優(yōu)化銀電解電銀粉洗滌工藝

金永保，夏志薇，馬堅(jiān)剛

（江西銅業(yè)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(zhì)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(zhuǎn)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(yùn)動，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成金屬銀［1］。在生產(chǎn)過程中由銀陽極板帶入的部分雜質(zhì)元素如鉛、碲、硒等［2］，大部分進(jìn)入陽極泥中，陽極泥經(jīng)過處理返回回轉(zhuǎn)窯預(yù)處理，小部分進(jìn)入溶液中，在溶液中的雜質(zhì)經(jīng)電解反應(yīng)在陰極析出，影響電銀粉的品質(zhì)。傳統(tǒng)銀電解生產(chǎn)工序中每周進(jìn)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(jìn)行清洗，以避免雜質(zhì)元素影響產(chǎn)品質(zhì)量，確保澆鑄的成品銀錠達(dá)到99.995%的純度。

1 電銀粉洗滌工藝存在的問題

國內(nèi)銀粉洗滌，使用人工洗滌方式的企業(yè)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(nèi)，加入適量濃硝酸，浸泡15 min后，使用鈦鏟進(jìn)行推拉翻轉(zhuǎn)以增加除雜反應(yīng)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(xù)使用鈦鏟翻轉(zhuǎn)10 min，隨后接入流動蒸餾水，清洗兩遍，洗去電銀粉雜質(zhì)。若每天生產(chǎn)銀粉1.5 t，需分三次進(jìn)行清洗，單次耗時(shí)約為2 h，因硝酸揮發(fā)性強(qiáng)導(dǎo)致現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境較差，電銀粉洗滌后的水用蒸爐適度烘干再進(jìn)行氯化沉銀處理進(jìn)行回收，且回收率僅為89.5%。存在耗時(shí)長、回收率低的問題。

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

2 電銀粉洗滌工藝的優(yōu)化

結(jié)合現(xiàn)場操作環(huán)境以及充分的調(diào)查研究，對銀粉洗滌流程進(jìn)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(jìn)行固液分離，將電解液直接吸附回低位槽內(nèi)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)固液分離所需壓力較低，結(jié)合性價(jià)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(jī)

結(jié)合土建混凝土攪拌機(jī)生產(chǎn)的實(shí)踐，設(shè)計(jì)新型的銀粉洗滌機(jī)器，加大內(nèi)部尺寸，日洗滌銀粉1.5 t。將相適應(yīng)的攪拌筒安裝在機(jī)架與支撐架上，然后將攪拌機(jī)入料口與加料管端連接，制作斜坡式加料斗，形成一個(gè)完整的新型洗滌裝置，同時(shí)攪拌筒內(nèi)筒、葉片更改為金屬鈦材質(zhì)，防止被硝酸浸泡過后出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)銀粉的比重、粒度等相關(guān)物理因素，合理選用轉(zhuǎn)速最優(yōu)的減速傳動裝置［5］。銀粉洗滌機(jī)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(qiáng)度大等問題。

2.3 洗滌液循環(huán)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(shè)計(jì)三個(gè)循環(huán)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(jié)約大量蒸餾水。

2.4 優(yōu)化銀粉脫水

增設(shè)一臺真空泵，鈦盤進(jìn)行升級設(shè)計(jì)，運(yùn)用真空吸力將洗滌后銀粉的水分吸出，進(jìn)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(gè)錐體下料系統(tǒng)，電控系統(tǒng)對電磁閥進(jìn)行定時(shí)控制，并由下往上間斷通入蒸汽進(jìn)行沖擊，使銀粉連續(xù)落入烘干機(jī)內(nèi)。對現(xiàn)場條件勘察，設(shè)計(jì)一種螺旋烘干機(jī)［6］，電機(jī)帶動全葉片不銹鋼單螺旋送料，通入蒸汽，在機(jī)體空腔部分增設(shè)蒸汽盤管，提高設(shè)備加熱烘干能力，使銀粉烘干時(shí)受熱充分、均勻。在螺旋烘干機(jī)上方增加一個(gè)風(fēng)機(jī)對蒸汽進(jìn)行收集，以防止蒸汽影響現(xiàn)場環(huán)境。

3 改進(jìn)后工藝流程

銀電解生產(chǎn)工藝：電銀粉出槽后，進(jìn)行真空抽濾進(jìn)行固液分離，電解液返回電解低位槽重復(fù)利用；銀粉吊運(yùn)至新型洗滌機(jī)使用蒸餾水進(jìn)行洗滌，洗滌過后用pH試紙對銀粉洗滌終點(diǎn)進(jìn)行測量，要求pH值為6.5～7.5。對洗滌干凈的銀粉進(jìn)行真空脫水進(jìn)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(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)至蒸汽螺旋烘干機(jī)內(nèi)將水分烘干，得到零水分的銀粉。銀粉進(jìn)行熔煉鑄型，得到純度為99.995%的成品銀錠［7］。改進(jìn)后的工藝流程如圖1所示。

圖1 改進(jìn)后的工藝流程圖

4 效果分析

通過一個(gè)月的生產(chǎn)進(jìn)行比對分析，改進(jìn)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(nèi)夾雜的電解液進(jìn)行回收，改變電解廢液經(jīng)過長周期的凈化系統(tǒng)處理模式［8］，減少生產(chǎn)成本、改善現(xiàn)場環(huán)境。

2.經(jīng)測量，銀粉洗滌機(jī)排出的洗滌水pH值為6.5±0.2，達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。銀粉洗滌機(jī)增加銀粉洗滌面積，增加硝酸與部分雜質(zhì)的接觸時(shí)間，顯著提高銀粉質(zhì)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(jī)工藝改進(jìn)之后洗滌的銀粉。通過對比，發(fā)現(xiàn)樣品2比樣品1中的Cu、Te含量占比低很多，銀粉洗滌機(jī)有效提高去除金屬雜質(zhì)的能力。

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

4.循環(huán)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(jì)算，可以節(jié)約蒸餾水4.2 m3，同時(shí)可減少一系列洗滌廢液進(jìn)入凈化系統(tǒng)。目前國內(nèi)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(shí)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(jìn)入電解槽電解精煉。

5.利用真空泵對洗滌水進(jìn)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(jié)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(jī)代替電熱烘箱，螺旋烘干機(jī)內(nèi)部持續(xù)旋轉(zhuǎn)，銀粉在內(nèi)部一直在翻轉(zhuǎn)，完美解決了銀粉受熱不均勻問題，同時(shí)大幅降低操作時(shí)間、節(jié)省能源。原電熱烘箱需要持續(xù)加熱12 h才能將0.5 t銀粉徹底烘干，螺旋烘干機(jī)只需要3 h可將1.5 t銀粉烘干完成。

5 優(yōu)化后工藝在生產(chǎn)中的作用

優(yōu)化后的銀粉洗滌-烘干工藝成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中達(dá)到生產(chǎn)效率高、節(jié)能降耗、減少勞動量的目的。每年可節(jié)約蒸餾水1 533 t，不但節(jié)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(yōu)化后的能耗為原工藝的17%，符合行業(yè)內(nèi)節(jié)能增效的主旨。原洗滌-烘干工藝系統(tǒng)完成1.5 t產(chǎn)量耗時(shí)為18 h（銀粉洗滌6 h，銀粉烘干12 h）。工藝優(yōu)化后，1.5 t產(chǎn)量耗時(shí)為5.4 h（其中銀粉洗滌2.4 h，銀粉烘干3 h），耗時(shí)為原優(yōu)化前的30%。

6 結(jié)論

隨著銀粉洗滌-烘干系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率、設(shè)備自動化水平提高。自主研發(fā)的新型洗滌機(jī)及烘干機(jī)達(dá)到預(yù)期效果，降低了勞動強(qiáng)度、改善現(xiàn)場操作環(huán)境，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的，在行業(yè)內(nèi)具有一定的推廣價(jià)值。