一种大极板铅电解不停产掏槽的方法与流程

本发明涉及有色金属湿法冶金，具体为一种大极板铅电解不停产掏槽的方法。

背景技术：

1、本发明属于有色金属湿法冶金大极板铅电解精炼技术领域。铅电解精炼生产过程中，粗铅阳极内部伴生的锑、铋、砷、金、银等有价杂质，在通电电解条件下无法同步溶解进入电解液，会在阳极表面形成阳极泥层。行业常规生产工况下，阳极板内锑元素可在阳极泥内部形成网状骨架，提升泥层致密性，减少泥层脱落沉降；但当前冶炼行业原料来源日趋复杂，外购杂铅、低锑粗铅占比持续提升，粗铅阳极锑品位时常出现低于0.4%的波动情况，阳极泥层失去骨架支撑，整体结构疏松、附着力差，在电解周期运行过程中会持续成片脱落，大量沉积在电解槽底部。

2、随着电解周期不断推进，槽底阳极泥持续堆积会带来多重生产负面影响：一是积泥占用电解槽有效容积，压缩电解液循环流通空间，电解液对流交换受阻，槽内铅离子、氟硅酸浓度分层明显；二是槽底堆积泥团极易连通阴阳极板，引发频繁短路，槽电压异常升高，直接降低电解电流效率、增加直流电耗；三是槽底高浓度铋杂质持续扩散至阴极区域，造成析出铅铋含量超标，电铅成品合格率下降；四是底部厚重阳极泥会包裹贵金属，延长有价金属回收周期，提升金银锑铋综合回收损耗。因此，定期清理槽底沉积阳极泥，是保障大极板铅电解连续稳定生产的必要工序。

3、现阶段行业内主流清掏槽底阳极泥的方式为传统停产掏槽工艺。整套操作需等待单电解周期结束后，利用行车将槽内全部阴极板、阳极残极完整吊出槽体，再人工配合抽泥设备排空槽内电解液、抽吸底部阳极泥，清理完成后重新灌入电解液、装回极板，恢复电解通电生产。该工艺存在明显短板：整套掏槽作业必须中断单槽电解生产，多条电解槽同步掏槽时会拉低全厂系统整体开车率；作业工序繁琐，需要人工配合转运极板、抽排电解液，劳动强度大；槽内电解液整体外排，大量含高浓度铅离子、氟硅酸的清液随阳极泥一同进入压滤工序，电解液有价介质损耗严重，系统铅、硅氟酸组分波动幅度大，后续需要频繁补加铅盐、氟硅酸维持电解液平衡，辅料消耗成本偏高。

4、针对传统停产掏槽工艺的缺陷，业内陆续推出多款配套清理设备的改进方案。授权公告号cn209873134u的实用新型专利公开了一种铅电解自动清理槽内阳极泥装置，依靠真空泵、导泥管路、专用掏槽器组合实现槽底泥浆抽吸，一定程度降低人工劳动强度，但该方案仅从设备结构层面实现自动化抽泥，仍需将槽内极板全部吊出、排空电解液后方可作业，依旧存在停机停产、电解液大量流失的问题，同时整套设备改造工程量大，原有电解厂房管路、行车布局需同步调整，设备投入成本高；该专利并未建立电解液分层回收、组分平衡调控体系，无法缓解掏槽带来的电解液体系波动。

5、授权公告号cn220468187u专利公开了一种铅电解阳极泥清理装置，核心部件为槽内往复运动刮泥器，工作目标为刮除阳极板表面附着阳极泥，仅能解决极板表面泥层脱落问题，无法处理已经沉降堆积在槽底的阳极泥，与本发明针对槽底积泥清理的工艺路线完全不同，不能解决槽底积泥短路、产品铋杂质超标的核心痛点。授权公告号cn223311729u专利公开了一种铅电解精炼槽底阳极泥过滤装置，依靠槽内过滤网板拦截电解液悬浮细泥，搭配清洁刷定期清理滤网，该装置仅能在电解液循环过程中过滤微量悬浮泥，无法处理周期累积形成的厚层槽底阳极泥，仅作为辅助过滤手段，不能替代周期性掏槽作业。

6、现有公开技术均存在明显局限性：一类设备仅优化抽泥、刮泥硬件结构，未改变掏槽必须停机的生产模式，生产连续性无法保障；另一类过滤、极板清泥装置处理对象单一，无法完成槽底大量沉积阳极泥的集中清理；全部现有方案均未形成完整的配套系统调控方法，缺少电解液分段回收平衡机制、故障不停产应急处置流程、基于生产指标的闭环优化管控体系。

7、在低锑粗铅原料常态化生产场景下，阳极泥疏松脱落、槽底积泥速度快，现有清理工艺需要频繁停机掏槽，进一步放大生产效率低、电解液损耗大、产品指标波动等问题。行业内亟需一套无需停产、适配现有厂房设备、配套多维度系统调控方法的大极板铅电解槽底阳极泥清理工艺，在不中断电解通电运行的前提下，同步解决积泥短路、电解液组分失衡、故障停产、产品品质波动等多重生产难题。

8、为此，我们提出一种大极板铅电解不停产掏槽的方法。

技术实现思路

1、本技术所要解决的一个技术问题是：现有铅电解阳极泥清理技术要么需停产掏槽、电解液损耗大，要么仅能清理极板浮泥或过滤微量悬浮泥，缺乏适配低锑粗铅工况、可不停产作业且配套电解液调控、故障应急、指标闭环优化的完整掏槽工艺。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供利用电解周期结束常规出槽作业间隙完成槽底阳极泥清理，整套作业嵌入极板更换辅助工序，全程不中断电解系统整体连续生产，包含以下步骤：

3、s1、分序出板：电解周期到期后，行车优先吊出电解槽内全部阴极板并分区堆放，再吊出槽内阳极残极转运至残极洗刷工位；

4、s2、分层抽送清液：采用耐腐蚀泥砂泵，将泵吸口置于槽内液面下1.2～1.3m上层澄清电解液区域，抽取上层清液经回流支管自流汇入电解液低位槽，全部回流至电解生产循环系统；

5、s3、负压抽吸底泥：上层清液抽取完毕后关停泥砂泵，将水环式真空泵抽吸管布置于电解槽槽底，依靠负压抽吸槽底高浓阳极泥浆；

6、s4、一体化泥料协同处置：真空泵抽出的阳极泥浆输送至残极洗刷工序，与残极洗刷产出阳极泥混合后送入压滤机脱水，压滤滤液回流电解系统，阳极泥滤饼转运至贵金属回收工段；

7、单次掏槽总耗时与常规极板更换辅助时长重合，无需单独停机停产。

8、在一些实施例中，建立基于阳极锑含量的分级掏槽周期管控方法：实时跟踪粗铅阳极板锑品位，当连续3批次阳极锑含量≤0.4%时，每个电解周期出槽间隙均执行掏槽作业；

9、当阳极锑品位稳定＞0.4%时，每两个电解周期开展一次掏槽；

10、当阳极锑含量＞1.0%时，每三个电解周期开展一次掏槽，匹配阳极泥脱落速率动态调整清理频次，避免积泥过量或无效重复掏槽。

11、在一些实施例中，采用多电解槽错峰掏槽统筹方法：将电解厂房内全部电解槽划分为若干作业单元，各单元错峰安排电解周期到期时间，同一时段仅单台行车配套一套泥砂泵、真空泵组完成单槽掏槽，不同单元交替开展出板加掏槽作业，实现单套清理设备循环复用，无需为全部电解槽配套多套抽吸设备，降低系统配套投入。

12、在一些实施例中，构建电解液分段回收平衡调控方法：步骤s2回收的上层清液直接补入电解循环主系统维持电解液基础浓度；

13、压滤产出滤液单独汇入缓冲调节槽，在线检测滤液铅离子、氟硅酸浓度，根据电解系统电解液组分波动定量调配缓冲调节槽滤液补入主循环，抵消掏槽作业带来的电解液组分波动，实现全系统电解液铅、硅氟酸稳定均衡。

14、在一些实施例中，采用多工序并行时序耦合方法：泥砂泵抽取上层清液的12～18min作业时段，同步同步完成阳极残极转运、残极高压洗刷两道工序；

15、真空泵抽吸槽底阳极泥浆阶段，同步完成阴极板平整、导电板清理工序，将掏槽操作与极板预处理工序完全重叠，压缩单槽整体辅助作业时长，提升厂房整体周转效率。

16、在一些实施例中，采用槽底泥浆与残极洗泥协同调质处理方法：预先缓存残极洗刷产生的低固含洗泥水，在抽吸槽底浓阳极泥浆过程中按比例同步掺混缓存洗泥水，在线调控混合阳极泥固含量稳定在15%～25%区间，统一调质后再送入压滤工序，无需额外加水稀释，减少电解液整体水量富集。

17、在一些实施例中，建立掏槽全流程物料计量闭环管控方法：分别计量上层回收清液体积、抽吸阳极泥浆固液总量、压滤滤液回流体积、阳极泥滤饼产出量，实时核算掏槽工序电解液损耗量与有价金属析出量，同步录入电解生产中控系统，自动修正下一电解周期电解液补加药剂、铅料投放量，实现物料动态平衡管控。

18、在一些实施例中，配套不停产掏槽应急切换工艺方法：实时监测泥砂泵流量、真空泵负压、输送管路压力三项运行参数，当出现管路堵塞、泵体流量骤降故障时，立即停止抽吸作业，将槽内剩余电解液与泥浆临时暂存至应急中转槽，先行完成极板回装恢复电解生产，待生产稳定后再单独处理中转槽内阳极泥，全程不中断电解槽通电运行。

19、在一些实施例中，采用分层液位梯度抽取控制方法：槽内液位1.3m以上区间持续大流量抽取上层清液；

20、液位降至1.0～1.3m区间降低泵抽流量，减少下层悬浮泥吸入；

21、液位低于1.0m时直接关停泥砂泵切换真空泵负压抽泥，分层梯度抽取降低清液夹带阳极泥比例，提升电解液回收纯度。

22、在一些实施例中，建立电解指标联动优化系统方法：将掏槽执行频次、清液回收量、阳极泥产出量与电解短路频次、析出铅铋杂质含量、电流效率四项生产指标联动，中控系统根据每日产品铋含量、短路次数自动调整下一周期掏槽执行策略，形成清理-生产-反馈优化闭环调控体系，持续稳定电铅产品品质。

23、本发明至少具备以下有益效果：

24、1、采用本方法开展大极板铅电解槽底阳极泥清理工作，全程依托电解周期完成出板的固有作业间隙开展抽泥相关操作，不需要单独安排时间关停电解槽通电生产，同车间其余电解槽能够保持正常电解运行状态，即便抽吸设备运行过程中出现管路堵塞、泵体流量异常等故障，也可以将槽内剩余液体与泥浆转移至应急中转槽，优先完成极板回装恢复电解作业，整套处置流程不会产生电解生产中断时长，全厂电解系统整体开车率能够得到稳定提升，对应单位时间内电铅产出量相比传统停产掏槽模式有明显增加。

25、2、作业过程中将槽内液体分为上层澄清电解液与底部浓稠阳极泥浆分先后抽取，上层电解液直接输送回电解主循环系统参与生产，阳极泥浆经过压滤后产生的滤液单独存放至缓冲调节槽，再通过物料衡算得出的定量调配方式将缓冲槽滤液补充进主系统，能够缩小掏槽操作带来的电解液铅离子与氟硅酸浓度波动范围，减少电解液内有效介质随阳极泥滤饼流失的总量，车间日常补充铅盐、氟硅酸等辅料的频次与消耗量同步下降，电解液体系可以长期维持稳定的化学组分，不需要频繁调整药剂投加量来校正电解液指标。

26、3、槽底堆积阳极泥能够在每个电解周期或按原料锑含量确定的合理周期内及时清理，槽体有效容积得到完整恢复，电解液内部流通空间充足，阴阳极板之间因底部泥团搭接产生的短路现象大幅减少，槽电压波动幅度收窄，直流电耗得到控制，电解过程电流效率维持在稳定高位，同时槽底富集的铋杂质不会持续向阴极析出区域扩散，析出铅产品中铋含量超标情况明显减少，连续多批次产品的铋含量检测数值波动幅度降低，电铅成品综合合格率稳定维持在较高水平。

27、4、槽底抽吸得到的阳极泥浆会和残极洗刷工序产出的阳极泥混合调质后统一送入压滤设备脱水，两种来源阳极泥集中处理简化车间内部物料转运路线，所有电解液、阳极泥相关物料数据会同步录入中控系统完成衡算，系统能够依据单次掏槽介质损耗数值自动修正下一周期各类辅料投放量，全厂有价金属、电解液介质的流向全程可追溯，便于生产环节开展精细化物料管控，阳极泥滤饼统一输送至贵金属回收工段，金银锑铋等金属综合回收损耗有所降低。