一种用锯末为还原剂的氯化铅低温熔炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产粗铅的方法，特别是涉及一种采用生物质锯末为还原剂的氯化铅低温熔炼方法，属于铅冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]硫化铅精矿是炼铅的主要矿物原料，其冶炼方法有火法和湿法两种。目前，国内外主要采用火法冶金技术从硫化铅精矿中提取金属铅，湿法炼铅尚处于试验研究阶段。与火法炼铅工艺相比，湿法处理硫化铅精矿工艺在不产生SO2气体、能处理复杂硫化矿及低品位硫化铅精矿等方面具有明显优势。湿法处理硫化铅精矿的一个重要途径是首先通过氯化浸出将硫化铅精矿中的硫氧化成单质硫，将铅转变成固体氯化铅作为中间产品，然后从氯化铅中提取和回收铅。从氯化铅中提取和回收铅的前期研究主要有以下几种:(1)氯化铅熔盐电解法；(2)无隔膜氯化铅水溶液电解法；(3)使用阴离子膜的氯化铅水溶液电解法；(4)使用阳离子膜的氯化铅水溶液电解法等。在上述方案中，(I)和(2)两种方法在阳极上析出氯气，极易造成氯气逸出和泄漏，恶化作业条件，造成环境污染；(3)和(4)两种方法存在离子膜性能差，寿命短，生产成本高，过程不好控制等问题。
[0003]针对上述氯化铅电解工艺存在的问题，人们也在探求用火法冶金工艺从氯化铅中回收铅的方法。二十世纪八十年代，中国赣州冶炼厂对炼铋过程中产出的氯化铅渣进行了火法工艺研究。研究使用的氯化铅渣含铅65%以上，化学成分与浸出过程产出的氯化铅相似。试验采用的方法是煤粉作还原剂的反射炉还原熔炼工艺。试验条件和过程:在氯化铅渣:石灰石:煤粉=100: (45?50):6的配比条件下，将炉料首先在800°C左右焖烧0.5?I小时；然后升温到950°C，直至炉料反应接近完全；最后继续升温至1300°C。试验结果表明，铅的直收率达到90%。该试验方案存在以下不足:熔炼过程采用石灰石作为熔剂，采用粉煤作为还原剂，导致炉渣熔点高，渣量大，熔炼温度高，铅挥发量大和铅回收率低等。
[0004]公开(公告)号为101818259A的中国专利提出了一种氯化铅渣火法炼铅工艺。该工艺按如下步骤进行:(I)首先将氯化铅渣、石灰和碳粉按1:0.3:0.06的比例混合后加入反应炉内，在反应炉内进行低温熔炼，熔炼温度为400?500°C,反应生成氣氧化铅熔液和氯化钙熔渣；(2)氢氧化铅熔液和氯化钙熔渣随即流到反应炉的高温区，高温区炉温控制为750?800°C，氢氧化铅脱水为氧化铅，氧化铅与碳反应，生成铅和二氧化碳。上述公开专利方法有以下不足:低温区熔炼温度为400?500°C，在此温度下产出的氯化钙(熔点为784°C)不能熔化，高温区炉温控制为750?800°C，氯化钙刚刚熔化，但燃料和还原剂中的灰分及氯化铅渣带入的杂质均不能熔化，还原熔炼效果较差；由氯化钙、灰分和杂质组成的炉渣含铅高，导致铅回收率低，且下一步处理困难。
[0005]本申请人曾于2009年开发“一种固体氯化铅直接低温熔炼生产粗铅的方法”，见公开号为CN101613806的发明专利申请。该方法以焦油为燃料，采用粉煤或焦炭粉为还原剂，用碳酸钙为熔剂，技术方案包括以下几个步骤:(1)首先将固体氯化铅与熔剂和还原剂按50:18:3的比例进行混合；(2)将混合物料加入回转短窑进行低温熔炼，熔炼温度为850°C?920°C，熔炼时间为30min?50min ；(3)将熔炼炉渣和烟尘在常温下进行水浸，浸出液固比为1:2?4，浸出时间为Ih?2h，浸出渣待处理，浸出液用于结晶氯化钙。熔炼结果:粗铅直收率大于90%，粗铅含铅大于95%，熔炼渣率30%左右，渣含铅44%左右。该方法的不足表现在以下方面:碳酸钙在熔炼过程中分解会导致能耗增加；熔剂和还原剂带入的杂质和灰分进入炉渣，导致炉渣熔点升高，渣中铅含量较高且不好处理。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服目前已开发研究的氯化铅湿法处理工艺的不足，并针对火法处理工艺存在的问题，提出一种用锯末进行氯化铅还原熔炼生产粗铅的新方法。
[0007]本发明给出的技术解决方案:这种用锯末为还原剂的氯化铅低温熔炼方法，其特点是有以下步骤。
[0008](I)首先将氯化铅与石灰、锯末按质量比20:4.7?5.9:1.4?1.6比例混合，然后将混合后的炉料加入电炉中，在850°C?900°C下还原熔炼30min?50min，产出粗铅、炉渣、烟尘和烟气。
[0009](2)将炉渣破碎至5mm?10mm，与烟尘一起进行常温水浸出。炉渣和烟尘水浸出固液比=1:2?4 (质量体积比)，浸出时间Ih?2h，液固分离得到浸出液和浸出渣。含CaCl2浸出液用于再生盐酸，同时生产副产品石膏；浸出渣的主要成分为碱式氯化铅(Pb(OH)Cl)，少量的氯化铅(PbCl2)、氧化铅(PbO)和Ca(OH) 2，返回氯化铅还原熔炼工序。
[0010]本发明提出的氯化铅还原过程在电炉中进行，用石灰作为熔剂，用锯末作为还原剂。还原过程的主要化学反应为:
PbCl2+ CaO + C = Pb + CaCl2 + COPbCl2+ CaO + CO = Pb + CaCl2 + CO2CO2 + C = 2C0。
[0011]与现有技术相比，本发明用锯末进行氯化铅还原熔炼生产粗铅方法的有益效果是。
[0012]( DPbCl2还原过程产出金属铅的熔点为327.4°C，炉渣CaCl2的熔点为782°C，可实现低温(850°C?90(TC)熔炼。低温熔炼过程不仅能耗低，而且铅的挥发量少。铅及其化合物在900°C以上时挥发量显著增加。铅的挥发量少导致冶炼过程烟尘率低，烟气量少，铅排放量少。
[0013](2) PbCl2还原熔炼过程在电炉中进行，不使用化石类燃料。电是清洁能源，不会对金属铅和炉渣产生污染。
[0014](3) PbCl2还原熔炼过程使用的锯末属于生物质还原剂,灰分和硫含量极低。在还原过程中锯末只生成一氧化碳或二氧化碳，不会对金属铅和炉渣产生污染，熔炼炉渣主要是氯化钙，熔炼过程不产生外排含铅废渣。
[0015](4)像锯末这样的生物质在生长过程吸收CO2的量和反应过程生成的CO2的量基本一样，所以被称之为碳中性物质。
具体实施方案
[0016]现结合实施案例，对本发明的技术方案做详细介绍。
[0017]实施例1。
[0018]首先将氯化铅与石灰、锯末按质量比20:4.7:1.5混合，然后将混合后的炉料加入电炉中，在860°C下还原熔炼45min，产出粗铅、炉渣、烟尘和烟气。将炉渣破碎至7mm，与烟尘一起进行常温水浸出。炉渣和烟尘水浸出固液比=1:2(质量体积比)，浸出时间为1.5h，液固分离得到CaCl2浸出液和含铅浸出渣。浸出液、浸出渣待处理。
[0019]结果:
熔炼铅直收率 96.01%
粗铅含铅 98.02%
烟尘率 0.95%
炉渣率 30.46%
浸出渣率(按总投入量计) 2.05%。
[0020]实施例2。
[0021]首先将氯化铅与生石灰、锯末按质量比20:4.8:1.55混合，然后将混合后的炉料加入电炉中，在880°C下还原熔炼30min，产出粗铅、炉渣、烟尘和烟气。将炉渣破碎至5mm，与烟尘一起进行常温水浸出。炉渣和烟尘水浸出固液比=1:3 (质量体积比)，浸出时间为2h，液固分离得到CaCl2-出液和含铅浸出渣。浸出液、浸出渣待处理。
[0022]结果:
熔炼铅直收率 96.06%
粗铅含铅 98.08%
烟尘率 0.96%
炉渣率 30.42%
浸出渣率(按总投入量计) 1.98%。
[0023]实施例3。
[0024]首先将氯化铅与生石灰、锯末按质量比20:4.8:1.6混合，然后将混合后的炉料加入电炉中，在900°C下还原熔炼50min，产出粗铅、炉渣、烟尘和烟气。将炉渣破碎至10mm，与烟尘一起进行常温水浸出。炉渣和烟尘水浸出固液比=1:3 (质量体积比)，浸出时间为2h，液固分离得到CaCl2-出液和含铅浸出渣。浸出液、浸出渣待处理。
[0025]结果:
熔炼铅直收率 96.09%
粗铅含铅 98.15%
烟尘率 1.03%
炉渣率 30.33%
浸出渣率(按总投入量计) 1.94%。
[0026]实施例4。
[0027]首先将氯化铅与生石灰、锯末按质量比