[發明專利]一種基于自蔓延反應處理硫化鉛精礦的方法

有效

• 申請號: 201610204722.8
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105838902B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 殷曉飛;吳玉鋒;李彬;王維;張菁菁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22B13/00
• 分類號: C22B13/00;C22B1/00;C22B3/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于有色金屬冶金領域，特別是涉及采用自蔓延反應綠色、快速、低能耗處理硫化鉛精礦并分離制備氧化鉛的方法。

背景技術

鉛礦物原料分為硫化礦和氧化礦兩種，硫化礦中的鉛礦物主要是方鉛礦(PbS)，硫化鉛礦石當今煉鉛的主要原料。硫化鉛精礦主要成分一般為w(Pb Zn)45～75％，w(S)15～20％，w(Fe)2～10％，w(Zn)2～8％，w(Si)1～5％，w(Cu)0.01～1.5％，w(Ca)0.5～2％，w(Al)0.5～2％。從硫化鉛精礦中提取鉛的方法主要有兩種，即火法煉鉛和濕法煉鉛。目前，濕法煉鉛仍處于研究階段，主要采用氧化浸出法，只用于小規模生產，當代工業生產鉛的方法幾乎全部采用火法煉鉛。

火法煉鉛方法包括傳統的燒結焙燒-鼓風爐熔煉流程、直接煉鉛工藝以及沉淀熔煉法，其中前兩種方法屬于氧化還原熔煉范疇，后者是置換反應過程。氧化還原熔煉(專利申請201110219664.3)包括硫化鉛精礦中硫化鉛及其他硫化物的高溫氧化生成氧化物和采用合適的還原劑(如焦炭)將氧化鉛還原成金屬鉛收集兩個步驟。目前火法煉鉛普遍采用傳統的燒結焙燒-鼓風爐熔煉流程，該工藝占世界產鉛量的85％以上。該法處理量大，生產過程穩定，但存在能耗高、返料量大、二氧化硫捕集回收困難、鉛蒸氣和含鉛粉塵污染環境、勞動條件差等問題。直接煉鉛法是利用硫化鉛精礦迅速氧化放出大量的熱，使爐料內各組分之間順勢完成所有的冶金反應，過程反應熱得到充分利用，冶金爐是密閉的，使用富氧或純氧冶煉，產出高濃度二氧化硫煙氣以制酸。該法雖提高了硫的回收和捕集程度，但同樣存在工藝流程復雜、含鉛粉塵污染、設備龐大、投資較大等問題。隨著高品位鉛礦產資源的逐漸枯竭、世界各國對鉛污染的高度重視及清潔生產和循環經濟的發展，高能耗、高污染的火法煉鉛技術在世界各國已開始受到限制。同時，硫化鉛精礦的氧化還原熔煉時一個耗碳行業，降低能成本與減低碳排放的要求對鉛冶煉提出嚴格挑戰，急需開發低能耗、高效率、環境友好型硫化鉛精礦冶煉技術。

本發明應用了自蔓延反應技術，水浸除雜，堿浸提鉛。避免了現有火法濕法工藝帶來的高溫、高壓、高酸等高能耗、高成本、工序復雜等問題，自蔓延反應速度極快，產物穩定，避免了二氧化硫等含硫有毒氣體的產生，實現了清潔無污染，應用水進行除雜，堿浸提鉛，克服了硫化鉛精礦高溫高壓濕法浸出工藝帶來的環境、能耗、設備等問題，具有良好的環境經濟效益。本發明具有工藝簡單易行，所用原料和設備常見易獲取且廉價，能耗低，綠色無污染。

發明內容

本發明目的是解決現有濕法及火法鉛冶金過程中帶來的高能耗、高成本、高投入、高污染、工藝復雜冗長等問題。為此，本發明是公開一種低耗能、無污染、工藝簡單、成本低廉的常溫常壓條件下處理硫化鉛精礦的方法。

本發明經研究發現：硫化鉛與過氧化鈉混合后經引燃后會發生自蔓延反應，反應生成鉛酸鹽，而-2價的硫在自蔓延高溫反應中轉化為硫酸鈉。依據以上發現，本發明工藝應用自蔓延反應技術，使硫化鉛與過氧化鈉的氧化還原反應依靠自身化學能進行，無需外接提供附加能量，實現低能耗、高效快速處理硫化鉛精礦，同時避免SOx污染氣體的產生，徹底解決現有焙燒技術帶來的煙氣處理處置和環境污染問題；采用水浸除雜，堿浸提鉛，工藝過程更具有快速、廉價、高效、低能耗、無污染等優勢。

本發明所述的一種基于自蔓延反應處理硫化鉛精礦的方法如下：

步驟一：自蔓延反應

將選礦后的硫化鉛精礦粉充分干燥后破碎細磨，礦粉粒度30～200微米，優選74微米。然后將礦粉與過氧化鈉粉充分攪拌混合均勻，壓實，置于耐高溫反應容器中。采用化學點火、燃燒波點火、激光點火、熱爆點火或微波點火等方法中的一種或幾種引燃方法引發自蔓延反應。反應一經引燃將以燃燒波形式自發進行，無需提供附加能量，直至反應結束。

特別的，硫化鉛精礦粉與過氧化鈉質量比為1:1～1:5，要求在干燥環境中進行物料混合及壓實工序。

PbS+Na₂O₂→Na_xPbO_y+Na₂SO₄

步驟二：水浸除雜