[發明專利]一種電沉積法制備金屬鉛的方法

在審

• 申請號: 201910064363.4
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109536994A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 石忠寧;劉愛民;王兆文;高炳亮;胡憲偉;劉風國;陶文舉;楊酉堅;于江玉
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C25C1/18
• 分類號: C25C1/18
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明屬于冶金技術領域，尤其涉及一種電沉積法制備金屬鉛的方法。包括如下步驟：將尿素和氯化咪唑按摩爾比1.8～2.3：1混合，形成尿素?氯化咪唑類離子液體；將氧化鉛粉末加入尿素?氯化咪唑類離子液體中，攪拌，氧化鉛粉末溶解在尿素?氯化咪唑類離子液體中且摩爾濃度為0.07～0.08mol/L；將電極插入已溶解了氧化鉛粉末的尿素?氯化咪唑類離子液體中中，進行電沉積，其中電沉積在恒定電位為?0.4～?1.0V vs.Ag，恒定電流密度為2～8mA/cm²的條件下進行。該方法采用氧化鉛作為原料，冶煉過程綠色潔凈，無三廢，且將尿素和氯化咪唑離子液體混合，降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，尤其涉及一種電沉積法制備金屬鉛的方法。

背景技術

鉛是產量僅次于鋁和銅的第三大有色金屬。工業鉛冶煉分為粗煉和精煉兩個步驟，鉛粗煉包括鉛精礦脫硫(方鉛礦-硫化鉛燒結焙燒，得到氧化鉛)、還原熔煉(焦炭還原氧化鉛，得到粗鉛)、渣鉛分離和粗鉛產出等過程，得到含鉛95％～98％的粗鉛。

然而，粗鉛火法冶煉工藝流程復雜，熔煉溫度高達1250℃，需要消耗大量電力和煤等能源資源，給生態環境帶來巨大的壓力。通過熔煉還原獲得的粗鉛中含有較多雜質，需通過火法精煉或者電解精煉將粗鉛進一步提純，其中電解精煉在含有H₂SiF₆和PbSiF₆的水溶液中進行，最終得到含鉛99.9％以上精鉛。此外，由于中小型企業的技術水平低、環保意識淡薄，違規排放含鉛廢水、廢氣和廢渣，加之政府監管力度不夠，依然發生了許多鉛污染事件。因此，發展鉛的綠色節能低耗低碳冶金工藝，找到一種低溫電解質電解制備金屬鉛具有重要意義。

水溶液中電沉積鉛一般以Pb(NO₃)₂為溶質，在堿性溶液(如NaOH溶液)或者硝酸鹽、鹵化鹽、醋酸鹽、甲烷磺酸鹽和氟硼酸鹽的溶液中進行，但是水溶液中電解過程難以避免析氫副反應的發生，電流效率低，且在基體上電沉積得到的金屬鉛并不光滑，為樹枝狀。有關離子液體電沉積金屬鉛的研究文獻報道很多。例如，Wang等人以PbCl₂為原料，在1-甲基-3-丁基氯化咪唑-氯化鋁中電沉積鉛；Katayama等人以Pb(TFSA)₂為原料，在25℃的BMPTFSA離子液體中電沉積鉛；Tsai等人以TeCl₄和PbCl₂為原料，在1-乙基-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽中電沉積Te、Pb和PbTe合金；Simons等人以Pb(NTf₂)₂為原料，在20℃的[C₂mim][NTf₂]離子液體中電沉積鉛。上述離子液體具有無味不燃，蒸汽壓低、可操作溫度范圍寬(-40～300℃)、電化學窗口寬(大于3V)、熱穩定性好等優點，可以避免水溶液中電沉積鉛出現的析氫副反應。

但是上述離子液體鉛電沉積使用的原料是PbCl₂、Pb(TFSA)₂和Pb(NTf₂)₂等，成本較高，而且電解過程陽極產生氯氣，需要增加尾氣回收裝置。另外，上述離子液體具有吸水性，價格較昂貴，阻礙了其在工業上的推廣應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有存在的技術問題，本發明提供一種電沉積法制備金屬鉛的方法，該方法中采用氧化鉛作為原料，電解過程陽極產生氧氣，無需增加尾氣回收裝置，且將尿素和氯化咪唑離子液體混合，降低了生產成本。

(二)技術方案

本發明提供一種電沉積法制備金屬鉛的方法，包括如下步驟：

S1、將尿素和氯化咪唑按摩爾比1.8～2.3：1混合，形成尿素-氯化咪唑類離子液體；