堿浸—電解法從含鉛廢物和貧雜氧化鉛礦中提取鉛工藝及機(jī)理.pdf

1、在有色金屬冶煉等工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含鉛危險(xiǎn)廢物，不當(dāng)堆存于環(huán)境中將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重危害，但同時(shí)這些廢物也是可回收再生金屬的重要的二次資源，對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化與資源化處理，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作用重大。另外，我國(guó)氧化鉛礦儲(chǔ)量豐富，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，品位低，其選冶過(guò)程回收率較低，且使用大量的化學(xué)藥劑，由此帶來(lái)復(fù)雜嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)，傳統(tǒng)火法煉鉛過(guò)程中也存在鉛塵污染嚴(yán)重、對(duì)原料含鉛品位要求高的缺點(diǎn)。本文以含鉛廢物和貧雜氧化鉛礦為原

2、料，提出堿浸——溶液凈化——電解的濕法冶煉清潔生產(chǎn)工藝提取金屬鉛，并對(duì)該工藝的相關(guān)理論基礎(chǔ)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 鉛在NaOH溶液中選擇性浸出的可行性是該工藝的基礎(chǔ)，通過(guò)熱力學(xué)分析和溶解度實(shí)驗(yàn)。并繪制Pb-H20系、PbS-H20系、Pb-硫酸根-H20系、Pb-碳酸根-H20系的E-pH圖，得出結(jié)論：常溫下在5mol/LNaOH溶液中，鉛的溶解度為25.56g/L。PbO、PbS04和PbC03均可自發(fā)溶于強(qiáng)堿溶液中，但PbS卻不

3、溶。 在熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，研究了氧化鉛礦和含鉛廢物在NaOH溶液中的浸出動(dòng)力學(xué)。氧化鉛礦的浸出速率，在鉛浸出率較低的條件下，受NaOH溶液通過(guò)固體殘留物層的擴(kuò)散控制，而在浸出率較高的條件下，受表面化學(xué)反應(yīng)控制。含鉛煙塵比氧化鉛的浸出過(guò)程更加容易進(jìn)行，速率較快。確定了含鉛煙塵和氧化鉛礦在NaOH溶液中浸出的最佳工藝條件，并分析了雜質(zhì)金屬的浸出行為。 采用循環(huán)伏安法研究了鉛在NaoH溶液中的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，堿液中鉛

4、在陰極上為配合物直接得電子析出金屬鉛，電極反應(yīng)為準(zhǔn)可逆過(guò)程，鉛的析出受擴(kuò)散控制，擴(kuò)散系數(shù)為：1.15×10<'-6>cm2/S。鉛在陰極上的析出電位隨鉛濃度的降低，掃描速度、NaOH濃度和溫度的增加而負(fù)移。陽(yáng)極反應(yīng)主要為析氧的反應(yīng)，但電解液中的鉛會(huì)在陽(yáng)極被氧化生成Pb02、Pb304和PbO32，氧化速率隨鉛濃度和溫度的降低，NaOH濃度的增加而降低。 研究了鉛電積各工藝參數(shù)，包括鉛濃度、溫度、電流密度、NaOH濃度、極距、電

5、極材料等對(duì)電流效率和能耗的影響，得出了最佳的工藝條件。 計(jì)算了Zn、As、Sb、W、Cu和sn在堿液中析出的平衡電位，并采用循環(huán)伏安和整體電解的方法系統(tǒng)研究了溶液中存在的離子對(duì)鉛電積過(guò)程和工藝的影響，發(fā)現(xiàn)：溶液中即使存在較高濃度的鋅也不會(huì)對(duì)鉛電積過(guò)程造成影響，然而銅卻可優(yōu)先于鉛在陰極上首先析出，因此在電積鉛之前必須予以凈化處理。 對(duì)強(qiáng)堿浸出液中銅的凈化采用鉛粉置換的方法去除，研究了該方法的可行性并得到了最佳的置換凈化

6、工藝條件。 采用Na2S和CaO作為凈化劑去除溶液中的雜質(zhì)離子，結(jié)果表明Na2S可有效沉淀浸出液中的Cu和Cd，并可部分沉淀Mn，Zn，W，Sb，Sn等雜質(zhì)，但同時(shí)也使溶液中的鉛發(fā)生沉淀，加入CaO可共沉淀部分的sb和Sn。 在以上理論研究的基礎(chǔ)上，提出了利用氧化鉛礦和含鉛煙塵(渣)生產(chǎn)金屬鉛以及從含鉛鋅煙塵中綜合回收鉛和鋅的工藝流程。采用堿浸-凈化-電解工藝，利用氧化鉛礦和含鉛煙塵兩種原料進(jìn)行的提取鉛的實(shí)驗(yàn)均取得了