粉。銀粉進行熔煉鑄型，得到純度為99.995%的成品銀錠［7］。改進后的工藝流程如圖1所示。

圖1 改進后的工藝流程圖

4 效果分析

通過一個月的生產進行比對分析，改進后的銀粉洗滌-烘干工序取得了良好的效果。

1.通過真空泵對出槽后銀粉內夾雜的電解液進行回收，改變電解廢液經過長周期的凈化系統處理模式［8］，減少生產成本、改善現場環境。

2.經測量，銀粉洗滌機排出的洗滌水pH值為6.5±0.2，達到技術標準。銀粉洗滌機增加銀粉洗滌面積，增加硝酸與部分雜質的接觸時間，顯著提高銀粉質量［9］。電銀粉元素組成含量見表1。

表1 電銀粉元素組成含量 %

表1中，樣品1為原人工洗滌方式的銀粉，樣品2為洗滌機工藝改進之后洗滌的銀粉。通過對比，發現樣品2比樣品1中的Cu、Te含量占比低很多，銀粉洗滌機有效提高去除金屬雜質的能力。

3.原有銀粉洗滌工序2人操作，且洗滌時間長，單次洗滌0.5 t，耗時2 h，人工洗滌日處理1.5 t銀粉需耗時6 h，銀粉洗滌實現全自動，只需1人單獨操作，單次洗滌量不變，單次洗滌時間降低為0.8 h，日處理1.5 t銀粉僅需耗時2.4 h，大大減少了生產時間，減少勞動量。

4.循環槽的使用，大大降低了蒸餾水的使用量，按照每日洗滌銀粉1.5 t計算，可以節約蒸餾水4.2 m3，同時可減少一系列洗滌廢液進入凈化系統。目前國內常見處理洗滌水的方法是利用氯化銀沉渣火法處理［10］，該方法耗時長，直收率較低。通過濕法處理，添加試劑將洗滌水中的銀提取為粗銀粉，澆鑄銀陽極板并進入電解槽電解精煉。

5.利用真空泵對洗滌水進行抽濾，將銀粉的水分吸至極低，提高烘干的效率。銀粉含水從人工洗滌的8.53%降低至2.61%。兩種洗滌脫水效果對比結果見表2。

表2 不同的洗滌脫水效果對比

6.使用螺旋烘干機代替電熱烘箱，螺旋烘干機內部持續旋轉，銀粉在內部一直在翻轉，完美解決了銀粉受熱不均勻問題，同時大幅降低操作時間、節省能源。原電熱烘箱需要持續加熱12 h才能將0.5 t銀粉徹底烘干，螺旋烘干機只需要3 h可將1.5 t銀粉烘干完成。

5 優化后工藝在生產中的作用

優化后的銀粉洗滌-烘干工藝成功應用于實際生產中達到生產效率高、節能降耗、減少勞動量的目的。每年可節約蒸餾水1 533 t，不但節約水資源，而且避免因洗滌水含氯離子過多影響后序凈化中其它重金屬離子的沉淀，大幅減少廢水處理的工作量。優化后的能耗為原工藝的17%，符合行業內節能增效的主旨。原洗滌-烘干工藝系統完成1.5 t產量耗時為18 h（銀粉洗滌6 h，銀粉烘干12 h）。工藝優化后，1.5 t產量耗時為5.4 h（其中銀粉洗滌2.4 h，銀粉烘干3 h），耗時為原優化前的30%。

6 結論

隨著銀粉洗滌-烘干系統的優化，實現生產效率、設備自動化水平提高。自主研發的新型洗滌機及烘干機達到預期效果，降低了勞動強度、改善現場操作環境，同時達到節能減排的目的，在行業內具有一定的推廣價值。