CN104591269A - 一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺 - Google Patents

Abstract

一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，铅在烟道灰和铅渣中以夹带的形式存在，将铅渣磨粉，然后和烟道灰一起或分别通过布袋洗涤，将烟灰滤去，滤去烟灰后的铅渣铅含量在80-90％；将滤去烟灰后的铅渣加入硝酸，混合搅拌均匀，沉淀过滤净化得硝酸铅溶液，滤出的废渣返回粗铅冶炼，硝酸的浓度是30％；将净化后的硝酸铅溶液放入硝酸铅溶液三级置换反应器中进行三级反应，为了使硝酸铅溶液置换反应彻底加入了过量的铁沫，置换出的铅中含有未反应的铁沫，制得铅材料；将置换出的铅材料熔化、制粉，生产出黄丹产品，再将黄丹产品送入转筒式红丹氧化炉进行煅烧，制得红丹。本发明方法简单、科学、合理，能用于规模化连续生产。

Description

一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺

技术领域

本发明涉及置换反应器技术领域，具体涉及一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺。

背景技术

四氧化四铅(Pb₃0₄)，俗称红丹，不仅是国防建设、冶金、化工、陶瓷、印染的重要化工原料，而且也是生产铅酸电池的主要原料，随着汽车、能源、通讯和交通等支柱产业的快速发展，铅酸蓄电池的需求也越来越大，但铅的储量按现有生产规模也只有25-30年的使用年限。随着矿铅资源的紧缺，调整优化再生铅的产业结构，提高废铅废电池的综合利用，促进资源回收的良性循环，利用含铅废料生产氧化铅尤为重要。

如中国专利(CN101792176A)于2010年8月4日公开了“一种干湿法工艺技术生产纳米级红丹(四氧化三铅)的制备方法”(专利号ZL201010112604.7)。该方法是利用界首市田营工业园区(国家级城市矿产示范园区)再生铅冶炼企业产生的大量废铅渣和烟道灰通过预处理、浸出、合成、煅烧工序，生产出红丹产品。

上述技术方案通过实施存在如下缺陷：一.在预处理阶段，加入硫酸，不仅增加了生产成本，而且存在严重的安全生产隐患，包括硫酸的采购、保管、使用环节。二.在“合成”和“煅烧”阶段，将“浸出”工序浸出的硝酸铅溶液加入重量比为100:2-20的碳酸铵或碳酸氢铵，合成生产碳酸铅和硝酸铵，然后将碳酸铅进入氧化炉煅烧，直接生产出红丹产品。这个过程生产的产品纯度不够，更重要是释放高毒烟气较浓，不仅污染大气而且容易造成工人铅中毒。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种经济效益好，环保无污染的利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)预处理(物理方法)：

由原来使用硫酸进行预处理的化学方法改为物理处理方法，由于铅在烟道灰和铅渣中以夹带的形式存在，铅的含量在40-50％，根据它们的比重悬殊，首先将铅渣磨粉，然后和烟道灰一起或分别通过布袋洗涤，将烟灰滤去，其中洗涤水可循环使用，滤出的烟灰作为副产品可作为制砖材料，滤去烟灰后的铅渣(粒)铅含量在80-90％左右；

2)浸出：

将滤去烟灰后的铅渣(粒)加入硝酸，铅渣：硝酸的重量比为100:2，混合搅拌均匀，放入储存罐浸泡20-30分钟，沉淀过滤净化得硝酸铅溶液，滤出的废渣返回粗铅冶炼，硝酸的浓度是30％；

3)置换与磁选：

将净化后的硝酸铅溶液放入硝酸铅溶液三级置换反应器中，一级反应加入铁沫，硝酸铅溶液为铁沫的重量比为100:2-5，其中铁沫采用过量方式，混合搅拌20-30分钟；二级反应加入重量比为100:1-2铁沫，混合搅拌20-30分钟；三级反应加入重量比为100:0.5-1的铁沫，混合搅拌20-30分钟；由于为了使硝酸铅溶液置换反应彻底加入了过量的铁沫，置换出的铅中含有未反应的铁沫，因此还需要通过磁选将富余的铁沫选出，就可制得铅材料；

将富余的铁沫进入下一次的置换，将硝酸铁溶液蒸发浓缩形成硝酸铁晶体可用于其他工业；

4)熔化、制粉、煅烧：

将步骤3)中置换出的铅材料熔化、制粉，生产出黄丹产品，再将黄丹产品送入“一种利用太阳能加热辅助电加热的环保转筒式红丹氧化炉”(专利号ZL201310465139.9)进行煅烧，煅烧温度控制在480℃-650℃，煅烧过程不再使用加入硝酸铵作为催化剂，而是使用专利号为CN201410216814.9公开的“利用智能供氧装置快速制备红丹的方法”工艺技术，往氧化炉内送入氧气，达到加速氧化反应的目的。

所述步骤3)中所述的三级置换反应器，包括一圆柱形耐酸反应仓，所述反应仓内部由上向下依次分为上反应仓、中反应仓和下反应仓，其中反应仓的大小可以根据生产规模的大小配套制作，所述上反应仓的上端开有入料口，所述入料口连接有料斗；

所述上反应仓、中反应仓和下反应仓内均通过落料挡板分成上仓和下仓，所述落料挡板呈凹形结构，在凹形的底部留有上落料口，在所述上落料口处安装有启闭阀门，通过启闭阀门自动控制上落料口的启闭，所述下仓的底面为一平面，正对着上仓的上落料口留有下落料口，在下落料口处不设启闭阀门，物料可由下落料口直接落入下一级反应仓；所述下仓一侧设有出料口，所述下仓底部的平面上装有一收铅车，所述收铅车底部设有布袋滤网，所述出料口位于收铅车一端；

所述上反应仓、中反应仓和下反应仓相对于出料口的一侧横着装有搅拌机轴，所述搅拌机轴在反应仓内的一端装有叶片，所述叶片采用立式焊接结构，所述搅拌机轴在反应仓的外端留有皮带槽，其中上反应仓内的搅拌机轴由中反应仓内的搅拌机轴带动，中反应仓内的搅拌机轴由下反应仓内的搅拌机轴带动，下反应仓内的搅拌机轴由电机带动；溶液在反应仓完全反应后，自动打开启闭阀门，此时液、固同时从上落料口落下，液、固从反应仓全部落入收铅车后，自动关闭启闭阀门，进行下一次的反应，液、固经过收铅车布袋滤网后，液体滤出直接进入下一级反应仓，固体则落在收铅车内，由收铅车从出料口送出；

所述收铅车底部一端靠近出料口处由滑轮固定，另一端连接升降拉杆，待液体全部滤出后，启动升降拉杆使收铅车的一端缓缓升起，另一端收铅车上的挡板自动落下，此时收铅车内的固体(铅)就由出料口清出固体即置换出的铅材料。

所述升降拉杆可通过气缸控制，启闭阀门也可以通过气缸控制。

所述上反应仓、中反应仓和下反应仓的中间至其顶部安装10cm宽的刻度标尺，可以据此计算反应仓内的溶液体积，再根据其比重计算其重量，确定加入置换材料重量。

本发明的有益效果是：本发明方法简单、科学、合理，能用于规模化连续生产，提高生产效率，使置换反应彻底，能显著提高产品纯度，保证产品质量。

附图说明

图1为本发明三级置换反应器结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，包括如下步骤：

1)预处理(物理方法)：

由原来使用硫酸进行预处理的化学方法改为物理处理方法，由于铅在烟道灰和铅渣中以夹带的形式存在，铅的含量在40-50％，根据它们的比重悬殊，首先将铅渣磨粉，然后和烟道灰一起或分别通过布袋洗涤，将烟灰滤去，其中洗涤水可循环使用，滤出的烟灰作为副产品可作为制砖材料，滤去烟灰后的铅渣(粒)铅含量在80-90％左右；

2)浸出：

将滤去烟灰后的铅渣(粒)加入硝酸，铅渣：硝酸的重量比为100:2，混合搅拌均匀，放入储存罐浸泡20-30分钟，沉淀过滤净化得硝酸铅溶液，滤出的废渣返回粗铅冶炼，硝酸的浓度是30％；

3)置换与磁选：

将净化后的硝酸铅溶液放入硝酸铅溶液三级置换反应器中，一级反应加入铁沫，硝酸铅溶液为铁沫的重量比为100:2-5，其中铁沫采用过量方式，混合搅拌20-30分钟；二级反应加入重量比为100:1-2铁沫，混合搅拌20-30分钟；三级反应加入重量比为100:0.5-1的铁沫，混合搅拌20-30分钟；由于为了使硝酸铅溶液置换反应彻底加入了过量的铁沫，置换出的铅中含有未反应的铁沫，因此还需要通过磁选将富余的铁沫选出，就可制得铅材料；

将富余的铁沫进入下一次的置换，将硝酸铁溶液蒸发浓缩形成硝酸铁晶体可用于其他工业；

4)熔化、制粉、煅烧：

将步骤3)中置换出的铅材料熔化、制粉，生产出黄丹产品，再将黄丹产品送入“一种利用太阳能加热辅助电加热的环保转筒式红丹氧化炉”(专利号ZL201310465139.9)进行煅烧，煅烧温度控制在480℃-650℃，煅烧过程不再使用加入硝酸铵作为催化剂，而是使用专利号为CN201410216814.9公开的“利用智能供氧装置快速制备红丹的方法”工艺技术，往氧化炉内送入氧气，达到加速氧化反应的目的。

参见图1：三级置换反应器包括一圆柱形耐酸反应仓1，反应仓1内部由上向下依次分为上反应仓10、中反应仓20和下反应仓30，其中反应仓1的大小可以根据生产规模的大小配套制作，上反应仓10的上端开有入料口101，入料口101连接有料斗102，物料通过料斗102进入到上反应10仓内。

上反应仓10、中反应仓20和下反应仓30内均通过落料挡板40分成上仓和下仓，落料挡板40呈凹形结构，在凹形的底部留有上落料口401，在上落料口401处安装有启闭阀门，通过启闭阀门自动控制上落料口401的启闭，下仓的底面为一平面，正对着上仓的上落料口401留有下落料口402，在下落料口402处不设启闭阀门，物料可由下落料口402直接落入下一级反应仓；下仓一侧设有出料口403，下仓底部的平面上装有一收铅车404，收铅车404底部设有布袋滤网，出料口403位于收铅车404一端；

上反应仓10、中反应仓20和下反应仓30相对于出料口403的一侧均横着装有搅拌机轴，搅拌机轴在反应仓内的一端装有叶片，叶片采用立式焊接结构，搅拌机轴在反应仓的外端留有皮带槽，其中上反应仓10内的上搅拌机轴103由中反应仓20内的中搅拌机轴201带动，中反应仓20内的中搅拌机轴201由下反应仓30内的下搅拌机轴301带动，下反应仓30内的下搅拌机轴301由电机50带动；溶液在反应仓1完全反应后，自动打开启闭阀门，此时液、固同时从上落料口401落下，液、固从反应仓全部落入收铅车404后，自动关闭启闭阀门，进行下一次的反应，液、固经过收铅车404布袋滤网后，液体滤出直接进入下一级反应仓，固体则落在收铅车404内，由收铅车404从出料口403送出；

收铅车404底部一端靠近出料口403处由滑轮固定，另一端连接升降拉杆405，待液体全部滤出后，启动升降拉杆405使收铅车404的一端缓缓升起，另一端收铅车404上的挡板自动落下，此时收铅车404内的固体(铅)就由出料口403清出固体即置换出的铅材料。

上反应仓10、中反应仓20和下反应仓30的中间至其顶部安装10cm宽的刻度标尺60，可以据此计算反应仓内的溶液体积，再根据其比重计算其重量，确定加入置换材料重量。下仓的垂直高度为60-100cm，中反应仓20和下反应仓30的外仓壁上均设有一加料口70，可以补充加入置换材料，其中升降拉杆405可通过气缸控制，启闭阀门也可以通过气缸控制。

反应仓1右侧设置有一个输送装置，位于出料口403下方，使上反应仓10、中反应仓20和下反应仓30反应后产生的固体通过输送装置送入下一工序。

反应仓1左侧设置有智能语音提示、控制操作箱，操作箱内设置搅拌电机启动键，用于对电机进行启闭，电机启动后20-30分钟(可根据生产需要设置时间)自动停止，此时连续发出“搅拌完成”的语音提示，直至启动下一步操作则自动关闭语音提示；听到“搅拌完成”的语音提示后，开启下反应仓的底部落料口阀门按键，待仓内液固料下完后发出“下料完成”的语音提示，此时关闭落料口阀门按键，同时启动收铅车和上反应仓落料口阀门，以此类推，到上反应仓落料口阀门关闭时投入新料，启动搅拌电机，周而复始。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)预处理：

铅在烟道灰和铅渣中以夹带的形式存在，铅的含量在40-50％，根据它们的比重悬殊，首先将铅渣磨粉，然后和烟道灰一起或分别通过布袋洗涤，将烟灰滤去，滤去烟灰后的铅渣铅含量在80-90％；

2)浸出：

将滤去烟灰后的铅渣加入硝酸，铅渣：硝酸的重量比为100:2，混合搅拌均匀，放入储存罐浸泡20-30分钟，沉淀过滤净化得硝酸铅溶液，滤出的废渣返回粗铅冶炼，硝酸的浓度是30％；

3)置换与磁选：

将净化后的硝酸铅溶液放入硝酸铅溶液三级置换反应器中进行三级反应，一级反应加入铁沫，硝酸铅溶液为铁沫的重量比为100:2-5，混合搅拌20-30分钟；二级反应加入重量比为100:1-2铁沫，混合搅拌20-30分钟；三级反应加入重量比为100:0.5-1的铁沫，混合搅拌20-30分钟；置换出的铅中含有未反应的铁沫，通过磁选将富余的铁沫选出，制得铅材料；

4)熔化、制粉、煅烧：

将步骤3)中置换出的铅材料熔化、制粉，生产出黄丹产品，再将黄丹产品送入转筒式红丹氧化炉进行煅烧，煅烧温度控制在480℃-650℃，在煅烧过程往氧化炉内送入氧气，达到加速氧化反应的目的，制得红丹。

2.根据权利要求1所述的一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，其特征在于：上述步骤1)中洗涤后的水可循环使用，滤出的烟灰作为副产品可作为制砖材料。

3.根据权利要求1所述的一种利用废铅渣、烟道灰生产黄丹、红丹的工艺，其特征在于：上述步骤3)中磁选出的富余铁沫进入下一次的置换，将硝酸铁溶液蒸发浓缩形成硝酸铁晶体用于其他工业。