CN103088214A - 一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属冶金领域，提供了全湿法从铅渣中提取铅的工艺，具体为：用Na₂CO₃将铅渣中PbSO₄转变为PbCO₃，PbCO₃物料经NaOH浸出，浸出液经电积生产电铅，电铅经酸洗回收ZnSO₄×H₂O，同时提高电铅质量；电积后液蒸发浓缩产出Na₂CO₃结晶，Na₂CO₃结晶经熟石灰苛化回收NaOH，蒸发母液和苛化后液返回到碱浸。该方法适应性强，针对不同成分、不同品位的铅渣均可，生产成本比火法工艺低，且铅直收率可达90%以上。

Description

一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺

技术领域

本发明属于金属冶金领域，具体的是全湿法从铅渣中提取铅的工艺。 

背景技术

铅渣属于危险固废，处理不当易污染环境。目前，我国主要采用火法处理这类铅渣，这一流程技术成熟，产品质量基本稳定。但此工艺的特点是流程长、能耗高、环境污染问题突出、投资大、生产成本高。根据国务院关于节能减排“十二五”规划的通知要求，相关部门制定了企业清洁生产和综合回收政策，鼓励企业自主创新的背景下，提出全湿法从铅渣中提取铅的工艺，该工艺的社会效益、经济效益、环境效益是以前火法工艺无可比拟的，满足当前社会、经济、环境发展的需求。 

发明内容

本发明旨在提供一条全湿法从铅渣中提取铅的新工艺，以取代目前的火法处理铅渣工艺。本发明的湿法炼铅工艺较火法冶炼工艺能耗大幅降低，减少“三废”排放量，有效地提高渣中锌、铟、银含量，有利于金属下一步的提取，同时为炼镉厂解决了废碱渣的处理问题，避免废碱渣遗弃造成的污染和浪费；提高生产过程的自动化程度，降低设备投资成本，优化生产操作车间环境，降低生产成本。该方法适应性强，针对不同成分、不同品位的铅渣均可，且铅直收率可达90%以上。 

    为实现上述目的，本发明的技术方案是： 

 一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，具体步骤为：

（1）转型：将铅渣与Na₂CO₃和水混合，搅拌转型并控制pH大于7，得混合物；将混合物过滤，得硫酸钠溶液和滤料；硫酸钠溶液经蒸发浓缩得硫酸钠产品，滤料经水洗得PbCO₃物料；所述Na₂CO₃的摩尔加入量为铅渣中硫酸铅摩尔量的1.6-1.8倍，水的加入量以控制混合物的液固质量比为3-5:1为准，转型温度为40℃-90℃，转型时间为110-130分钟；

（2）碱浸：将所述PbCO₃物料作为碱浸原料，以NaOH溶液作为浸出剂，其中NaOH浓度为200 g×L^-1 -240 g×L^-1，控制碱浸的液固质量比大于或等于10:1，控制碱浸温度80℃-90℃，碱浸时间为2-3小时，过滤，得含铅浸出液和浸出渣；浸出渣含有锌、铟和银，经水洗、过滤后外售；

（3）电积：将所述含铅浸出液作为电积液，使得电积液的含铅浓度在30g×L^-1-60g×L^-1，控制电积温度为30℃-50℃，电流密度为350A×m^-2-450A×m^-2，极距为3cm-5cm，电积液中NaOH的浓度为5 mol×L^-1-6mol×L^-1，电积液循环速度为1L×min^-1-1.8 L×min^-1；电积处理得到电铅和电积后液，电积后液的含铅浓度控制在12g×L^-1-16g×L^-1，电铅经水洗、酸洗和真空干燥得硫酸锌溶液和铅产品；

（4）苛化：所述电积后液经蒸发浓缩，得蒸发母液和碳酸钠结晶；碳酸钠结晶经水和氧化钙苛化处理、过滤，得苛化后液和苛化渣；苛化渣经水洗、煅烧得氧化钙，氧化钙返回至所述苛化处理环节中回用；所述蒸发母液、苛化后液和苛化渣水洗后的洗水一起作为循环碱液返回碱浸步骤回用；所述苛化中氧化钙的摩尔用量为碳酸钠摩尔量的1.4-1.6倍，苛化温度为80℃~90℃，苛化时间为1.5 h -2h。

步骤（1）所述铅渣是指用次氧化锌生产硫酸锌后的含有硫酸铅的下角料,所述Na₂CO₃来自炼镉厂的废碱渣。 

步骤（1）所述Na₂CO₃的摩尔加入量优选为铅渣中硫酸铅摩尔量的1.6倍，水的加入量优选以控制混合物的液固质量比为4:1为准，转型温度优选为60℃，转型时间优选为120分钟。 

步骤（1）所述转型中硫酸铅脱硫率大于90%。 

步骤（2）所述NaOH浓度优选为240g×L^-1，控制碱浸的液固质量比优选为10:1，控制碱浸温度优选90℃，碱浸时间优选为3小时。 

步骤（2）所述碱浸中铅浸出率大于91%。 

步骤（3）所述电积温度优选为30℃，电流密度优选为400A×m^-2，极距优选为4cm，电积液中NaOH的浓度优选为5 mol×L^-1，电积液循环速度为优选1.2L×min^-1；电积后液的含铅浓度优选控制在15g×L^-1。 

步骤（3）所述酸洗优选是指用0.1 mol×L^-1的硫酸清洗。 

步骤（3）所述电积的阴极材料和阳极材料优选为不锈钢板。 

下面对本发明做进一步的解释和说明： 

本发明的用全湿法从铅渣中提取铅的工艺的反应原理及方程式如下：

（1）铅渣转型原理：

利用PbCO₃溶度积比PbSO₄更小的原理，主要反应如下所示。

PbSO₄+Na₂CO₃= PbCO₃+Na₂SO₄

（2）碱浸原理：

PbCO₃在碱性溶液易被离解，其中铅与OH^-生成络合离子，络合离子主要有Pb(OH)⁺ 、 

，主要反应式如下所示。

Pb²⁺+OH^-=Pb(OH)⁺

Pb²⁺+2OH^-=Pb(OH)₂

Pb²⁺+3OH^-=

溶液中总铅的浓度为：

[Pb]_T=Pb²⁺+Pb(OH)⁺+Pb(OH)₂+

在强碱溶液中，铅主要以

的形式存在。

（3）铅碱性电积原理： 

铅碱性浸出液体系中存在大量的OH^-，阳极反应主要为析氧反应：

同时还存在

在阳极氧化的副反应：

阴极反应为：

电积过程总反应：

                         

与现有技术相比，本发明的优势在于：

（1）本发明的吨铅能耗较火法冶炼回收铅渣中的有价金属明显降低，生产成本大幅下降。

（2）本发明的整个工艺过程在碱性体系进行，克服了设备投资大，使用周期短，操作困难等缺点，大幅度降低了设备投资，并使操作过程易实现自动化。 

（3）本发明的工艺过程中基本无废气产生，转型废水经蒸发浓缩回收的硫酸钠达到GB/T6009-2003Ⅲ类标准，其他废水可循环利用，浸出渣回收稀贵金属，为炼镉厂解决了废碱渣的处理问题，避免废渣堆存造成的污染和浪费，“三废”基本做到零排放，满足清洁生产的要求。 

（4）该方法适应性强，针对不同成分、不同品位的铅渣均可，且铅直收率可达90%以上。 

附图说明

图1是本发明实施例中用全湿法从铅渣中提取铅的工艺的工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，实施例所述百分含量均指质量百分含量。 

用本发明的方法从铅渣中提取铅，以衡阳某厂的铅渣为例，该厂铅渣组成（wt%）如下： 

表1铅渣的主要化学元素分析结果

废碱为某镉厂的镉精炼后的覆盖剂，经吸水、碳化而成，其中Na₂CO₃ 68.99%、Zn 16.26%；

一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，如图1所示，具体步骤为：

（1）转型：将铅渣与上述废碱和水混合，控制pH大于7并搅拌转型，得混合物；将混合物过滤，得硫酸钠溶液和滤料；硫酸钠溶液经蒸发浓缩得硫酸钠产品（达到GB/T6009-2003Ⅲ类标准），滤料经水洗得PbCO₃物料；所述Na₂CO₃的摩尔加入量为铅渣中硫酸铅摩尔量的1.6倍，水的加入量以控制混合物的质量比为4:1为准，转型温度为60℃，转型时间为120分钟；转型脱硫率为91.47%。

（2）碱浸：将所述PbCO₃物料作为碱浸原料，加入NaOH溶液作为浸出剂，其中NaOH浓度为240 g×L^-1，控制碱浸的液固质量比为10:1，控制碱浸温度90℃，碱浸时间为3小时，过滤，得含铅浸出液和浸出渣；浸出渣含有锌、铟和银，经水洗、过滤后外售；铅浸出率为93.42%。 

（3）电积：将所述含铅浸出液稀释作为电积液，使得电积液的含铅浓度在30g×L^-1，控制电积温度为30℃，电流密度为400A×m^-2，极距为4cm，电积液中NaOH的浓度为5mol×L^-1，电积液循环速度为1.2L×min^-1；然后将电积液过滤得电积后液和电铅，电铅经水洗、酸洗和真空干燥得硫酸锌产品和铅产品；电积后液铅浓度保持在15g×L^-1以上，铅电积电流效率92.68%，电能消耗515.08 kw×h×t^-1，电积生产电铅，电铅经酸洗回收ZnSO₄×H₂O，稀硫酸洗涤后铅产品含铅98.50%； 

（4）苛化：所述电积后液经蒸发浓缩，得蒸发母液和碳酸钠结晶；碳酸钠结晶经水和氧化钙苛化，过滤，得苛化后液和苛化渣；苛化渣经水洗、煅烧得氧化钙，氧化钙返回至苛化步骤中回用；所述蒸发母液、苛化后液和苛化渣水洗后的洗水一起作为循环碱液返回碱浸步骤回用；所述苛化中氧化钙的摩尔用量为碳酸钠摩尔量的1.5倍为准，苛化温度为90℃，苛化时间为2h。苛化后液Na₂CO₃浓度为9.68g×L^-1，苛化率为88.01%；

将蒸发母液和苛化后液返回到碱浸段在液固质量比为14:1，NaOH浓度为6mol×L^-1，温度为90℃，反应时间为3h，铅浸出率为92.87%。

吨铅生产成本为11965.97元，低于火法处理成本。同时废碳酸钠作为铅渣转型剂不影响转型效果，其水溶后的滤渣含Zn 55.25%，可返到一水硫酸锌车间浸出；整个工艺流程铅直收率大于90%，铅产品含铅大于98%；无废气产生，废水经蒸发浓缩回收无水Na₂SO₄，废渣含Ag、In等稀贵金属，价值高，出售处理。 

Claims (9)

1.一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，具体步骤为：

（1）转型：将铅渣与Na₂CO₃和水混合，搅拌转型并控制pH大于7，得混合物；将混合物过滤，得硫酸钠溶液和滤料；硫酸钠溶液经蒸发浓缩得硫酸钠产品，滤料经水洗得PbCO₃物料；所述Na₂CO₃的摩尔加入量为铅渣中硫酸铅摩尔量的1.6-1.8倍，水的加入量以控制混合物的液固质量比为3-5:1为准，转型温度为40℃-90℃，转型时间为110-130分钟；

（2）碱浸：将所述PbCO₃物料作为碱浸原料，以NaOH溶液作为浸出剂，其中NaOH浓度为200 g×L^-1 -240 g×L^-1，控制碱浸的液固质量比大于或等于10:1，控制碱浸温度80℃-90℃，碱浸时间为2-3小时，过滤，得含铅浸出液和浸出渣；浸出渣含有锌、铟和银，经水洗、过滤后外售；

（3）电积：将所述含铅浸出液作为电积液，使得电积液的含铅浓度在30g×L^-1-60g×L^-1，控制电积温度为30℃-50℃，电流密度为350A×m^-2-450A×m^-2，极距为3cm-5cm，电积液中NaOH的浓度为5 mol×L^-1-6mol×L^-1，电积液循环速度为1L×min^-1-1.8 L×min^-1；电积处理得到电铅和电积后液，电积后液的含铅浓度控制在12g×L^-1-16g×L^-1，电铅经水洗、酸洗和真空干燥得硫酸锌溶液和铅产品；

（4）苛化：所述电积后液经蒸发浓缩，得蒸发母液和碳酸钠结晶；碳酸钠结晶经水和氧化钙苛化处理、过滤，得苛化后液和苛化渣；苛化渣经水洗、煅烧得氧化钙，氧化钙返回至所述苛化处理环节中回用；所述蒸发母液、苛化后液和苛化渣水洗后的洗水一起作为循环碱液返回碱浸步骤回用；所述苛化中氧化钙的摩尔用量为碳酸钠摩尔量的1.4-1.6倍，苛化温度为80℃~90℃，苛化时间为1.5 h -2h。

2.根据权利要求1所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（1）所述铅渣是指用次氧化锌生产硫酸锌后的含有硫酸铅的下角料。

3.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（1）所述Na₂CO₃的摩尔加入量为铅渣中硫酸铅摩尔量的1.6倍，水的加入量以控制混合物的液固质量比为4:1为准，转型温度为60℃，转型时间为120分钟。

4.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（1）所述转型中硫酸铅脱硫率大于90%。

5.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（2）所述NaOH浓度为240 g×L^-1，控制碱浸的液固质量比为10:1，控制碱浸温度90℃，碱浸时间为3小时。

6.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（2）所述碱浸中铅浸出率大于91%。

7.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（3）所述电积温度为30℃，电流密度为400A×m^-2，极距为4cm，电积液中NaOH的浓度为5mol×L^-1，电积液循环速度为1.2L×min^-1；电积后液的含铅浓度控制在15g×L^-1。

8.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（3）所述酸洗是指用0.1 mol×L^-1的硫酸清洗。

9.根据权利要求1或2所述一种全湿法从铅渣中提取铅的工艺，其特征是，步骤（3）所述电积的阴极材料和阳极材料为不锈钢板。

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