JPS5848644A - 金属鉛の製造方法 - Google Patents

金属鉛の製造方法

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JPS5848644A
JPS5848644A JP57087367A JP8736782A JPS5848644A JP S5848644 A JPS5848644 A JP S5848644A JP 57087367 A JP57087367 A JP 57087367A JP 8736782 A JP8736782 A JP 8736782A JP S5848644 A JPS5848644 A JP S5848644A
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    • C22B13/00Obtaining lead
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属鉛の製造方法に関する。
濃縮物から金属鉛を得る標準方法においては、熔鉱炉に
おける硫化鉛濃縮物を処理することであった。しかしな
がら、この乾式冶金法は多くの不利益や欠点を有する。
これらの不利益の第一はこの方法が実質的発煙を伴う亜
硫酸ガスの発生のごとき大きな汚染問題を生ずることで
ある。この煙霧は鉛、カドミウム等を含有する発癌性化
合物を含む可能性がある。従って、空気汚染の原因とな
らないあるいは安全に操業し得る方法によって金属ある
いは元素状の鉛のごとき金属を得る改良された安全な方
法を提供することが必要である。上記の鉛溶融技術は硫
化鉛濃縮物を焙焼焼結しそれによってイオウの大部分を
除き続いて熔鉱炉で融解して金属鉛を得る仁とから成る
この汚染問題を軽減するためには、従来の溶融技術に代
るものとしてこれに匹敵する新しい鉛の製造法を開発す
る必要がある。湿式冶金の分野における従来の研究は硫
化鉛濃縮物を3001:以上の高温において塩素化して
塩化鉛ど揮発イオウを生成する非水溶媒法を開発した。
しかしながら、これらの高温における塩素化は硫化鉛濃
縮物中に存在の可能性のある鉄、マグネシウム、アルミ
ニウム、ケイ素、亜鉛並にイオウのごとき汚染元素の揮
発性塩化物の生成を促進する。その他の湿式冶金法は浸
出剤として硫酸第二鉄の徳用を包含する。この方法にお
いては、硫化鉛は硫酸化されて硫酸鉛を生成する。この
段階の次に硫酸鉛を炭酸化して炭酸鉛を生成し、その後
この炭酸鉛を7ツ化水素ケイ酸中で金属鉛に電気分解す
る。鉛の回収のために開発された今1つの湿式冶金法は
酸性塩化第二鉄の使用に基いている。この方法は硫化鉛
を塩化鉛に転化する浸出段階およびその後の可溶化、結
晶化および電気分解の段階を包含する。
硫化鉛を元素状または金属鉛に転化する他の方法を開示
している先行技術としては米国特許第1.491.6g
3号を挙げることが出来る。この文献はイオウの塩化物
の使用および特に−塩化イオウ−を使用して約5O−1
50Uの範囲の温度において複合船−亜鉛硫化物鉱石中
の硫化鉛を選択的に塩素化することを記載している。し
かしながら、この方法もまたこれらの固体を一塩化イオ
ウの溶液中で反応させてスラリーを生成する水性型の操
作である。このような方法番利用する場合に存在する不
利益は金属硫化物のあるものはイオウのスラリー巾えの
溶解によって可溶化することである。
この溶解はイオウの塩化物の組成の範囲の広いことによ
る。このような作用は金属の硫化物を溶解させ、それに
よってこの方法をより複雑に1、ている。この種の操作
の外に、今1つの金属回収方式は2段階プロセスにかげ
る複合硫化物の乾式塩素化を利用するものである。その
第1段階はチューブミル中の鉱石の塩素ガスによる向流
塩素化にあって、この方法の温度は通常的100〜15
0 ’C−の範囲でこの金属の約60〜70%を確実に
塩素化する。この工程における重要な段階は第2段階に
おける塩素源として作用する鉄の塩素化である。
この2段階プロセスの第2段階は塩素化焙焼にあってこ
れによって最終塩素化が行はれて鉱石中に存在する全て
の金属を塩化物に転化する。この反応の多くは最初に生
成した塩化第二鉄の酸化第二鉄と塩素えの酸化による塩
素の解放によって行はれる。これに続いてこれらの金属
の塩化物は金属を可溶化するために水および塩水中で浸
出される。
しかしながら、塩化第二鉄を生成する塩素化焙焼はイオ
ウおよびイオウの塩化物並に酸化物も生成する。これを
達成するに必要な焙焼温度は138℃以上、恐らく15
0℃以上である。
上記の先行技術の他に、今1つの文献、すなわち米国特
許第3,961,941号は金属鉛および銀を含有する
鉱石を焙焼して、銀含有鉱物の浸出剤として塩化第二鉄
の水溶液を使用する酸化性浸出線いての塩化ナトリウム
水溶液での塩を溶解する第2浸出においてより容易に処
理出来るようにする活性化段階を開示している。
後に詳細に記載するごとく、鉛含有源から得られる金属
鉛の収率ゆ、比較的低温度において乾燥界、囲気中で硫
化鉛源をハロゲン化することを包含する段階の前に前ハ
ロゲン化活性化処理を利用する時、増大できることが発
見された。
本発明は金属鉛を回収するための湿式冶金法に関する。
詳しく言えば、本発明は、それによって濃縮物中に存在
する他の金属のノ・ロゲン化のごとき望ましくない副反
応が最小限になるような硫化鉛濃縮物から金属鉛を得る
だめの方法における改良に関する。
後に詳細に記載する態様においてこの方法を行う付随的
利益は、反応中に生成される/%ロゲン化鉛が従来よシ
も純粋な状態で回収され、その結果金属鉛も比較的純粋
な状態で回収が行はれることである。
従って、本発明の目的は金属鉛の改良された製造方法を
提供することである。
さらに本発明の目的はそれによって鉛が比較的純粋な状
態で回収される硫化鉛濃縮物から金属鉛を生成するだめ
の湿式冶金法を提供することである。
1つの態様において、本発明の具体例は:(a)鉛含有
源をハロゲン化し:(b)このハロゲン化鉛含有源を塩
水で湿出し=(C)得られた溶液を沖過して元素イオウ
、残渣および可溶性ハロゲン化鉛を分離し=(d)該ハ
ロゲン化鉛を結晶化し:そして(e)電気分解によって
金属鉛を回収する段階から成る鉛含有源から金属鉛の製
造方法において、ハロゲン化段階前に該鉛含有源に活性
化熱処理を施す改良方法にある。
本発明の特別の具体例は、鉛含有源を不活性気まだは還
元気中で約300〜600℃の範囲の温度において加熱
することによって活性化し、活性化した鉛含有源を約8
0〜120℃の範囲の温度において塩素ガスで処理して
これを塩素化し、この処理混合物を約80〜120℃の
範囲の一温度において塩化ナトリウム溶液で浸出し、浸
出溶液を約80〜120℃の範囲の温度において涙過し
て元素イオウ、残渣および可溶性ハロゲン化鉛とに分離
し、該ハロゲン化物を結晶化し、そして融解塩として塩
化ナトリウム−塩化鉛混合物を利用する電気分解を行う
ことによって金属鉛を回収する段階から成る鉛含有源か
らの金属鉛の製造方法にある。
その他の目的および具体例はさらに以下に記載する。
前記のごとく、本発明は鉛含有源からの金属鉛の製造法
における改良に関する。この方法における改良は鉛含有
源を選択的にハロゲン化してその大部分をハロゲン化鉛
にするハロゲン化段階前に該鉛含有源に活性化熱処理を
行うことから成る。
ハロゲン化前のこのような活性化段階の使用はより選択
的ブ・ロゲン化と共に硫化鉛のハロゲン化鉛えの転化に
対するより高度のハロゲン利用、特に高度の塩素利用を
提供する。
金属鉛を得るために利用する原料は浮遊選鉱濃縮物、あ
るいは硫化鉛に富んだ原料鉱石のいづれかであるけれど
も、鉛の1部が炭酸鉛、硫酸鉛あるいは酸化鉛の状態で
存在するものも包含せんとするものである。浸出剤ある
いは転化剤として一塩化イオウを用いて鉛源に液体塩素
化を行って鉛、亜鉛、鉄などの塩化物を生成する方法、
あるいは所望の鉛の選択性がほとんど得られな、い第1
段階かくして比較的高温度において行はれる第2の転化
段階を必要とする2段階塩素化プロセスのごとき前述の
先行技術の方法に対比して、本発明の方法は約80〜1
20℃の範囲の比較的低温において行はれる乾式ハロゲ
ン化段階を利用するものである。ハロゲン化段階前の鉛
源の活性化は硫化鉛濃縮物のごとき鉛源を約300〜6
00℃の範囲の温度に加熱することによって行はれる。
あるいはオーブンのごとき適当な装置におけるハロゲン
化段階のもつと前に行はれる。上記の焙焼は好ましくは
不活性気あるいは還元気中で行はれる。使用し得る不活
性気の例は窒素雰囲気、ヘリウム雰囲気、アルゴン雰囲
気等であシ、還元気は焙焼域中えの水素の導入によって
与えられる。一般的に言えば、鉛源は約5〜60分また
はそれ以上の間上記の温度で熱処理することによって活
性化される。不活性または還元雰囲気を与えるガスの速
度は比較的低くてもよく、生成した揮発性物質を鉱石か
ら追放するのに充分なそして所望の不活性または還元性
雰囲気を維持しかくして鉛源のハロゲン化に悪影響を及
ぼす酸化性条件を紡ぐに充分な速さが必要なだけである
濃縮物の上記の活性化に続いて、鉛源はハロゲン化段階
の処理を行う。この段階において、濃縮物は、硫化鉛を
所望のハロゲン化鉛に確実に転化するに充分な時間約8
0〜120℃の温度において、塩素ガス、フッ素ガス、
臭素などの如きノ・ロゲン化剤の作用を受ける。このハ
ロゲン化段階は好ましくは乾燥雰囲気中で行はれる。こ
の“乾燥雰囲気”と言う語は雰囲気および原料の両者の
水分が約0.5%より大きくない雰囲気として定義され
る。硫化鉛のハロゲン化剤による処理は攪拌、混合、振
とうあるいは周知の他の手段によって達成され、これに
よって硫化鉛のすべてが710ゲン化剤と接触する。塩
素化段階によって生成した元素イオウと塩化鉛、臭化鉛
あるいはフッ素化鉛のごときハロゲン化鉛との混合物は
次に浸出段階の処理を行う。この段階はこの混合物を高
温、通常約80〜120℃の範囲において塩水溶液で処
理することによって行はれる。この塩水溶液は通常塩化
ナトリウムを約20〜35重量%含む塩化ナトリウム水
溶液から成る。混合物の浸出は通常約05〜2時間ある
いはそれ以上の時間?−J’はれる。
この時間は前記のハロゲン化鉛を溶解するに充分な時間
である。
浸出段階が終了した時、ハロゲン化鉛を可溶性状態に保
持するだめ溶液の温度を約80〜120℃の高温度に維
持しながら溶液を沖過する。
可溶性ハロゲン化鉛と固体状態にある元素イオウの分離
が浮遊および沈降によっても行はれ、それによって固体
残渣を沈降せしめた後、液部分を傾斜などのごとき通常
の方法によって除去することも本発明の範囲に属する。
固体イオウおよび詠石、イυ([化11F鉛、硫化銅、
硫化銀、硫化鉄のごとき不純物金属の未反応111if
化物を含む残渣は回収処理を竹う。例えば、元素イオウ
はそれが選択的に浮遊される発泡浮選法によって回収す
ることができる。この残渣の残シからイオウをよシ充分
に遊離させるだめのスクラッピング手段もまた入手容易
なケロシンなどの有機化合物のごとき浮遊促進剤の存在
において行はれる。処理した物質は次に浮遊選鉱池に移
し、発泡剤を加え、通気を開始し、そしてイオウ含有油
を浮遊選鉱池から取除く。別のイオウの回収方法として
、残渣を水性硫化アンモニウムで処理する。生成される
ポリ硫化アンモニウムによって結晶形における元素状イ
オウの回収が行われる。あるいは、要すれば、硫化鉛濃
縮物中に存在する不純物はまだ浸出操作において残渣の
青化を包含する通常の手段によって回収され銀まだはそ
の他の貴金属を回収する。
次に、可溶性ハロゲン化鉛を含有するP液は結晶化域に
通す。温度はハロゲン化鉛の溶解度における重要なファ
クターであるので、可溶性ハロゲン化鉛源は結晶化域に
導入されるまで高温、好ましくは約100〜150℃の
範囲に維持される。
この結晶化域は好ましくは浸出および分離温度より幾分
低い温度、好ましくは可溶性ハロゲン化鉛が温度低下に
よって析出するような約60℃から周囲温度(20〜2
5℃)、あるいはそれ以下の範囲の温度に維持される。
周囲より低い温度が要求される場合は、水浴、冷却コイ
ル、その他の熱交換器などのごとき外部冷却手段の利用
によってより低い温度が得られる。
このようにして結晶したハロゲン化鉛は結晶化域から回
収されそして浸出液から分離される。必要ならば、この
浸出液はさらに使用するため浸出段階に再循環する。次
に、分離したハロゲン化鉛はなお存在しているトレース
の水分を除くために乾燥する。要すれば、この乾燥はオ
ープンあるいはその他の加熱装置の中にハロゲン化鉛を
入れ、約01〜4時間またはそれ以上の時間約100℃
のl晶歳にすることによって行はノする。この乾燥のl
Qj向は水分のすべての痕跡が除ければ充分である。
これに続いて、この乾燥したハロゲン化鉛は電解槽ある
いは融解塩浴のごとき適当な装置に入れ、融解状態を呈
するに至るまで融解するに充分な温度におく。この温度
は臭化鉛を融解するに充分な約380℃からフッ化鉛を
融解するに充分な約875℃までの範囲である。
次に融解状態にあるハロゲン化鉛はアルカリ金属および
アルカリ土類金属から成る群から選ばれた金属の塩と混
合する。周期律表第1A族および第■A族のこれらの金
属の塩の例は塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリ
ウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、塩化ベリリウム
、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチ
ウム、塩化ノ々リウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム
、臭化カリウム、臭化ルビジウム、臭化セシウム、臭化
ベリリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化
ストロンチウム、臭化ノζリウム、フッ化リチウム、フ
ッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、
フッ化セシウム、フッ化ベリリウム、フッ化マクネシウ
ム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化
ノ々リウム等である。
好ましい具体例においては、第1A族または第■A族の
金属の塩はハロゲン化物内容において電解を受けるべき
ハロゲン化鉛に匹敵する。すなわち、このハロゲン化鉛
が塩化鉛の場合は、この固体塩は塩化ナトリウム、塩化
カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム等のごとき塩
化物から成る。ハロゲン化鉛は第1A族および第■A族
の金属の少くとも2つの塩の混合物の存在において電解
を行うことも本発明の範囲に属する。これらの混合物の
例は塩化ナトリウム−塩化リチウム混合物。塩化カリウ
ム−塩化リチウム混合物、塩化マグネシウムー塩化カル
シウム混合物、臭化リチウム−臭化カリウム混合物等を
包む。融解塩浴において、この塩の混合物は電解を行う
に充分な電圧を用いて電気分解し、それによって金属鉛
は液体として沈着し、融解塩から取出すことができる。
この鉛は連続式にまたはノ々ツチ式に取出される。融解
状態を維持するに充分な高温において電解を行うことに
よって、ハロゲン分子をハロゲン化域に再循環しながら
金属鉛を電解域から取り出し回収することが可能である
。このようなフローシステムを利用することによって、
硫化鉛と反応するに必要な化学量的量のハロゲンを浸出
した後、このハロゲンを再循環または密閉系において再
使用し、それによって大量のハロゲンの添加の必要性を
避けることができる。ハロゲンの添加をしないと言うこ
とは硫化鉛の原料から金属鉛を得るプロセス全体の低コ
ストに貢献する。
本発明の方法をノ々ツチ式操作でも行うことも本発明の
範囲内にある。パッチ式操作を用いる時は、多量の原料
を比較的高温度に加熱することのできるオーブンあるい
はその他の種類の装置のごとき適当な装置に入れ次に原
料は、装置を原料中のすべての揮発分および水分を除去
するに充分な時間約300〜600℃の範囲の温度に加
熱しながら窒素または水素ノξ−ジを行う。その後、原
料は取出し、後にハロゲン化の作用を受ける所の適当な
装置に入れる。この濃縮物のハロゲン化は発熱性である
ので、発生する反応熱は約80〜120℃の所望の操作
範囲内で制御されるけれども、反応の温度を安定化する
ために加熱あるいは冷却手段を設けることも考えられる
。鉛濃縮物のハロゲン化鉛への転化が完了した時、次に
このノ・ロゲン化生成物は反応の温度を約80〜120
℃の範囲に維持しながら塩化ナトリウムのとときt、・
(水溶液が作用を受けさせる。)・ロゲン化鉛を溶解す
るに充分な時間この溶液を攪拌した後、可溶性ノ・ロゲ
ン化鉛は濾過、傾斜、等のごとき通常の手段によって元
素イオウおよび残流から分離し回収される。
可溶性・・ロゲン化鉛を固体物質から分離しながら温度
を80〜120℃の範囲に維持することによってなお高
温にある可溶性ノ・ロゲン化鉛を、分離域よりも低温、
好ましくは約60℃から周囲温度の範囲に維持されてい
る結晶域に通す。結晶化が完了した時、ノ10ゲン化鉛
打前記と同様にして浸出液から分離し、分離後取出して
乾燥域に入れる。乾燥後、・・ロゲン化鉛の結晶は融解
塩電気分解を行う。それによって所望の金属鉛が回収さ
れる。
以下実施例は・・ロジン化前に鉛含有源に焙焼を行うこ
との利益を具体的に説明するものである。
しかしながら、本発明はこれによって限定されるもので
はない。
実施例1 多量の硫化鉛濃縮物に不活性気中で種々の温度において
前塩素化活性化を行った。この焙焼すべき物質を窒素ブ
ノ々−ジした垂直のカラムに入れた。
次にこのカラムを400℃に加熱し、そこで生成する揮
発物を鉱石から除くに充分な速さでカラム中に窒素の流
れを維持しながら30分間保持した。
更に、硫化鉛濃縮物の他の1部分を、カラムの温度を3
0分間500℃に維持し前記と同様に処理した。第3の
試料は30分間600℃の温度で前塩素化焙焼を行った
前塩素化処理の後、74%pb  純度の試料50りを
直径1″のノξイレツクスチューブから成る流動床装置
で塩素化した。この塩素化は、装置の温度を100℃に
保ちながら、塩素ガスを60 cc/分の割合で90分
間投入することによって行はれた。90分の後、試料を
分析して鉛および存在していると見られる鉄、亜鉛およ
び銅のごときトレースの金属の転化を測定した。更に、
この塩素化段階は前塩素化焙焼を行はないで110℃の
温度て乾燥した硫化鉛濃縮物の試料についても行った。
これらの試験の結果を第1表に示す。
第   1    表 温度 −121,−――−―■−−−リ■−−−響−―――−
一閘−−−階一一一400℃39.5   10.9 
    3.6500℃     79・89・58・
4600℃     9%0    8.8    1
1.0Zn転化%  p b/Z n比  銅転化% 
 pb10u比1.9      13.6     
 −       −1.9      20.8  
    −        −2.4     33.
3      −       −4.9     1
9.8    1.7     57.1トレースの金
属のその塩化物えの低い転化率を伴う鉛のその塩化物え
の選択転化の外に、前塩素化焙焼はこの系に供給される
塩素のより高度の利用を促進することが発見された。硫
化鉛濃縮物が前塩素化焙焼された系に塩素が供給された
時、硫化鉛の塩化鉛えの転化は85〜90%のレベルの
理論転化率に近いことが発見された。この転化率は濃縮
物が前塩素化焙焼を受けなかった場合には起らなかった
実施例2 鉱石捷たは濃縮物中の金属をそのノ・ロゲン化誘導体、
特に塩素化誘導体に転化する前に活性化手段を使用する
ことの利益を更に説明するものとして、濃縮物の試料を
窒素気中で15分間焙焼した。
種々の硫化鉛転化レベルにおける硫化鉄および硫化面鉛
の塩素化に対する硫化鉛の塩素化の選択性のパーセンテ
ージを比較してこれを第2表に示した。選択率の欄にお
ける数字が大きければ大きい程不純物の転化よシ鉛の転
化が大きいことを意味していることに注目すべきである
第  2  表 選 択 率8 10       3    4      7   
 420       4    4     10 
   730       5    4     1
2   1040       7    4    
  14    1250       8    4
      17    1360       9 
   4     18   1470      1
0    4      19    1580   
   11     5     21    1.5
90       12    7      22 
   1595      13    8     
23    16同様に、焙焼した硫化鉛と焙焼しない
硫化鉛の場合について塩化イオウの生成と共に硫化鉛と
不純物硫化物の転化を比較して第3表に示した。
第3表 焙焼   pb転化%  Fe転化     Zn転化
  5O4x中性気中  g7,0    B、76 
 +1  4.93  20   4.50還元気中 
 85.8   13.8   6.2 4.38  
20  5.53焙焼せず  81,0  13.7 
 5.9 5.00  16  29.にの表から、中
性または還元気中のいづれかにおいて活性化処理を受け
た濃縮物は、活性化処理なしに塩素化を行った濃縮物よ
りも生成する塩化イオウの轍が相当に少いことがわかる
。この塩化イオウの生成が小さいことにより、この方法
を費用のかからない向流式生成方式で塩素ガスのごとき
ハロゲン化剤のより少量を利用して行うことができる。
実施例3 実施例1に記載の方法を利用して得られる塩化鉛塩素化
生成物は、次に塩化ナトリウムと水とから成る塩水溶液
に溶解される。この溶解は溶液の温度を約100℃に保
ちながら行はれる。得られたスラリーは0.25〜1時
間の間攪拌しその後温度を約100℃に保ちながら沖過
する。上記の段階から1、ナられるそして可溶性の塩化
鉛を含有するp液は次に約60〜40℃に維持された結
晶器に通す。結晶器における温度低下によって塩化鉛を
結晶として再沈殿せしめる。次にこの結晶は浸出液から
分離し、1時間約105℃の温度で乾燥する。その後、
結晶は塩化す) IJウムと混合し、約2.4ボルトの
電圧を用い約550℃の温度において融解塩の電気分解
を行う。この電解によって生成される所望の金属鉛は装
置を軽くたたくことによって電解槽の底から回収される

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 鉛含有源を不活性気または還元気中で約300〜6
    00℃の範囲の温度において加熱して活性化し、活性化
    した鉛含有源をハロゲン化し、ハロゲン化した鉛含有源
    を塩水で浸出し、得られた溶液を濾過して元素イオウ、
    残渣お工び可溶性ハロゲン化鉛とに分離し、該ハロゲン
    化鉛を結晶化し、そして電気分解によって金属鉛を回収
    することから成る金属鉛の製造方法。 2 該活性化鉛含有源は約80〜120℃の範囲の温度
    において塩素ガスでの処理によって塩素化される第1項
    に記載の方法。 3 該溶液は約80〜120℃の範囲の温度において沖
    過される第1項に記載の方法。 4 該電気分解は融解塩混合物を利用して行われる第1
    項に記載の方法。 5、 該融解塩は塩化す) IJウムー塩化鉛混合物で
    ある第4項に記載の方法。 6 該融解塩は塩化カリウム−塩化鉛混合物である第4
    項に記載の方法。
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