一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法

本发明属于硫化铅制备，具体涉及一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法。

背景技术：

1、硫化铅(pbs)由于较小的能带间隙(0.41ev，300k)和较大的激子半径(18nm)，呈现出独特的光学性质和电学性质，被广泛应用于红外探测器、光电化学电极等光电子器件以及太阳能电池等，同时由于pbs微粒显著的三阶非线性光学特性(是相同粒径gaas的30倍，cds的1000多倍)，可以预见其在高速光学开关方面也会有很广阔的应用前景。

2、在现有技术中，制备硫化铅的方法主要包括以下几种：一种是通过铅单质和硫单质直接化合生成硫化铅，但该方法需要纯度较高的硫单质和铅单质，增加成本；另一种是将硫的化合物和铅的化合物反应，包括水热法、溶剂热法、电子束辐射法、超声化学法、微波法等，这些合成方法需要表面活性剂、有机反应介质等控制条件合成，流程复杂，能耗高，对实验原料及实验环境要求也极高；第三种是从脆硫铅锑矿精矿中通过真空分解-分级冷凝法或真空热分解-真空蒸馏法得到硫化铅，如周正恩发表的“真空蒸馏从脆硫铅锑矿分离硫化铅和硫化锑的实验研究”(昆明理工大学，2019年4月)，然而无论是真空分解-分级冷凝法还是真空热分解-真空蒸馏法，获得的最终产品都是硫化铅和硫化锑，且使用矿石单一。而我国是铅产量大国，现有铅矿多为伴生矿或难选矿，利用率低，因此提高铅矿利用率并直接获得硫化铅(pbs)有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法。本发明提供的方法耗能低，可获得较高纯度的硫化铅，提高了复杂矿的利用率，推动了硫化铅的工业化生产。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法，包括以下步骤：

4、将复杂铅硫化矿进行真空蒸馏，得到粗硫化铅；所述真空蒸馏的温度为700～1200℃，时间为30～120min，真空度为1～10pa；

5、将所述粗硫化铅与碱性溶液混合进行碱浸，固液分离，得到硫化铅纯品。

6、优选地，所述真空蒸馏的升温程序包括：将复杂铅硫化矿置于真空炉内，打开循环水，开启真空泵抽真空，待真空度降到10～30pa，开始第一升温，待第一升温至200～300℃，进行第二升温，控制炉内压强在1～10pa条件下第二升温至真空蒸馏的温度；所述第一升温的速率为18～20℃/min；所述第二升温的速率为20～30℃/min。

7、优选地，所述碱性溶液中的碱性物质为naoh和na2s，所述碱性溶液中na2s的浓度为100～140g/l，naoh的浓度为20～50g/l。

8、优选地，所述粗硫化铅与碱性溶液的固液比为1g:2～5ml。

9、优选地，所述碱浸的温度为60～100℃，时间为30～120min。

10、优选地，所述碱浸在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为500～2000rpm。

11、优选地，所述碱浸前，还包括将所述粗硫化铅与碱性溶液的混合液进行浆化，所述浆化的时间为10～20min。

12、优选地，所述复杂铅硫化矿中铅含量为25～30wt％。

13、优选地，所述复杂铅硫化矿包括硫化铅、硫化锑和硫化铁；所述硫化锑、硫化铁和部分所述硫化铅以固溶体形式嵌合在一起，剩余所述硫化铅独立存在。

14、优选地，所述真空蒸馏前还包括对复杂铅硫化矿依次进行磨矿和压块，所述压块的成型压力为5～8mpa。

15、本发明提供了一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法，包括以下步骤：将复杂铅硫化矿进行真空蒸馏，得到粗硫化铅；所述真空蒸馏的温度为700～1200℃，时间为30～120min，真空度为1～10pa；将所述粗硫化铅与碱性溶液混合进行碱浸，固液分离，得到硫化铅纯品。本发明以复杂铅硫化矿为原料，在真空条件下，控制温度和加热时间，打破原有矿物中固溶体的结构，使硫化铅单独挥发出来，实现粗硫化铅的初步分离，再通过湿法浸出的方法获得较高纯度的硫化铅，使铅锑分离的更彻底。本发明采用真空蒸馏-碱性溶液浸出的方法，工艺流程简单、处理效率高，对环境友好，金属回收率高，耗能低，获得了较高纯度硫化铅，提高了复杂矿的利用率，推动了硫化铅的工业化生产。

16、实施例结果表明，本发明采用真空蒸馏-碱性溶液浸出的方法得到的硫化铅，其纯度为90～98％，其中sb含量在0.5～3wt％，表明本发明得到的硫化铅纯度高，实现了从复杂铅硫化矿中直接得到硫化铅产品。

技术特征：

1.一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空蒸馏的升温程序包括：将复杂铅硫化矿置于真空炉内，打开循环水，开启真空泵抽真空，待真空度降到10～30pa，开始第一升温，待第一升温至200～300℃，进行第二升温，控制炉内压强在1～10pa条件下第二升温至真空蒸馏的温度；所述第一升温的速率为18～20℃/min；所述第二升温的速率为20～30℃/min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液中的碱性物质为naoh和na2s，所述碱性溶液中na2s的浓度为100～140g/l，naoh的浓度为20～50g/l。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述粗硫化铅与碱性溶液的固液比为1g:2～5ml。

5.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述碱浸的温度为60～100℃，时间为30～120min。

6.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述碱浸在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为500～2000rpm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱浸前，还包括将所述粗硫化铅与碱性溶液的混合液进行浆化，所述浆化的时间为10～20min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复杂铅硫化矿中铅含量为25～30wt％。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述复杂铅硫化矿包括硫化铅、硫化锑和硫化铁；所述硫化锑、硫化铁和部分所述硫化铅以固溶体形式嵌合在一起，剩余所述硫化铅独立存在。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空蒸馏前还包括对复杂铅硫化矿依次进行磨矿和压块，所述压块的成型压力为5～8mpa。

技术总结
本发明提供了一种从复杂铅硫化矿中制备硫化铅的方法，属于硫化铅制备技术领域。本发明将所述复杂铅硫化矿进行真空蒸馏，得到粗硫化铅；所述真空蒸馏的温度为700～1200℃，时间为30～120min，真空度为1～10Pa；将所述粗硫化铅与碱性溶液混合进行碱浸，固液分离，得到硫化铅纯品。本发明在真空条件下，控制温度和加热时间，打破原有矿物中固溶体的结构，使硫化铅单独挥发出来，实现初步分离，再通过湿法浸出的方法获得较高纯度的硫化铅。实施例表明，本发明采用真空蒸馏‑碱性溶液浸出的方法得到的硫化铅，其纯度为90～98％，Sb含量在0.5～3％，硫化铅纯度高，实现了从复杂铅硫化矿中直接得到硫化铅。

技术研发人员：熊恒,杨欢,杨斌,徐宝强,蒋文龙,孔祥峰,杨佳,孔令鑫,李一夫,王飞,曲涛,查国正,田阳,陈秀敏,吴鉴,郁青春,孟朝松,卫晓辉,曾元淋,许长一
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15