專利名稱：一種低溫堿性煉鉛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫混堿煉鉛方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鉛冶煉工藝主要是燒結(jié)機燒結(jié)鼓風(fēng)爐還原熔煉或底吹爐熔煉工藝，均是在 1250-135(TC的高溫下進行的，不僅耗能高，而且存在以下難以解決的環(huán)境問題(1)鉛冶 煉過程產(chǎn)生大量鉛蒸汽及彌散的鉛霧造成工廠周邊地區(qū)空氣、土地及水源的嚴重污染；(2) 在冶煉過程產(chǎn)生銅浮渣、含鋅爐渣等的高溫處理過程亦產(chǎn)生大量鉛塵及低濃度S02煙氣污 染，鉛冰銅的處理及銅的回收是目前尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫混堿煉鉛方法。這種方法大幅降低溫度并實現(xiàn)固 硫熔煉，直接冶煉粗鉛，最大程度消除鉛塵、鉛霧及二氧化硫煙氣污染，達到清潔煉鉛的目 的。 本發(fā)明主要過程的基本原理如下 (1)熔煉過程 2PbS+4NaOH+C = 2Pb+2Na2S+C02+2H20 (1) 2PbS04+4NaOH+5C = 2Pb+2Na2S+5C02+2H20 (2) 2PbO+C = 2Pb+C02 (3) 2NaHC03 = Na2C03+H20+C02 (4) 2PbS+2Na2C03+C = 2Pb+2Na2S+3C02 (5) Na2S04+2C = Na2S+2C02 (6) (2)苛化過程 Na2S+ZnO+H20 = 2NaOH+ZnS (7) (3)焙燒過程 ZnS+1. 502 = ZnO+S02 (8) (4)碳酸化過程 2Na0H+C02 = NaHC03+H20 (9) Na2C03+C02+H20 = 2NaHC03 (10) (5) 二次苛化過程 Na2C03+Ca (OH) 2 = 2Na0H+CaC03 (11) 2Na3As04+3Ca (OH) 2 = Ca3 (As04) 2+6NaOH (12) —種低溫混堿煉鉛方法在600-900°C的條件下，加入Na2C03或NaHC03和NaOH(根 據(jù)上述反應(yīng)的方程式計算用量)，冶煉鉛精礦、二次鉛原料或兩者的混合物提取粗鉛；然后 水浸堿渣，對水浸渣進行選礦，獲得銅精礦、鋅精礦和鉛精礦。 冶煉時間為1 4小時；鈉質(zhì)量比為Na2C03或NaHC03 : NaOH = 60 160 : 5
380 ;總堿質(zhì)量為理論質(zhì)量的1. 1 4. 0倍。并在冶煉前先將NaOH濃溶液與鉛精礦及二次鉛
原料攪拌混合均勻，制粒，再混合或覆蓋Na2C03或NaHC03，最后升溫熔煉。 所述的二次鉛原料指廢蓄電池膠泥或硫酸鉛渣或氧化鉛煙灰。 水浸堿渣過程溫度為30 IO(TC，時間為0. 5 5小時，液固體積質(zhì)量比為1
6 : i ;水洗滌浸出渣3 5次，至ra = 7 8。 水浸堿渣后的水浸液用Zn0苛化，將大部分苛化液碳酸化沉淀再生NaHC03，剩余部 分苛化液二次苛化、濃縮、再生NaOH溶液；苛化渣焙燒脫硫再生苛化劑ZnO，焙燒產(chǎn)生的S02 煙氣制酸。 苛化過程中ZnO為理論質(zhì)量的1. 1 3. 0倍；溫度為10 IO(TC ;時間為0. 5 10. 0小時；水洗苛化渣3-5次。 碳酸化過程中溫度10_95°C ，時間為0. 5-10h， C02體積用量為理論量的1. 05_2倍， 反應(yīng)至1H = 3 8。 二次苛化濃縮過程中溫度為10-10(TC，時間為O. 5-8h，Ca(0H)2質(zhì)量用量為理論量 的1. 2-2. 5倍，濃縮至NaOH濃度400-1500g/L。 整個發(fā)明的流程形成閉路循環(huán)，循環(huán)過程中的鈉損失由在熔煉過程中加入芒硝補充。
傳統(tǒng)煉鉛工藝須先將硫化鉛精礦進行富氧熔煉或燒結(jié)焙燒，使金屬硫化物轉(zhuǎn)化為 氧化物； MeS+2/302 = MeO+S02 (13) 式(13)及式(14)表明，硫氧化成二氧化硫，富氧熔煉時，二氧化硫用于制酸，但一 般熔煉大都以低濃度二氧化硫煙氣排空，污染環(huán)境。 接著在1250-135(TC的溫度下還原熔煉富鉛渣或燒結(jié)塊，產(chǎn)出粗鉛，Cu進入粗 鉛和鉛冰銅，而Zn分散于煙塵及爐渣中，使銅和鋅難以回收；另一方面，在高溫下，鉛的 揮發(fā)性很強，如在973 °C 、 1162 °C 、 1234 °C 、 1309 °C及1358 °C的溫度下，鉛的蒸氣壓分別為 0. 133mmHg、1. 33mmHg、13. 3mmHg、 133mmHg及1330mmHg，因此，傳統(tǒng)煉鉛工藝，不管是富氧熔 煉，還是燒結(jié)還原熔煉，其生產(chǎn)過程均產(chǎn)生大量鉛蒸汽及彌散于高空的鉛霧造成工廠周邊 地區(qū)空氣、土地及水源的嚴重污染。 本發(fā)明在600-90(TC下的堿性熔體中進行，比傳統(tǒng)方法降低了 350 50(TC，不產(chǎn) 生鉛塵與鉛霧；有效消除了鉛對周邊地區(qū)的污染。按式(1) 、 (2) 、 (5)及(6)，爐料中的硫均 轉(zhuǎn)化為硫化鈉而固定在熔煉產(chǎn)物中，因此，也不產(chǎn)生二氧化硫。 在Na2C03為主要成分的熔體中和600 900°C的溫度下進行堿性還原熔煉，CuS、 Cu2S、ZnS及Si02等在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，不發(fā)生物相變化。因此，易于用選礦方法回收銅、 鋅等伴生金屬?？傊?，本發(fā)明是一種條件溫和、環(huán)境良好的清潔煉鉛方法，對鉛冶煉技術(shù)進 步具有重要意義和應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。

式中Me表示Pb、 Cu、 Zn、 Fe、 Cd。 富氧熔煉時，部分硫化鉛轉(zhuǎn)化為金屬鉛 PbS+2PbO = 3Pb+S02 (14)
具體實施例方式以下實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實施例1 以1#硫化鉛精礦為原料進行低溫堿性煉鉛，精礦成份為(％ ) :Pb70. 12， Fe6. 08， S15. 04， Zn2. 84， CuO. 40， Si02 0 . 79。
A.堿性熔煉過程 稱取21. 66克燒堿用30ml水溶之，與100克1#鉛精礦及5克還原粉煤混勻，制粒， 置于石墨坩堝再再稱取76. 07克純堿覆蓋于制粒料表面，升至85(TC保溫熔煉60min ;獲得 粗鉛重65. 68g，鉛的直收率為92%，堿性爐渣83. 5克。
B.水浸過程 向1000ml燒杯中加入水350mL和爐渣82. 3克，60。C下浸出2小時后過濾，用lOOmL 水洗濾渣3次，PH值為7. 5。濾渣干重31. lg，其中含Pbl8. 04%， Zn9. 13%， Cul. 29%， Fel9. 55% ;濾液500mL，含Na2S 70. 2/L， Na2C03 103. 8g/L。
C. —次苛化過程 取上述浸液500mL加入含Zn76. 32%的次氧化鋅46. 33g，在80 85。C下苛化2小 時，過濾，得ZnS3S 54. 9g，含硫26. 18% ;苛化液550ml，含NaOH 71. 86g/L，Na2C03 96 . 44g/ L。 D.碳酸化過程取上述一次苛化液353ml，在70-75。C下通入C02 3h至pH值為5. 8，液固分離后， 獲得NaHC03 84. 93g，母液350ml ，含NaHC03 60. 5g/L。
E. 二次苛化過程 取上述一次苛化液197ml，在60-7(TC用85%含量的Ca(OH)2 23g苛化2. 5h，獲得 二次苛化液195ml ，含NaOH144. 6g/L。
F.濃縮過程 將上述二次苛化液195ml，在95-110。C下蒸發(fā)濃縮至40ml，濃堿液含NaOH 705g/ L。 實施例2 以2#硫化鉛精礦和硫酸鉛渣為原料，其質(zhì)量比例為1 : 1。 2#鉛精礦成份為 (%) :Pb51. 55，F(xiàn)e5. 34，S18. 52，Znll. 53，Si02 2 . 69，CuO. 11 ;硫酸鉛渣成份(％ )為Pb65， S10. 04 ;混合料含Pb58. 27%， S14. 28%。
A.熔煉過程 稱取34. 6克燒堿用30ml水溶之，與100克混合鉛原料及15克還原粉煤混勻制粒， 置于石墨坩堝，再稱取75. 70克純堿，覆蓋于制粒料表面，升至85(TC保溫熔煉60min ;獲得 粗鉛重54. llg，鉛的直收率為92. 8%，堿性爐渣131. 04克。
B.水浸過程 將水350mL加入1000ml燒杯中，將上述爐渣125克浸泡于其中，松散后，升溫至 9(TC，攪拌浸出1小時后過濾，按實施例1水洗，得水浸液600ml，水浸渣20. 70g，其中含 Pb25. 33%， Znl3. 93%， CuO. 27%， Fel2. 90%，水浸液含Na2S 46. 43/L， Na2C03 126. 22g/L。
C. —次苛化過程 取上述浸液600mL加入含Zn76. 32%的次氧化鋅36. 71g，在80 85。C下苛化1. 5 小時，過濾，得ZnS3渣43. 5g，含硫26. 22% ;—次苛化液680ml，含NaOH 42. 02g/L， Na2C03 111. 37g/L。 D.碳酸化過程 取上述一次苛化液450在70-8(TC下通入C02 2. 5h至pH值為6. 0，液固分離后， 獲得NaHC0392. 14g，母液450ml，含NaHC03 60g/L。
E. 二次苛化過程 取上述一次苛化液230ml，在75-8(TC用80%含量的消石灰33. 53g苛化3h，獲得 二次苛化液220ml ，含NaOH 131. 8g/L。
F.濃縮過程 將上述二次苛化液220ml，在95-110。C下蒸發(fā)濃縮至40ml，濃堿液含NaOH 725g/ L。 實施例3 仍以1#硫化鉛精礦為原料進行低溫堿性煉鉛。
A.堿性熔煉過程 稱取40. 5克燒堿用50ml水溶之，再稱取56. 00克純堿、5克還原粉煤，與100克 lft鉛精礦混勻，置于石墨坩堝，升至65(TC保溫熔煉90min ;獲得粗鉛重64. 61g，鉛的直收率 為90. 5%，堿性爐渣93. 8克。
B、 C、 D、 E、 F過程如實施例1 。
權(quán)利要求
一種低溫混堿煉鉛方法，其特征在于在600-900℃的條件下，添加Na2CO3或NaHCO3和NaOH，冶煉鉛精礦、二次鉛原料或兩者的混合物提取粗鉛；然后水浸堿渣，對水浸渣進行選礦，獲得銅精礦、鋅精礦和鉛精礦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于冶煉時間為1 4小時； Na2C03或NaHC03 :NaOH中鈉質(zhì)量比為60 160 :5 80 ;總堿質(zhì)量為理論質(zhì)量的1. 1 4. 0倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于先將NaOH濃溶液與鉛精礦及二次鉛原料攪拌混合均勻，制粒，再混合或覆蓋Na2C03或NaHC03，最后升溫冶煉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于所述的二次鉛原料包括廢蓄電池膠泥或硫酸鉛渣或氧化鉛煙灰。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于水浸堿渣過程溫度為30 IO(TC，時間為O. 5 5小時，液固體積質(zhì)量比為1 6 : 1 ;水洗滌浸出渣3 5次，至ra=7 8。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于用ZnO苛化水浸堿渣后的水浸液，將大部分苛化液碳酸化沉淀再生NaHC03，剩余部分苛化液二次苛化、濃縮、再生NaOH溶液；苛化渣焙燒脫硫再生苛化劑ZnO，焙燒產(chǎn)生的S02煙氣制酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于苛化過程中ZnO為理論質(zhì)量的1. 1 3. 0倍；溫度為10 100°C ;時間為0. 5 10. 0小時；水洗苛化渣3-5次。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于碳酸化過程中溫度10-95°C，時間為0. 5-10h， C02體積用量為理論量的1. 05-2倍，反應(yīng)至pH = 3 8。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于二次苛化濃縮過程中溫度為IO-IO(TC，時間為0. 5-8h， Ca(0H)2質(zhì)量用量為理論量的1. 2-2. 5倍，濃縮至NaOH濃度400-1500g/ L。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫混堿煉鉛方法，其特征在于循環(huán)過程中的鈉損失由在熔煉過程中加入芒硝補充。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫混堿煉鉛方法，其特征是在600℃～900℃的溫度及堿性條件下熔煉硫化鉛精礦及二次鉛原料提取粗鉛，然后用濕法冶金和選礦方法處理爐渣回收銅、鋅等伴生元素和再生堿返回使用。包括堿性熔煉、水浸、水浸渣選礦及水浸液再生堿和硫回收等過程。本發(fā)明大幅度降低了煉鉛溫度，堿再生回用，降低了冶煉成本。由于冶煉過程中CuS、Cu2S、ZnS及SiO2等不發(fā)生物相變化，因此，可用選礦方法回收銅、鋅等伴生金屬，易于實現(xiàn)；尤其是消除了傳統(tǒng)高溫?zé)掋U嚴重存在的鉛塵、鉛霧及二氧化硫煙氣對環(huán)境的污染。本發(fā)明是一種條件溫和、環(huán)境良好的清潔煉鉛方法，對鉛冶煉技術(shù)進步具有重要意義和應(yīng)用前景。
文檔編號C22B13/00GK101724753SQ200910312440
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者何靜, 唐朝波, 唐謨堂, 楊聲海, 楊建廣, 陳永明, 黃潮 申請人:中南大學(xué)