[發明專利]一種低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取鉛的方法

在審

• 申請號: 201410321997.0
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104131312A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 華一新;汝娟堅;徐存英;李堅;張啟波;李艷;龔凱;周忠仁
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25C1/18
• 分類號: C25C1/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取鉛的方法，屬于有色金屬冶金技術領域。

背景技術

金屬鉛是一種重要的化工原料，由于其具有較低的熔點，良好的延展性和耐腐蝕性，可以作為制造蓄電池、汽油添加劑和電纜的原材料，化工設備和冶金工廠電解槽的內襯，也是原子能工業和醫學中放射性射線防護屏的主要材料，同時還可用于軸承合金、焊料、燒結耐磨零件及電車的導電弓架裝置等領域。近年來，我國的鉛冶煉行業發展迅速，煉鉛工藝也隨著行業的發展呈現多樣化趨勢。目前，鉛的生產方法主要為火法，普遍采用傳統的燒結焙燒-鼓風爐還原熔煉流程，該工藝約占世界鉛產量的85％左右，具有工藝成熟、操作穩定等特點。但是此法仍存在一些問題，如燒結后的SO₂煙氣濃度偏低，難于達到常規制酸的要求，而且燒結過程流程長，設備多，返料量大，難以實現清潔生產。因此，有必要研究一種工藝簡單、節能、成本低及對環境友好的新方法，使金屬鉛能在更多的領域得到應用。

低共熔溶劑通常是由一定化學計量比的季銨鹽和氫鍵給體（如酰胺、羧酸和多元醇等化合物）組合而成的低共熔混合物。低共熔溶劑具有電化學窗口寬、導電性好、蒸汽壓低以及良好的物理化學穩定性等優點，是一種新型的綠色溶劑。在金屬原位電解還原方面，低共熔溶劑是一種理想的室溫液態電解質，它融合了高溫熔鹽和水溶液的優點：具有較寬的電化學窗口，在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電解得到的金屬和合金，而沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性。低共熔溶劑的上述特性及其簡便的制備過程和低廉的原料價格使之成為金屬及其合金電解研究中的嶄新液體介質。因此，將低共熔溶劑用于金屬鉛的制備，能夠從技術上解決傳統生產方法存在的諸多問題，實現生產的綠色化，是一種應用前景極為廣闊的電化學冶金新方法。

發明內容

本發明旨在解決現有金屬鉛生產方法中存在的生產流程長，使用設備多，返料量大，難以實現清潔生產等問題，提供一種采用綠色環保的低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取金屬鉛的方法，本發明通過以下技術方案實現。

一種低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取鉛的方法，其具體步驟如下：

（1）以氧化鉛為原料，碳酸氫銨為造孔劑，聚乙烯醇為粘結劑，將上述三種物料混合均勻后壓制成塊狀氧化鉛，在氬氣氣氛中于600~1000℃下保溫1~4h制成氧化鉛電極；

（2）在氬氣環境下，將季銨鹽與多元醇按照摩爾比（1~3）：（2~5）均勻混合形成低共熔溶劑電解液；

（3）以石墨為陽極，步驟（1）制備得到的氧化鉛電極為陰極，在控制電解液溫度為40~100℃、槽電壓為1.8~2.5V、陰陽極極距為0.5~2cm的條件下，在步驟（2）制備得到的低共熔溶劑電解液中電解3~10h，然后取出陰極經丙酮、蒸餾水沖洗，干燥后即得到金屬鉛。

所述步驟（1）中的碳酸氫銨的加入量為氧化鉛質量的5~30%。

所述步驟（1）中的聚乙烯醇的加入量為氧化鉛質量的1~2%。

所述步驟（1）中的塊狀氧化鉛的質量為0.5~5g。

所述步驟（2）中的季銨鹽為氯化膽堿、四甲基氯化銨或四丁基氯化銨。

所述步驟（2）中的多元醇為乙二醇、丙三醇、木糖醇或山梨醇。

本發明的有益效果是：采用該方法可直接將氧化鉛原位還原為高純度的金屬鉛，且工藝簡單，對設備的材質要求低，能耗較小，經濟環保。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1

該低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取金屬鉛的方法，其具體步驟如下：

（1）以氧化鉛為原料，碳酸氫銨為造孔劑，聚乙烯醇為粘結劑，將氧化鉛、占氧化鉛質量5%的碳酸氫銨和占氧化鉛質量1%的聚乙烯醇混合均勻，壓制成質量為0.5g的塊狀氧化鉛后在氬氣氣氛中于600℃下保溫1h燒制成氧化鉛電極；

（2）在氬氣環境下，將氯化膽堿與乙二醇按照摩爾比為1：2均勻混合形成低共熔溶劑電解液；

（3）以石墨為陽極，步驟（1）制備得到的氧化鉛電極為陰極，在控制電解液溫度為40℃、槽電壓為1.8V、陰陽極極距為0.5cm的條件下，在步驟（2）制備得到的低共熔溶劑電解液中電解3h，然后取出陰極經丙酮、蒸餾水沖洗，干燥后即得到金屬鉛。采用島津XRF-1800型X射線熒光光譜儀檢測產物鉛含量為99.99wt%。

實施例2

該低共熔溶劑原位還原氧化鉛制取金屬鉛的方法，其具體步驟如下：