高电流密度银电解新型药剂的应用及工艺优化研究.pdf
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1、Feb.2024Vol.53.No.1(Sum 304)2024 年 2 月第 53 卷第 1 期(总第 304 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY近年来随着电解技术、整流设备的快速发展,高电流密度电解精炼已成为白银提纯的主要技术方向,相较于传统低电流密度电解工艺,由于其具有电解周期短、电流效率高、产能大、金属周转期短等优点,被越来越多的企业进行推广应用1。从高电流密度银电解精炼的应用实践来看,长期以来,为抑制杂质金属离子水解,保证电解液导电性,传统银电解工艺中都会选择向电解液中增大硝酸加入量,但较高的酸度会导致氢离子放电等“有害反应”加剧,同时作业环境也无法得到有效保证。目前,某
2、公司银精炼工序也主要采用高电流密度电解精炼工艺。高电流密度条件下,电沉积产生的银粉晶体细微,会粘附于阴极板且难以脱落,在连续生产实践中,出现银粉粘板变厚的现象,易导致自动刮板系统损坏等问题。其次,较高的电流强度在通过阴阳极板及电解液时,由于导电性问题,其在克服电阻的过程中产生大量焦耳热,还易出现电解液温度过高及烧槽、烧板等现象。为致力于获得更好的经济技术指标,进一步提高电流效率、降低酸耗、改善作业环境、解决电沉积银粉晶型不合理、温度过高烧槽等问题。此次研究在高电流密度银电解机理的基础上,自*收稿日期:2023-05-18作者简介:杨少坤(1978-),男,云南曲靖人,工程师,主要从事贵金属技术
3、研究与生产管理工作。通讯作者:佘忠智(1995-),男,云南玉溪人,工程师,主要从事贵金属技术研究与生产管理工作,E-mail:。Feb.2024Vol.53.No.1(Sum 304)2024 年 2 月第 53 卷第 1 期(总第 304 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY高电流密度银电解新型药剂的应用及工艺优化研究*杨少坤,佘忠智,雷宇,余小江,杨诚,周兴(云南黄金矿业集团云南滇金投资有限公司,云南 昆明 650000)摘要:针对高电流密度银电解精炼工艺中容易出现的酸度高、电解液寿命短、银粉晶型不合理(海绵体)、附属设备氧化腐蚀快、高温烧槽等问题,开发出了一种新型银电解药剂
4、A 与硝酸混合使用。通过生产实践,结果表明:在新型电解药剂 A 添加量在 100 g/批时,银锭主品位达到 99.997%。关键词:高电流密度;银电解;电解药剂;电银粉;酸度中图分类号:TF832文献标识码:A文章编号:1006-0308(2024)01-0080-05Application of New Reagent for High Current Density Silver Electrolysis andProcess Optimization StudyYANG Shao-kun,SHE Zhong-zhi,LEI Yu,YU Xiao-jiang,YANG Cheng,ZHOU
5、 Xing(Yunnan Dianjin Investment Co.,Ltd.,Yunnan Gold&Mineral Group Co.,Ltd,Kunming,Yunnan 650000,China)ABSTRACT:In the high current density silver electrolysis refining process,it is prone to appearing high acidity,short lifetime ofelectrolyte,unqualified silver powder crystalline(sponges),rapid oxi
6、dative corrosion,high temperature burner,and so on,therefore a newkind of silver electrolysis reagent A was developed,which is utilized with nitric acid.The production practice results show:when theadditive amount of new type electrolysis reagent is 100 g/batch,the main grade of silver ingot can rea
7、ch to 99.997%.KEY WORDS:high current density;silver electrolysis;electrolysis reagent;electric silver powder;acidity80主开发了一种新型电解药剂 A,结合相关电解工艺的优化,将新型电解药剂 A 与硝酸组合使用,生产效果良好。显著降低了电解体系内硝酸浓度的同时,电解液良好导电性得以保证,现场作业环境明显改善,银粉晶粒粗大且呈光亮针状。1试验原理银电解主要根据阳极板中各种金属标准电位的差异,以金、银合金板作阳极,不锈钢板做阴极,在电解槽中通以直流电进行控电位电解,即合金阳极中的银失去
8、电子被氧化为银离子溶解到电解液中,同时在电场作用力的推动下,银离子向阴极移动,阴极上析出银,电位较银正或负的杂质金属则进入阳极泥或电解液,其本质属于氧化还原过程2。按杂质元素在电解过程中的行为来看,一般可将其分为三类:淤为电性比银负的 Zn、Fe、Ni、Sn、Pb;于为电性比银正的金及铂族金属、碲化物等;盂为电位与银接近的 Cu、Bi、Sb等,也是危害最大的一类3-5。在高电流密度银电解精炼工艺中,在高电流强度的影响下,为提高电解效率,减少电流在通过阴阳极板及电解液过程中克服电阻所产生的焦耳热,传统银电解精炼工艺需要添加大量硝酸或增加铜离子含量来增强电解液导电性,但过量硝酸的使用不仅会使阴极氢
9、离子放电,还会在生产中产生大量硝酸雾及氮氧化物,作业环境无法得到有效保证,另一方面,电解液中的过量的铜离子在电解过程中会部分在阴极析出和部分由于洗涤不完全进入电解银粉中,导致电银粉中铜含量控制难度加大6-7。银电解常见标准电位如表 1。由于高电流密度条件下电迁流量高,电解速度快,银离子扩散速度慢于阴极的消耗速度,阴极易出现银离子贫化现象,第三类杂质析出的可能性增加。其次,银粉晶型也与电流密度密切相关,电流密度过低时,由于银粉晶核有足够的生长时间而不去形成新核,电结晶银粉较为粗大,但在高电流密度环境中,银粉晶核生长时间不足,则会相应导致银粉晶粒细小,易粘附于阴极极板难以脱落。在生产实践中,粘附于
10、阴极板难以脱落的银粉若不及时停机清理,会导致刮板系统运行阻力增大,损坏自动刮板系统的同时还易出现阴阳极短路。电解体系内适量的铜离子则具有改善电银粉晶体结构的作用(由海绵体变为大颗粒针状体),但过量的铜离子会在一定程度上影响银粉质量。要降低酸度、减少铜粉析出的风险,可通过添加其他替代试剂来改善电解液的导电性能,以确保产出针状银粉8,银电解阴极银离子贫化如图 1。2试验研究目前在高电流密度银电解传统工艺中,为了达到增强电解液导电性能、改善电银粉晶体结构的目的,通常会选择在电解液中添加大量硝酸或保持一定浓度的铜离子,但由于银和铜的电位差较为相近,易导致部分铜杂质混入电解银粉中,其次,过高浓度的硝酸会
11、导致氢离子放电等“有害反应”加剧,同时作业环境也无法得到有效保证8。根据银电解基本原理可知,为保证银粉质量,合理控制电解液体系内的铜离子及硝酸浓度,可通过添加和银离子有较大电位差异且不引入新表 125 益银电解常见元素标准电位Tab.1The standard potential of common elements in silverelectrolysis at 25 益V元素阳离子电位元素阳离子电位铂Pt2+1.20镍Ni2+-0.25金Au3+1.50铁Fe3+-0.44钯Pd2+0.82锡Sn2+-0.14银Ag+0.80铅Pb2+-0.13铜Cu+0.52氢H+0.00铜Cu2+0
12、.34铋Bi3+0.20锌Zn2+-0.76锑Sb3+0.10图 1阴极银离子贫化示意图Fig.1Dilution schematic diagram of cathodic silver ion杨少坤,等:高电流密度银电解新型药剂的应用及工艺优化研究81Feb.2024Vol.53.No.1(Sum 304)2024 年 2 月第 53 卷第 1 期(总第 304 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY表 2高电流密度条件下添加剂对银粉质量影响试验结果Tab.2Test results of the effect of addition agent with high current
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