[發(fā)明專利]一種濕法電解金屬的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410343186.0
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN105274565A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超
• 申請（專利權(quán)）人: 張超
• 主分類號: C25C1/12
• 分類號: C25C1/12;C25C1/18;C25C1/16
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬電解領(lǐng)域，尤其是一種濕法電解金屬的方法。

背景技術(shù)

2013年，中國鉛產(chǎn)量447萬噸，鋅產(chǎn)量530萬噸，銅產(chǎn)量683萬噸，在世界有色金屬產(chǎn)量中位列2-4位。銅、鉛、鋅屬于伴生金屬，鉛、銅、鋅礦石中一般都會含有銅、鉛、鋅元素，只是含量不同，銅、鉛、鋅礦中主要含有銅、鉛、鋅元素，伴生鎘、銀、銦、鈷、鎵、鍺、錫、銻、鉍、砷以及硅、鋁、鈣等元素，。廢舊鉛酸電池中同樣含有少量的雜質(zhì)金屬，包括銅、銀、鎘、錫、銻、鉍、砷等，其元素組成與礦石組成有相似之處。鉛、鋅、銅是重要的工業(yè)金屬，廣泛應(yīng)用于生活、工業(yè)以及國防領(lǐng)域，目前多采用火法冶煉或火法-濕法聯(lián)合冶煉工藝，生產(chǎn)能耗較高，污染較為嚴(yán)重。現(xiàn)將其生產(chǎn)工藝具體介紹如下：

一、關(guān)于金屬鉛的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝介紹

精煉鉛的原料是鉛礦石與廢鉛，其中鉛礦石以含有硫化鉛的方鉛礦為主，廢鉛則以報廢鉛酸電池為主。方鉛礦多采用火法冶煉-電解精煉聯(lián)合工藝處理得到金屬鉛；報廢鉛酸電池中含有金屬鉛與鉛膏，金屬鉛采用熔煉、電解精煉等方法回收；鉛膏主要成份為金屬鉛粉，氧化鉛，硫酸鉛和二氧化鉛，以及鉛酸電池添加劑，成分復(fù)雜，分離困難，是鉛再生的難點。

目前，鉛火法冶煉工藝雖然較為成熟，但在還原冶煉過程中會產(chǎn)生含鉛廢氣和含鉛廢渣，導(dǎo)致鉛回收率較低(＜95％)，對環(huán)境造成嚴(yán)重的鉛污染。數(shù)據(jù)顯示每年生產(chǎn)的精煉鉛80％用于鉛酸電池生產(chǎn)，這些數(shù)量龐大的鉛酸電池在經(jīng)過2-3年的使用期后報廢進(jìn)入回收領(lǐng)域。目前這些廢舊鉛酸電池多采用火法冶煉的方式回收，其主要原因是廢舊鉛酸電池破碎分選的主要產(chǎn)物之一鉛膏成分復(fù)雜，現(xiàn)階段很難通過濕法工藝回收。鉛膏多采用單獨火法冶煉或與方鉛礦一同冶煉的方式回收鉛。鉛膏火法回收工藝過程包括鉛膏預(yù)脫硫、還原冶煉、電解精煉過程，在此過程中不可避免的產(chǎn)生大量含鉛廢氣污染環(huán)境，且能耗較高。具體而言，在火法回收工藝中，鉛膏需采用氫氧化鈉或碳酸鈉作為脫硫劑進(jìn)行預(yù)脫硫，使鉛膏中的硫酸鉛轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸U，氧化鉛經(jīng)還原冶煉得到金屬鉛，金屬鉛再經(jīng)電解精煉得到精煉鉛，其中還原冶煉溫度高達(dá)900-1100℃，不可避免的產(chǎn)生含鉛廢氣，即使采用布袋除塵等工藝仍會含有少量鉛粉塵污染環(huán)境，同時該方法能耗較高，還原冶煉過程至少消耗135kg標(biāo)準(zhǔn)煤/噸鉛，精煉過程采用氟硅酸溶液進(jìn)行電解精煉，電解電壓達(dá)到0.4V以上，電耗超過100kWh/噸鉛。

目前，濕法電解鉛多采用氟硅酸溶液進(jìn)行電解，電解電壓達(dá)到2.0-2.7V，但尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此，亟待研發(fā)一種高效、清潔的鉛濕法生產(chǎn)工藝。

無論是火法還是濕法再生鉛工藝，均包括脫硫工藝，其主要作用是使鉛膏中不溶性的硫酸鉛轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘难趸U，便于進(jìn)一步濕法電解或火法冶煉。目前，脫硫工藝均采用氫氧化鈉或碳酸鈉作為脫硫劑，脫硫副產(chǎn)物為硫酸鈉，因氫氧化鈉或碳酸鈉的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫酸鈉，導(dǎo)致脫硫成本居高不下，部分企業(yè)采用少脫硫或不脫硫的方式降低脫硫成本，對環(huán)境造成鉛污染以及硫污染。

二、關(guān)于金屬鋅和銅的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝介紹

鋅冶煉原料主要為鋅精礦(硫化鋅)，目前多采用焙燒-浸出-電沉積工藝得到金屬鋅，鋅精礦經(jīng)焙燒后硫化鋅轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\得到焙砂與二氧化硫，二氧化硫制硫酸，焙砂經(jīng)硫酸溶液浸出得到硫酸-硫酸鋅溶液，凈化后電解得到金屬鋅和氧氣，但浸出渣需二次酸浸回收殘留鋅得到鉛銦渣。

銅冶煉目前仍以火法冶煉為主，但是近年來隨著銅礦品質(zhì)不斷下降以及二氧化硫污染問題，濕法煉銅得到快速發(fā)展。目前濕法煉銅方式與濕法煉鋅相似，硫化銅礦通過焙燒將硫化銅氧化為氧化銅，焙燒過得硫化銅礦或氧化銅礦采用硫酸浸出液浸出得到硫酸-硫酸銅溶液，凈化后電解得到金屬銅和氧氣。

鋅、銅礦石濕法回收方法目前多采用焙燒-酸浸-電沉積的方式，相比火法冶煉工藝較為環(huán)保，但是采用硫酸浸出液存在諸多問題：

1.有價金屬浸出率較低。硫酸與氧化銅或氧化鋅反應(yīng)生成可溶性的硫酸鋅或硫酸銅，實現(xiàn)鋅或銅的浸出，但是對于焙燒過程中產(chǎn)生的鐵酸鋅、鐵酸銅以及礦石中含有的硅酸鋅或硅酸銅浸出率較低，不能完全的對鋅、銅進(jìn)行浸出。同時浸出液浸出終點時pH值較高(pH值大于4)，不能完全的浸出氧化鋅或氧化銅，金屬回收率較低，特別是銀、鎘等伴生金屬回收率不足85％。