[发明专利]一种基于自蔓延反应处理硫化铅精矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，特别是涉及采用自蔓延反应绿色、快速、低能耗处理硫化铅精矿并分离制备氧化铅的方法。

背景技术

铅矿物原料分为硫化矿和氧化矿两种，硫化矿中的铅矿物主要是方铅矿(PbS)，硫化铅矿石当今炼铅的主要原料。硫化铅精矿主要成分一般为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％。从硫化铅精矿中提取铅的方法主要有两种，即火法炼铅和湿法炼铅。目前，湿法炼铅仍处于研究阶段，主要采用氧化浸出法，只用于小规模生产，当代工业生产铅的方法几乎全部采用火法炼铅。

火法炼铅方法包括传统的烧结焙烧-鼓风炉熔炼流程、直接炼铅工艺以及沉淀熔炼法，其中前两种方法属于氧化还原熔炼范畴，后者是置换反应过程。氧化还原熔炼(专利申请201110219664.3)包括硫化铅精矿中硫化铅及其他硫化物的高温氧化生成氧化物和采用合适的还原剂(如焦炭)将氧化铅还原成金属铅收集两个步骤。目前火法炼铅普遍采用传统的烧结焙烧-鼓风炉熔炼流程，该工艺占世界产铅量的85％以上。该法处理量大，生产过程稳定，但存在能耗高、返料量大、二氧化硫捕集回收困难、铅蒸气和含铅粉尘污染环境、劳动条件差等问题。直接炼铅法是利用硫化铅精矿迅速氧化放出大量的热，使炉料内各组分之间顺势完成所有的冶金反应，过程反应热得到充分利用，冶金炉是密闭的，使用富氧或纯氧冶炼，产出高浓度二氧化硫烟气以制酸。该法虽提高了硫的回收和捕集程度，但同样存在工艺流程复杂、含铅粉尘污染、设备庞大、投资较大等问题。随着高品位铅矿产资源的逐渐枯竭、世界各国对铅污染的高度重视及清洁生产和循环经济的发展，高能耗、高污染的火法炼铅技术在世界各国已开始受到限制。同时，硫化铅精矿的氧化还原熔炼时一个耗碳行业，降低能成本与减低碳排放的要求对铅冶炼提出严格挑战，急需开发低能耗、高效率、环境友好型硫化铅精矿冶炼技术。

本发明应用了自蔓延反应技术，水浸除杂，碱浸提铅。避免了现有火法湿法工艺带来的高温、高压、高酸等高能耗、高成本、工序复杂等问题，自蔓延反应速度极快，产物稳定，避免了二氧化硫等含硫有毒气体的产生，实现了清洁无污染，应用水进行除杂，碱浸提铅，克服了硫化铅精矿高温高压湿法浸出工艺带来的环境、能耗、设备等问题，具有良好的环境经济效益。本发明具有工艺简单易行，所用原料和设备常见易获取且廉价，能耗低，绿色无污染。

发明内容

本发明目的是解决现有湿法及火法铅冶金过程中带来的高能耗、高成本、高投入、高污染、工艺复杂冗长等问题。为此，本发明是公开一种低耗能、无污染、工艺简单、成本低廉的常温常压条件下处理硫化铅精矿的方法。

本发明经研究发现：硫化铅与过氧化钠混合后经引燃后会发生自蔓延反应，反应生成铅酸盐，而-2价的硫在自蔓延高温反应中转化为硫酸钠。依据以上发现，本发明工艺应用自蔓延反应技术，使硫化铅与过氧化钠的氧化还原反应依靠自身化学能进行，无需外接提供附加能量，实现低能耗、高效快速处理硫化铅精矿，同时避免SOx污染气体的产生，彻底解决现有焙烧技术带来的烟气处理处置和环境污染问题；采用水浸除杂，碱浸提铅，工艺过程更具有快速、廉价、高效、低能耗、无污染等优势。

本发明所述的一种基于自蔓延反应处理硫化铅精矿的方法如下：

步骤一：自蔓延反应

将选矿后的硫化铅精矿粉充分干燥后破碎细磨，矿粉粒度30～200微米，优选74微米。然后将矿粉与过氧化钠粉充分搅拌混合均匀，压实，置于耐高温反应容器中。采用化学点火、燃烧波点火、激光点火、热爆点火或微波点火等方法中的一种或几种引燃方法引发自蔓延反应。反应一经引燃将以燃烧波形式自发进行，无需提供附加能量，直至反应结束。

特别的，硫化铅精矿粉与过氧化钠质量比为1:1～1:5，要求在干燥环境中进行物料混合及压实工序。

PbS+Na₂O₂→Na_xPbO_y+Na₂SO₄

步骤二：水浸除杂