CN100400683C - 一种用含铅锌废渣或氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用含铅锌废渣或氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法，涉及一种用含铅锌的废渣或低品位氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法，先将铅锌废渣或氧化铅锌矿粉碎到0.1-1mm，接着用强碱溶液，在10-100℃，搅拌浸出30-1000分钟。然后过滤，滤渣水洗后排放，滤液直接电解生产铅：在30-100℃，100-1000A/m2电流密度下恒电流电解1-5h，当槽电压升至1.8-2.5V时，停止电解，阴极上即产出含铅97-99.9%的粗铅，经压密后可电解精炼生产一号电铅。剩下的含锌电解液，在10-100℃，2.5-3.5V，500-1500A/m2电流密度下电解1-10h，阴极上产出的锌粉在惰性气体的保护下烘干，最终获得一级金属锌粉。电解结束剩下的溶液直接循环于碱浸取过程。本发明工艺简单，原料来源广泛，生产成本低，可综合回收利用金属，具有较好的经济和环境效益。
Description
技术领域
一种用含铅锌废渣或氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法，涉及一种用含铅锌废渣生产金属铅和锌的方法，属有色金属回收和固体废物资源化领域。
技术背景
铅锌用途广泛，铅主要用于铅酸蓄电池、电缆护套、机械制造等领域，金属锌粉主要用于干电池制造、涂料、冶金等领域。目前，铅的生产原料是含铅大于50％的方铅矿，基本上采用烧结-鼓风传统炼铅工艺，该工艺在生产过程中产生大量的SO2以及铅尘，对环境污染严重。锌的生产原料是含锌大于40％的闪锌矿，主要采用焙烧-酸浸-除杂-酸电解的酸法生产锌工艺，但是在该工艺过程中同样存在焙烧产生的SO2的污染问题，同时由于在浸出过程中大部分的金属离子都可进入酸溶液，导致除杂流程复杂且需消耗大量的锌粉，电解过程也存在能耗高等缺点。另外，采用鼓风炉炼锌的火法冶炼技术由于可同时生产铅和锌，且成本较低，在发展中国家也得到了一定的应用，但该工艺同样要进行烧结，且烧结返料率较高，过程中产生的SO2和粉尘的污染也比较严重。近年来氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺得以成功应用，但由于受资源条件限制，目前国内铅锌产量满足不了市场需求，为弥补国内原料不足，国家需花费大量的外汇进口原料和制品。因此，对铅锌氧化矿的开发利用以及对含铅锌废渣的综合回收利用和资源化得到了广泛的关注。
国内氧化铅锌矿产资源丰富且分布甚广，在云南、贵州、四川、新疆等地都有较大的储量。但氧化矿物理化学性质复杂，铅锌选别富集困难，金属回收率较低，矿石平均品位较低，因此传统的火法冶炼铅锌的方法受到限制。
另外，在各工业过程中产生大量的含铅锌废物，如立德粉生产过程中，生产单位重量的立德粉排放废铅锌泥0.15-0.35t，其中铅含量通常为20％-40％，锌含量为7％-15％。钢铁厂产生的烟尘中除含有一定量的铁外，也会含有大量的铅锌等金属。铜冶炼过程，氧化锌矿的浸出过程，铅的火法冶炼过程也都会产生大量的铅锌废物。这些铅锌废物由于铅锌等重金属的含量较高，因此属于危险废物，但同时这些废物也是重要的可再生产铅锌的二次原料，因此如何将其进行安全的处理处置和综合利用也成为一个急需解决的问题。目前最常用的废物处理方法是采用火法回收金属，即在高温条件下将铅锌等金属挥发出来，再收尘回收的方法。该方法能耗高，产品纯度低，且过程中产生的铅尘对环境污染严重。另一种回收铅锌的方法是湿法回收的方法，中国专利CN1450182A公布了一种用氧化锌矿生产高纯度锌粉的方法，即用强碱浸出，用硫化物作为分离剂沉淀分离浸出液中的铅，过滤，滤渣中铅含量较高，可直接出售，过滤后的净化液直接电解生产高纯度的金属锌。
发明内容
本发明的目的是公开一种工艺简单、能耗较低、成本低廉的用含铅锌废渣或低品位氧化铅锌矿作为原料生产铅和锌的方法。
为了达到上述目的，本发明采用含铅锌的废渣或低品位氧化铅锌矿为原料，用强碱浸出，铅、锌进入溶液，然后过滤，滤液直接电解得到粗铅，电解铅后的电解液再电解得金属锌粉。具体步骤如下：将铅锌废渣或氧化铅锌矿粉碎到0.1-1mm，接着用浓度为1-10M的强碱溶液浸出，其用量配比为1吨原料需1-7立方米强碱溶液，浸出温度为10-100℃，搅拌浸出30-1000分钟。然后过滤，滤渣经水洗后排放，滤液为含铅、锌的溶液。由于铅、锌的平衡电位相差较大，因此可直接采用电解的方法选择性的分别电解生产铅和锌。电解生产铅过程采用不锈钢作为阴、阳极材料，在20-70℃，100-1000A/m2电流密度条件下恒电流电解1-5h，电解过程中槽电压先保持稳定，随着电解的进行，槽电压上升，其值受游离碱浓度、温度、极距、电流密度、原料性质等的影响，当槽电压升至1.8-2.5V时，停止电解，阴极上即产出含铅97-99.9％的粗铅，经压密后可电解精炼生产一号电铅。整个铅电解过程电流效率为85-95％，能耗为0.4-0.7kwh/kg。剩下的含锌电解液再用来电解生产锌，采用不锈钢作阳极，钛合金作阴极，在30-50℃，2.5-3.5V，500-1500A/m2电流密度条件下电解1-10h，最后，阴极上产出的锌粉在惰性气体的保护下烘干，最终获得一级金属锌粉，锌粉中全锌含量达到98-99.21％，金属锌为96-97.87％。电解结束后，剩余的电解液直接循环于下一个碱浸取流程。
本发明具有如下的优点：
1.本发明用强碱浸出，原料中的金属只有铝、铅、锌和少量的铜、铬可进入溶液，因此除杂过程简单。
2.本发明用电化学原理分离浸出液中的铅和锌时，首先选择电解溶液中的铅，电解铅过程可同时去除溶液中少量的其它金属杂质，产出粗铅，该过程电流效率高，能耗较低。电解锌过程与酸法过程相比，能耗也较低。因此，本发明具有较好的经济效益。
3.含铅锌的废物经浸出，过滤，滤渣经水洗涤后，毒性浸出实验结果为无毒性，可作为一般固体废物进行处理，具有较好的环境效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
请参阅图1。以某厂铅锌灰(含铅锌废渣)为原料，其成分如表1所示：
表1某厂铅锌灰成分
| 成分 | Zn | Pb | Cu | Fe | Al | Ca | As | Sb |
| 含量(％) | 37.53 | 13.69 | 2.33 | 1.13 | 0.76 | 1.31 | 0.026 | 0.017 |
先将500g上述铅锌灰，浸入5L 5mol/L的NaOH溶液，浸出温度为30℃，在500转/分的转速下搅拌200分钟，铅锌灰中的铅锌进入溶液。然后趁热过滤，得到滤渣和滤液。滤液成分如表2所示：
表2铅锌灰碱浸出液组成
| 成分 | Zn | Pb | Cu | Fe | Al | Ca | As | Sb |
| 浓度(g/L) | 35.23 | 12.87 | 0.005 | 0.05 | 0.59 | 0.17 | 0.02 | 0.01 |
滤渣用NaOH溶液和水洗涤后，洗涤水返回用作强碱浸取循环，洗涤渣填埋。滤液直接用来电解铅，采用不锈钢材料作为阴极和阳极，在20-30℃，电流密度为400A/m2，电压为2.0-2.5V，电解4h，在阴极上得到纯度为97％的粗铅，电解过程电流效率为88％，能耗为0.7kwh/kg铅。电解铅后的含锌的电解液在30-40℃，2.7-3.5V，1000-1500A/m2的条件下电解锌，5h(用不锈钢作阳极，钛合金作阴极)，最后，在阴极上得到金属锌粉，锌粉中全锌含量为99.21％，金属锌为97.87％，锌电解过程电流效率为85％，能耗为2.5kwh/kg锌。电解结束后，电解液直接循环于下一个碱浸取流程。
实施例2
以氧化铅锌矿为原料，其成分如表3所示：
表3某氧化铅锌矿成分
| 成分 | Zn | Pb | Cu | Si | Al | Ca | As | Sb |
| 含量(％) | 14.30 | 51.61 | 0.88 | 0.25 | 0.46 | 2.21 | 0.33 | 2.06 |
将240g上述氧化铅锌矿粉碎到0.1-1mm，然后浸入6L 5mol/L的NaOH溶液，浸出温度为90℃，在1000转/分的转速下搅拌100分钟，矿粉中的铅锌进入溶液。然后趁热过滤，滤液成分如表4所示：
表4氧化铅锌矿碱浸出液组成
| 成分 | Zn | Pb | Cu | Si | Al | Ca | As | Sb |
| 浓度(g/L) | 4.77 | 19.84 | 0.20 | 0.06 | 0.18 | 0.4 | 0.10 | 0.13 |
滤渣用NaOH溶液和水洗涤后填埋。滤液直接用来电解铅，采用不锈钢材料作为阴、阳极，在30-50℃，电流密度为1000A/m2，电压为1.8-2.0V，电解2h，在阴极上得到纯度为98.5％的粗铅。电解铅后的含锌电解液在40-50℃，2.5-3.0V，500-1000A/m2的条件下电解锌，2h，最后，在阴极上得到一级金属锌粉。锌粉中全锌含量达到98％，金属锌为96％。电解结束后，剩余电解液直接循环于下一个碱浸取流程。
Claims (1)
1.一种用含铅锌废渣或氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法，先将含铅锌废渣或氧化铅锌矿作为原料，粉碎到0.1-1mm，接着用浓度为1-10M的强碱溶液浸取，其配比为1吨原料用1-7立方米强碱溶液，浸出温度为10-100℃，搅拌30-1000分钟，然后过滤，滤渣经水洗后排放，滤液为含铅和锌的溶液，其特征在于：滤液在恒电流条件下先直接电解生产铅，然后电解生产锌；电解生产铅时，阴极和阳极都用不锈钢材料制作，在20-70℃，100-1000A/m2电流密度条件下恒电流电解1-5h，电解过程中槽电压先保持稳定，随着过程的进行，槽电压上升，电解终点由槽电压的值进行判断，当槽电压升至1.8-2.5V时，停止电解，阴极产出含铅97-99.9％的粗铅，经压密后电解精炼生产一号电铅；剩下的含锌电解液再电解生产锌，用不锈钢作阳极，钛合金作阴极，在30-50℃，2.5-3.5V，500-1500A/m2电流密度条件下电解1-10h，在阴极产出的锌粉在惰性气体的保护下烘干，最终获得一级金属锌粉；电解结束后，剩余电解液直接循环于下一个碱浸取流程。
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