專利名稱：一種從含鉛物料中配合浸出-電積法回收鉛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)的一種采用乙二胺四乙酸鹽的堿溶液配合浸出含鉛物料中的鉛、電積回收鉛的新工藝，屬于二次資源回收和有色金屬濕法冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
次氧化鋅煙灰是鉛、鋅冶金過(guò)程的一種中間產(chǎn)物，是由鉛鼓風(fēng)爐渣煙化爐煙化過(guò)程中產(chǎn)生的沉積于煙道中的含鋅、鉛煙塵。目前一般先經(jīng)過(guò)多膛爐或酸洗脫氟、氯后，用于硫酸法生產(chǎn)金屬鋅，鉛進(jìn)入酸浸渣中，得到含鉛10-30%的硫酸鉛渣，得到的低品位鉛渣和鉛精礦配料進(jìn)入火法鉛冶煉，該法鋅的回收率較低，鉛鋅在中間循環(huán)，加大物流量，且能耗高、環(huán)境污染較嚴(yán)重。目前，對(duì)于從含鉛渣中濕法回收鉛，陳維平等采用酸液(用10% HCl)在高溫、 高壓下的浸出和超聲波條件下浸出鉛(陳維平，龔建森.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，1996，6(3) 43-46)，但該方法浸出劑腐蝕性大，對(duì)設(shè)備要求較高。奚長(zhǎng)生等人提出用含鉛廢渣制備硬脂酸鉛回收鉛(奚長(zhǎng)生，陳國(guó)生，彭翠紅等.廣東化工，2001,6(11) :44-46)，利用不同難溶鉛鹽離子積濃度的不同實(shí)現(xiàn)鉛鹽轉(zhuǎn)換。首先利用碳酸銨與硫酸鉛反應(yīng)，生成碳酸鉛沉淀，用稀醋酸溶解碳酸鉛，得到醋酸鉛溶液；將濾液加入硬脂酸鈉溶液，生成硬脂酸鉛沉淀，洗滌、分離沉淀，干燥即可得廣泛應(yīng)用于塑料添加劑的硬脂酸鉛產(chǎn)品，還可根據(jù)需要同時(shí)制得醋酸鉛。該法適應(yīng)于含量較低的鉛渣，具有投資小、效益高的特點(diǎn)，但處理過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，不易操作。郭翠香等人提出用NaOH處理含鉛次氧化鋅渣(郭翠香，趙由才等.化工環(huán)保，2008， 28(1) :77-80)，同時(shí)浸出渣里面的鉛鋅，然后利用電位差選擇電積鉛鋅達(dá)到鉛鋅分離的目的。該方法具有環(huán)保，高效，低能耗，流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但NaOH濃度要求很高，過(guò)濾困難，并且鉛鋅一起進(jìn)入浸出液中，電積后始終含有2% -3%的鉛還需進(jìn)一步進(jìn)行凈化處理。而含量很低的鉛渣作為廢物堆放，浙出水中含此2+，這對(duì)環(huán)境與人類健康造成很大危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從含鉛物料中配合浸出-電積法回收鉛的方法，該方法通過(guò)浸出鉛可以提高次氧化鋅中鋅的品位與后續(xù)浸出的浸出率，便于后序處理；而且適合處理含氧化鉛、硫酸鉛或氯化鉛的低品位鉛渣，浸出鉛后，渣堆存過(guò)程中浙出的污水將不含或少含鉛，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生影響，同時(shí)可以回收鉛渣中的鉛，變廢為寶。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的。一種從含鉛物料中配合浸出-電積法回收鉛的方法采用乙二胺四乙酸鹽與堿的混合溶液為浸出劑，從含鉛物料中選擇性浸出鉛，過(guò)濾分離后得到的含鉛溶液，再采用電積法從溶液中析出金屬鉛粉。所述的含鉛物料包括各種含氧化鉛、硫酸鉛、氯化鉛中的一種或幾種的物料。如 來(lái)源于鉛冶煉爐渣煙灰爐次氧化鋅煙灰、生產(chǎn)鋅化工產(chǎn)品產(chǎn)生的酸浸出渣或鋅冶煉高溫高酸浸出渣。
所述的浸出劑采用0. 05-0. 5M的乙二胺四乙酸鹽與0. 05-1. OM的堿的混合溶液； 堿包括氫氧化鈉或氧化鈣。所述的浸出劑可以為乙二胺四乙酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液、乙二胺四乙酸鈣與氧化鈣的混合溶液，或者是乙二胺四乙酸鈉與氧化鈣的混合溶液。所述的浸出劑與含鉛物料的液固比為IL 100_300g。所述的浸出過(guò)程采用攪拌浸出或球磨浸出。尤其采用CaEDTA浸出1^^04過(guò)程中， 由于生成的CaSO4包覆在鉛的表面，影響浸出率，需要采用邊浸出邊球磨的方法，溫度為常溫，球與料漿的比為Ikg 5-50L。所述的浸出過(guò)程溫度為0_95°C，時(shí)間為0. 5_池。所述的電積金屬鉛粉過(guò)程中采用不銹鋼或鈦板為陰極，型穩(wěn)陽(yáng)極，在20_70°C，電流密度50-500A/m2的條件下，電積至溶液中鉛離子濃度l_2g/L，陰極上產(chǎn)生粗鉛粉，收集后熔鑄成粗鉛。所述的電積后的廢液經(jīng)配液后返回浸出。本發(fā)明的基本原理是Pb0+EDTA2>H20 = Pb (EDTA) +20F(1)Zn0+EDTA2>H20 = Zn (EDTA) +20F(2)Zn (EDTA) +Pb0+H20 = Pb (EDTA) +Zn (OH) 2(3)PbS04+EDTA2_ = Pb (EDTA) +SO42-(4)PbCl2+EDTA2_ = Pb (EDTA) +2CF(5) PbS04+EDTA2>Ca0+H20 = Pb (EDTA) +CaS04+20r (6)因I^b2+-EDTA2_配合物比&i2+-EDTA2_配合物穩(wěn)定性高，所以在有1 2+存在時(shí)會(huì)抑制 Si2+的浸出。浸出次氧化鋅煙灰過(guò)程中，即使由于煙灰中鋅含量高，鋅優(yōu)先溶解，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，也會(huì)慢慢與固相中鉛交換進(jìn)入渣中。但當(dāng)浸出含鉛物料為含I^bSO4物料時(shí)，鉛溶解時(shí)物料中的SO/—也進(jìn)入溶液，影響反應(yīng)式(4)的平衡，從而影響鉛的浸出率；因此要加入
一定量的堿來(lái)提高1 2+的浸出。Kp = [Pbf^A][2s5]，溫度一定時(shí)Kp恒定，加入氧化鈣生由于鉛、鋅的平衡電位相差較大，因此可以采用直接電積的方法選擇性電解鉛。電
極反應(yīng)可以表示為如下。陽(yáng)極2H204e- = 4H++02(7)陰極Pb (EDTA)= Pb+EDTA2-(8)陰極副反應(yīng)Zn (EDTA)= Si+EDTA2-(9)Cu (EDTA) +2e" = Cu+EDTA2-(10) 由于一般浸出劑EDTA2_相對(duì)于鉛的含量過(guò)量，因此有部分鋅進(jìn)入溶液中，在電積過(guò)程中由于傳質(zhì)速度的動(dòng)力學(xué)因素的影響，少量鋅也電積進(jìn)入金屬鉛中。本發(fā)明整個(gè)鉛電解過(guò)程電流效率為82% -98%，能耗為600_1000kWh/t鉛。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)對(duì)于采用EDTA2-從含鉛次氧化鋅煙灰中選擇性浸出鉛，鉛和鋅得到了很好的分離，無(wú)論是對(duì)于后續(xù)的鉛的進(jìn)一步電積，還是鋅的進(jìn)一步處理，都奠定了很好的基礎(chǔ)，大大提高了后續(xù)操作的效率；(2)使用的浸出劑配制簡(jiǎn)單，濃度要求不高，因此，對(duì)設(shè)備要求也不高；(3)整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作；能耗低，渣中鉛含量大大降低，減少環(huán)境污染；(4)能廣泛處理含鉛次氧化鋅物料及各種低品位含鉛渣。


圖1為本發(fā)明具體的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實(shí)施例1 某廠鉛冶煉副產(chǎn)次氧化鋅煙灰，物料成分(% ) =Zn 52. 43，Pb 12. 44，Cu 0. 04，In 0. 0199，S 3. 2，Cl 0. 06，F(xiàn) 0. 084，As 0. 32，Sb 0. 047。乙二胺四乙酸二鈉0. 15mol/L,Na0H 0. 2mol/L的溶液，按固液比200g/L稱取次氧化鋅煙灰，加入反應(yīng)器內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為90°C，攪拌浸出2. Oh,使次氧化鋅煙灰中的鉛以 Pb (EDTA)配合物的形態(tài)進(jìn)入浸出液中，渣含1 1.06%，浸出液？!1值為10。浸出過(guò)程中鉛的浸出率為93. 65%，鋅浸出率僅為4.對(duì)％。浸出液含鉛22. 04g/L，采用不銹鋼作為陰、涂1 鈦板為陽(yáng)極，在20_30°C，電流密度為ΙΟΟΑ/m2下進(jìn)行電積，電壓為1. 7-2. 2V電解10h，廢液含鉛1. 8g/L，在陰極上獲得含鉛88. 4%、鋅4. 6%和水6. 8%的粗鉛粉，整個(gè)鉛電解過(guò)程電流效率為90%，能耗為8 IOkWh/ t鉛。電積廢液配液后返回下一次浸出。實(shí)施例2:某硫酸鋅廠產(chǎn)酸浸鉛渣，物料成分(％ ) =Zn 3. 89, Pbl8. 16，In 0.025，SO42" 14. 2，F(xiàn)eO. 56，Cu 0. 05，Sb 1. 47，Bi 0. 85，Ca 1. 20。CaEDTA 0. 3mol/L,Ca0 1. Omo 1/L的溶液，按固液比為150g/L稱取含鉛渣，一起加入球磨反應(yīng)器內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為常溫，球與料漿的比為Ikg 10L，球磨反應(yīng)時(shí)間0. ，使 I^bSO4渣中的鉛以I^bEDTA配合物的形態(tài)進(jìn)入浸出液中，SO/—以CaSO4-的形式殘存在渣中， 浸出渣含1 0. 64%，浸出過(guò)程中鉛的浸出率為96. 65%。浸出液含鉛27. 08g/L，采用不銹鋼作為陰、涂1 鈦板為陽(yáng)極，在40°C，電流密度為400A/m2下進(jìn)行電積，電壓為2. 0-2. 5V電解12h，廢液含鉛1. 2g/L，在陰極上獲得含鉛 92. 0%、含鋅0. 6%的粗鉛粉，整個(gè)鉛電解過(guò)程電流效率為92%，能耗為630kWh/t鉛。電積廢液配液后返回下一次浸出。實(shí)施例3 某濕法鋅廠產(chǎn)高酸浸渣，物料成分(％ )為Zn 8.21, Pb 7. 76, Ag 0. 162，Ge0. 015，F(xiàn)el3. 76，SO, 4. 2，SiO2 25. 34。CaEDTA 0. 4mol/L,CaO 0. 5mol/L的溶液，按固液比為300g/L稱取含鉛渣，一起加入球磨反應(yīng)器內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為常溫，球與料漿的比為Ikg 30L，球磨反應(yīng)時(shí)間l.Oh，使 I^bSO4渣中的鉛以I^bEDTA配合物的形態(tài)進(jìn)入浸出液中，SO/—以CaSO4-的形式殘存在渣中， 浸出渣含1 0. 48%，浸出過(guò)程中鉛的浸出率為93. 52%，銀的浸出率為85%。浸出液含鉛21. Mg/L，采用不銹鋼作為陰、涂IiO2鈦板為陽(yáng)極，在45°C，電流密度為200A/m2下進(jìn)行電積，電壓為1. 7-2. 2V電解Mh，廢液含鉛1. 5g/L，在陰極上獲得含鉛 84. 0%、銀1. 8%、鋅5. 6%的粗鉛粉，整個(gè)鉛電解過(guò)程電流效率為82%，能耗為980kWh/t 鉛。電積廢液配液后返回下一次浸出。
權(quán)利要求
1.一種從含鉛物料中配合浸出-電積法回收鉛的方法，其特征在于，采用乙二胺四乙酸鹽與堿的混合溶液為浸出劑，從含鉛物料中選擇性浸出鉛，分離后得到的含鉛溶液，再采用電積法從溶液中析出金屬鉛粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含鉛物料包括各種含氧化鉛、硫酸鉛、氯化鉛中的一種或幾種的物料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的含鉛物料來(lái)源于鉛冶煉爐渣煙灰爐次氧化鋅煙灰、生產(chǎn)鋅化工產(chǎn)品產(chǎn)生的酸浸出渣或鋅冶煉高溫高酸浸出渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的浸出劑采用0.05-0. 5M的乙二胺四乙酸鹽與0. 05-1. OM的堿的混合溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述的浸出劑為乙二胺四乙酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液、乙二胺四乙酸鈣與氧化鈣的混合溶液，或者是乙二胺四乙酸鈉與氧化鈣的混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的浸出劑與含鉛物料的液固比為 IL 100-300g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的浸出過(guò)程采用攪拌浸出或球磨浸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述的浸出過(guò)程溫度為0-95°C，時(shí)間為 0.5-3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的電積金屬鉛粉過(guò)程中采用不銹鋼或鈦板為陰極，型穩(wěn)陽(yáng)極，在20-70°C，電流密度50-500A/m2的條件下，電積至溶液中鉛離子濃度l_2g/L，陰極上產(chǎn)生粗鉛粉，收集后熔鑄成粗鉛。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述的電積后的廢液經(jīng)配液后返回浸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從含鉛物料中配合浸出-電積法回收鉛的方法，采用0.05-0.5M的乙二胺四乙酸鹽加0.05-1.0M的堿為浸出劑，在常溫-95℃的溫度下，從含鉛物料中選擇性浸出鉛，過(guò)濾分離后得到的含鉛溶液，再采用電積法從溶液中析出金屬鉛粉，電積廢液經(jīng)配液后返回浸出。對(duì)于次氧化鋅煙灰，通過(guò)浸出鉛可以提高次氧化鋅中鋅的品位與后續(xù)浸出的浸出率，便于后序處理；對(duì)于含氧化鉛、硫酸鉛或氯化鉛的低品位鉛渣，浸出鉛后，渣堆存過(guò)程中瀝出的污水將不含或少含鉛，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生影響，另一方面，變廢為寶，可以回收鉛渣中的鉛。該方法具有流程簡(jiǎn)單、易于操作、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，能廣泛處理含鉛次氧化鋅物料及各種低品位鉛渣。
文檔編號(hào)C22B13/00GK102206750SQ20111011421
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者何靜, 劉青, 楊聲海, 陳永明 申請(qǐng)人:中南大學(xué)