一種從固體氧化鉛中回收金屬鉛的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濕法煉鉛的方法，特別是涉及一種采用固相電解還原技術(shù)從氧化鉛中提取和回收金屬鉛的方法，屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛的冶煉方法有火法和濕法兩種，目前世界上以火法為主，濕法煉鉛尚處于試驗(yàn)研究階段。隨著環(huán)保日益嚴(yán)格和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，世界各國(guó)為淘汰SO2和鉛塵污染較為嚴(yán)重的燒結(jié)-鼓風(fēng)爐傳統(tǒng)煉鉛工藝而開(kāi)展了大量的煉鉛新工藝研發(fā)工作，先后開(kāi)發(fā)了QSL, Kivcet, Kaldo, Ausmelt, ISA、SKS等直接煉鉛方法。這些冶煉鉛的新工藝技術(shù)取消了燒結(jié)工序，從根本上解決了燒結(jié)低濃度SO2的污染和治理。然而，要徹底消除火法煉鉛的污染，達(dá)到環(huán)保和工業(yè)衛(wèi)生管理部門(mén)的有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)和要求，從治理技術(shù)上火法煉鉛工藝很難做到。正因?yàn)槿绱?，濕法煉鉛工藝的研究越來(lái)越受到人們的重視。
[0003]近幾十年來(lái)，各國(guó)冶金工作者對(duì)硫化鉛精礦的濕法冶煉進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了多種硫化鉛精礦的濕法處理工藝，但有些工藝在經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、適應(yīng)性、實(shí)際操作等方面還存在一些不盡人意的地方。如硫化鉛精礦的直接電解法，只適合處理含硅低的硫化鉛精礦，電解過(guò)程中需定期處理陰極產(chǎn)生的海綿鉛和陽(yáng)極室礦漿，生產(chǎn)難以長(zhǎng)期連續(xù)均衡進(jìn)行。硫化鉛精礦的非氧化浸出過(guò)程會(huì)產(chǎn)生有毒的H2S氣體，在生產(chǎn)上難于實(shí)現(xiàn)。
[0004]硫化鉛精礦的氧化浸出工藝研究較多，尤以三氯化鐵為氧化劑的氯化浸出研究最為充分，該法的小試及擴(kuò)大試驗(yàn)比較成功。硫化鉛精礦的氯化浸出是將鉛精礦中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)樵亓?，鉛轉(zhuǎn)變成中間產(chǎn)品PbCl2，然后，從氯化鉛中提取和回收鉛。從氯化鉛中提取和回收鉛的早期研究主要采用的工藝技術(shù)包括:氯化鉛熔鹽電解，無(wú)隔膜氯化鉛水溶液電解，使用陰離子膜的氯化鉛水溶液電解，使用陽(yáng)離子膜的氯化鉛水溶液電解等。然而，在上述電解工藝中，還存在陽(yáng)極上析出氯氣，極易造成氯氣逸出和泄漏，惡化作業(yè)條件，造成環(huán)境污染，以及生產(chǎn)成本高，過(guò)程不好控制等問(wèn)題。
[0005]針對(duì)上述從氯化鉛中濕法回收金屬鉛工藝存在的不足，本發(fā)明人開(kāi)發(fā)出一種用氯化鉛轉(zhuǎn)化成氧化鉛的方法，并申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?201210256121.3)。在此研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明人又做了大量的試驗(yàn)和反復(fù)篩選后研發(fā)出氧化鉛進(jìn)一步被加工成金屬鉛的濕法冶金工藝，即采用固相電解還原技術(shù)將氧化鉛還原成海綿鉛，海綿鉛熔鑄制成鉛錠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服火法及現(xiàn)有濕法煉鉛技術(shù)存在的上述不足，針對(duì)現(xiàn)有從氯化鉛中回收鉛存在的問(wèn)題，提出一種從氯化鉛轉(zhuǎn)化產(chǎn)品-氧化鉛中回收金屬鉛的方法。新的煉鉛方法是以硫化鉛精礦氯化浸出，氯化鉛轉(zhuǎn)化得到的產(chǎn)品氧化鉛為原料，通過(guò)固相電解的方法將氧化鉛還原成金屬鉛。
[0007]本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是:這種采用固相電解技術(shù)從氧化鉛中回收金屬鉛的方法，其特點(diǎn)是由以下步驟構(gòu)成。
[0008]I 氧化鉛制備:將硫化鉛精礦進(jìn)行氯化浸出，浸出液冷卻結(jié)晶得到固體氯化鉛；然后將氯化鉛轉(zhuǎn)化成氧化鉛。
[0009](I)首先將固體氯化鉛和氧化鈣按液固比=4?7:1置入帶有攪拌的轉(zhuǎn)化罐中，進(jìn)行第一步轉(zhuǎn)化，，反應(yīng)方程式為:
2PbCl2+Ca0+H20 — 2Pb0HCl 丨 +CaCl2
其中固體氯化鉛與氧化鈣的質(zhì)量比=8?10.5:1，反應(yīng)溫度20?80°C，反應(yīng)時(shí)間不小于 60mino
[0010](2)將第一步轉(zhuǎn)化生成的堿式氯化鉛(PbOHCl)與氫氧化鈉溶液作用進(jìn)行第二步轉(zhuǎn)化，生成固體氧化鉛和二次轉(zhuǎn)化后液，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:
PbOHCl+NaOH — PbO 丨 +NaCl+H20。
[0011]在第二次轉(zhuǎn)化過(guò)程中，堿式氯化鉛與氫氧化鈉的質(zhì)量比=3.85?5:1，氫氧化鈉溶液濃度控制在15?22.5%，反應(yīng)溫度60?85°C，反應(yīng)時(shí)間不小于30min。
[0012]2配制電解液及涂板:將氫氧化鈉配制成一定濃度的氫氧化鈉溶液作為電解液；用適量的電解液與原料氧化鉛混合，并攪拌成膏狀；將攪拌好的氧化鉛膏均勻地涂在格板型不銹鋼材質(zhì)的陰極板上。陰、陽(yáng)極板的材質(zhì)可以是鈦制的。
[0013]3 電解還原:將涂好的陰極板與不銹鋼陽(yáng)極板按合適的極距擺放到裝有電解液的電解槽內(nèi)，陰、陽(yáng)極板的材質(zhì)可以選擇鈦制的。接通陰、陽(yáng)極板電源進(jìn)行氧化鉛的固相電解。電解工藝技術(shù)條件為:氫氧化鈉溶液的濃度控制在6?10 %，電解液溫度為常溫?65°C，電流密度400?900 A/m2，合適的同極距范圍為80?100 mm。氧化鉛的固相電解反應(yīng)過(guò)程如下:
陰極反應(yīng):PbO + H2O + 2e — Pb I + 20F 陽(yáng)極反應(yīng):20Γ - 2e — 1/202 ? + H2O 固相電解總反應(yīng)方程式為:PbO —Pb + 1/202 ?。
[0014]4海綿鉛剝離及熔鑄:當(dāng)槽電壓瞬間急劇升高，并在陰極板的液面上沿產(chǎn)生氣體時(shí)結(jié)束電解。從電解槽中取出陰極板，將析出的海綿鉛從陰極板上剝下，壓團(tuán)后熔鑄成鉛錠。
[0015]與現(xiàn)有的從氯化鉛中直接提取金屬鉛的濕法煉鉛工藝相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(1)在電解之前將氯化鉛轉(zhuǎn)化成氧化鉛，不但作業(yè)環(huán)境友好，而且解決了氯化鉛水溶液電解過(guò)程中氯化鉛易結(jié)晶，堵塞循環(huán)管道等問(wèn)題，可操作性強(qiáng)；
(2)電流效率高，電能消耗低，每噸鉛電耗可降低35kW.h?700kW.h ；
(3)在電解過(guò)程中不需要價(jià)格昂貴的隔膜，不消耗氫氧化鈉，生產(chǎn)成本大大降低。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0017]實(shí)施例1。
[0018]首先進(jìn)行硫化鉛精礦的氯化浸出，浸出液冷卻結(jié)晶得到固體氯化鉛。其次，將固體氯化鉛、氧化鈣與水按一定的液固比進(jìn)行第一步轉(zhuǎn)化，氯化鉛第一步轉(zhuǎn)化的技術(shù)條件為:氯化鉛與氧化I丐的質(zhì)量比=9:1,液固比4:1,轉(zhuǎn)化溫度60°C,反應(yīng)時(shí)間90min,反應(yīng)完畢后,進(jìn)行液固分離；將第一步轉(zhuǎn)化得到的轉(zhuǎn)化渣PbOHCl在一定濃度的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行第二步轉(zhuǎn)化，反應(yīng)完成后進(jìn)行液固分離，得到轉(zhuǎn)化渣PbO和氯化鈉溶液，第二步轉(zhuǎn)化的技術(shù)條件為:堿式氯化鉛PbOHCl與氫氧化鈉的質(zhì)量比=5:1，氫氧化鈉溶液濃度15%，轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度750C，反應(yīng)時(shí)間75min。最后，配制濃度為8 %的氫氧化鈉溶液作為電解液，用適量的氫氧化鈉溶液與氧化鉛進(jìn)行混合，攪拌成膏狀，將攪拌好的氧化鉛膏均勻地涂在格板型的不銹鋼材質(zhì)的陰極板上；電解槽內(nèi)裝入配好的氫氧化鈉溶液，并將涂好的陰極板與不銹鋼陽(yáng)極板擺放到電解槽內(nèi)，固相電解技術(shù)條件為:電解溫度45 0C，同極距100 mm,電流密度600 A/
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