一种在低温熔盐中淀粉还原氧化铅的方法技术

一种在低温熔盐中淀粉还原氧化铅的方法，氧化铅与淀粉混合制粒并烘干后在低温熔盐中还原熔炼产出金属铅，本发明专利技术的实质是在低温熔盐中用淀粉还原氧化铅，大幅度降低了还原熔炼的能耗，还原熔炼温度降低至600～750℃；同时将氧化铅与淀粉混合制粒并烘干后加入低温熔盐，有效防止了淀粉的燃烧损失，大幅度提高了淀粉的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种在低温熔盐中淀粉还原氧化铅的方法
本专利技术涉及有色冶金领域中铅冶金过程，特别是在低温熔盐中还原氧化铅的火法冶金方法。
技术介绍
铅是银白色重有色金属，基于特殊的物理化学性质，铅主要被用于制造合金，其中铅酸蓄电池是最主要的消费领域，其占全球总铅消耗量的80.0%以上。我国是世界上最大的铅酸蓄电池制造国、消费国和出口国，铅酸蓄电池的大量使用势必会产生相当数量的废铅酸蓄电池，使得废旧铅酸蓄电池已经变成最重要的铅再生资源（代少振等.废铅酸蓄电池回收技术现状[J].世界有色金属,2015,9,15-17.）。根据国家统计局和中国有色金属工业协会数据，2014年中国精炼铅产量达到421.8万吨，其中再生铅产量为160.0万吨，占全年铅产量的37.9%，并有进一步增加的趋势。废铅酸蓄电池的回收利用过程通常是先拆解后再分别回收（高倩等.废旧铅酸蓄电池破碎分选系统研究与探讨[J].蓄电池,2013,50(1),3-7），拆解产物有四种，一是废电解液，成分为硫酸溶液，通常送废水处理；二是板栅，主要成分为铅锑合金，通常重新熔铸成合金；三是塑料，通常返回塑料厂家重新利用；四是废铅膏，主要成分为硫酸铅和铅氧化物，通常用于炼铅原料，这四种产物的重量分别占蓄电池总重量的10-20%、20-30%、10-15%和35-50%。废铅膏的成分由于电池生产厂家不同和报废程度差异，各组分含量有所波动，分别为PbSO4(40-60%)、PbO2(25-35%)、PbO(5-10%)和Pb(1-5%)及少量Sb(0.5%)。由于废铅膏中含有大量的硫酸铅和铅多种价态氧化物，处理难度大，使其成为废铅酸蓄电池回收利用的瓶颈。废铅膏处理分为火法工艺和湿法工艺，这两种工艺通常都是以阴极铅为目标产物，各有利弊，其中火法工艺获得了广泛应用。而近些年材料冶金思路被提出，即绕开废铅膏制备阴极铅的过程，直接用废铅膏制备铅酸蓄电池用的铅粉，研究仍处于研究阶段。火法工艺是废铅膏经过还原熔炼得到粗铅，然后电解精炼产出阴极铅，有单独熔炼和混合熔炼两类。（李卫锋等.废铅酸蓄电池前再生技术现状及进展[J].中国有色冶金,2011,(6):53-57.），单独熔炼法是指废铅膏直接在反射炉、鼓风炉、短窑、底吹炉和侧吹炉等熔炼炉中还原熔炼，熔炼烟气经过淋洗后排放，具有流程短的优点并获得广泛应用，但存在熔炼能耗高、高温铅粉尘危害和烟气污染治理难度大等缺点，普遍认为这是由于废铅膏中硫酸铅的存在引起的。为了消除硫酸铅的不良影响，研究人员提出间接单独熔炼方法，即废铅膏首先经过预处理以脱除硫酸根，然后脱硫产物再用焦炭或粉煤还原熔炼产出粗铅，预处理过程虽然有效地改善了后续熔炼过程，但是存在的脱硫不彻底和生产成本高等缺点往往限制了间接单独熔炼方法的推广。混合熔炼方法是将废铅膏与铅精矿搭配后熔炼，利用铅精矿的化学反应热，使两者同步熔炼产出粗铅。该方法在原生铅冶炼厂获得了广泛应用，表面上解决了废铅膏熔炼过程对温度和尾气治理的要求，但是将杂质含量低的高品位铅膏与铅精矿混合熔炼，产出的粗铅质量差，增加了提纯的难度。故混合熔炼过工艺只是巧妙地将问题隐藏了起来。为了克服火法工艺处理的缺点，研究人员开发了废铅膏的湿法处理工艺，即废铅膏通过固相电解或湿法溶解后电积产出阴极铅，主要包括固相电解工艺、浸出-电积工艺和转化-浸出-电积工艺三类（杨家宽等.废铅酸电池铅膏回收技术的研究进展[J].现代化工,2009,29(3):32-37.）。固相电解工艺是将废铅膏涂布于阴极板上并在碱性体系隔膜电解产出阴极铅。浸出-电积工艺是将废铅膏浸出并电积产出阴极铅，废铅膏直接浸出过程通常使用能与铅形成配合物的醋酸、氢氧化钠、铵盐、氯化物和碱性有机物等试剂。转化-浸出-电积工艺则是废铅膏转化脱硫后再经过浸出并电积产出阴极铅，该工艺注重废铅膏中铅的提取效率和溶液再生等方面，所以浸出和电积通常在HBF4或H2SiF6体系进行，但不同工艺对转化脱硫过程略有不同。为了进一步规范铅酸蓄电池的回收体系和处理技术，近些年我国相继出台了一系列文件以保证铅酸蓄电池回收的有序发展。2009年环保部发布《废铅酸蓄电池处理污染控制技术规范》(2009年第71号)，对废铅酸蓄电池的收集、运输、贮存和工艺过程污染控制都进行了详细规定。2011年环保部发文《关于加强铅酸蓄电池极再生铅行业污染防治工作的通知》，切实加强了铅蓄电池生产与回收以及再生铅行业的污染防治工作管理。2012年8月，工信部与环保部联合制定了《再生铅行业准入条件》，对废铅膏处理工艺提出了更加明确的要求，“对分选出的铅膏必须进行脱硫预处理或送硫化铅精矿冶炼厂合并处理，脱硫母液必须进行处理并回收副产品……，再生铅企业应采用密闭熔炼、低温连续熔炼、新型节能环保熔炼炉等先进工艺及设备”。目前废铅膏火法和湿法回收工艺的目的都是将废铅膏制备成金属铅，然后再采用球磨法或气相氧化法制备出铅酸蓄电池制造用铅粉，为了减少能源消耗，研究人员提出用废铅膏直接制备铅酸蓄电池用氧化铅粉的材料冶金工艺，即废铅膏经过预处理产出中间前驱体，中间前驱体再焙烧产出铅粉，研究较多的有柠檬酸铅、碳酸铅和草酸铅等中间产物。废铅膏回收工艺正在向可持续、环境友好、低消耗和高质量的方向发展，借鉴铝冶炼工业由铝土矿到氧化铝再到金属铝的工艺思路，专利ZL201610501929.1提出一种基于水热还原转化的废铅膏低温还原清洁炼铅工艺（刘伟锋等.一种废铅膏水热还原转化及低温还原熔炼的方法,ZL201610501929.1,授权日:2017-12-12.），即废铅膏在碱和还原剂同时存在下水热处理，使硫酸铅和二氧化铅均转化为氧化铅，最后将氧化铅还原熔炼为金属铅，加热烟气直接排放，熔炼烟气冷却收尘后达标排放。但是该专利存在一些问题，氧化铅直接还原熔炼过程熔炼温度800～850℃，存在还原温度高和试剂消耗量大的缺点，基于此我们提出在低温熔盐中采用淀粉将氧化铅还原为金属铅的方法。
技术实现思路
为了克服传统氧化铅还原熔炼方法的不足，本专利技术提供一种在低温熔盐中采用淀粉将氧化铅还原为金属铅，且能耗低和环境污染小的火法冶金方法。为达到上述目的本专利技术采用的技术方案是：氧化铅与淀粉混合制粒并烘干后在低温熔盐中还原熔炼产出金属铅，首先，将将碳酸钠、氧化硼和氧化铅充分混合后升温熔化制备低温熔盐，其次，将氧化铅与淀粉混合制粒后烘干，最后将成品粒料加入低温熔盐中还原熔炼产出金属铅。本技术方案的实质是在低温熔盐中用淀粉还原氧化铅，不仅有效降低了还原熔炼的温度，而且防止了高温挥发并改善了操作环境，实现了清洁炼铅的目的。具体的工艺过程和参数如下：1、混合制粒干燥将氧化铅与淀粉混合后制粒并烘干；将氧化铅与淀粉按质量比18～25/1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为5～30r/min，副轴搅拌速度为30～120r/min，保持混合时间30～120min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，要求粒料粒度控制在5～15mm，粒料再在温度110～120℃干燥后的成品粒料备用。2、低温熔盐制备将碳酸钠、氧化硼和氧化铅充分混合后熔化；将氧化铅与碳酸钠和氧化硼混合，要求控制Na2O/PbO质量比和B2O3/PbO质量比分别为2～8/1和2～8/1，将上述混合物料加入到不锈钢坩埚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在低温熔盐中淀粉还原氧化铅的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）混合制粒干燥将氧化铅与淀粉按质量比18～25：1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为5～30r/min，副轴搅拌速度为30～120r/min，保持混合时间30～120min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，粒料粒度控制在5～15mm，粒料再在温度110～120℃干燥后的成品粒料备用；（2）低温熔盐制备将氧化铅与碳酸钠和氧化硼混合，要求控制Na2O/PbO质量比和B2O3/PbO质量比分别为2～8：1和2～8：1，将上述混合物料加入到不锈钢坩埚中，加热升高温度至600～750℃熔化，保证搅拌速度为1～20r/min继续反应30～90min，低温熔盐制备完成后继续保温备用；（3）低温熔盐还原将成品粒料持续加入到上述低温熔盐中，控制低温熔盐温度为600～750℃和搅拌速度为15～60r/min，液态金属铅连续排出熔炼锅后浇铸成铅锭，低温熔盐继续使用。

【技术特征摘要】
1.一种在低温熔盐中淀粉还原氧化铅的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）混合制粒干燥将氧化铅与淀粉按质量比18～25：1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为5～30r/min，副轴搅拌速度为30～120r/min，保持混合时间30～120min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，粒料粒度控制在5～15mm，粒料再在温度110～120℃干燥后的成品粒料备用；（2）低温熔盐制备将氧化铅与碳酸钠和氧化硼混合，要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟锋，唐攒浪，刘亮强，谢博毅，陈霖，张杜超，杨天足，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43