一种对铅锌尾矿进行铅锌复合提纯的湿化学方法

摘要

本发明提供了一种对铅锌尾矿进行铅锌复合提纯的湿化学方法，属于化工技术领域。工艺步骤为：将铅锌尾矿粉碎至粒度过75μm的筛；采用浓度为40～60％的硝酸酸洗，溶解金属离子，除去原矿中的SiO2及难熔硫化物；将上述酸洗后溶液滤出滤渣，加入氧化剂，将铁氧化，调pH值至5～5.5，过滤；将获得的溶液加入NaOH调节pH值至7～8，过滤，滤渣为提纯后的铅锌的氢氧化物沉淀；洗涤沉淀，然后置于坩埚中，在箱式炉中在700～850℃煅烧2～5小时。本发明的优点在于：铁与锌的浸出率高，工艺操作简单，成本低，对环境污染小，可作为PZN陶瓷材料的原料来源。

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别是提出了一种对铅锌尾矿进行铅锌复合提纯的湿化学方法。

背景技术

Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃(PZN)介电陶瓷材料具有介电系数高(数量级在10⁴以上)，温度稳定性好，烧结温度低，以及由“弥散相变”引起的较低电容温度变化率等诸多特性，在多层陶瓷电容器和电致伸缩器件等领域得到广泛的关注。另外，PZN材料具有很大的电致应变，很小的剩余极化和电致应变滞后，且响应快、回零性和重复性好等优点，是制造精密微位移器、致动器和智能器件的理想材料。

目前PZN陶瓷制备的原料中的铅和锌来源主要是纯的铅和锌的盐或氧化物。直接采用纯原料制备的材料性能好，无杂质，但原料中铅锌的盐均是通过铅锌冶金方法获得，传统上铅锌冶金的工艺过程是分别独立进行的，若能同时进行铅锌的复合提纯，不用实现铅锌的分离，这不仅使选冶成本降低，而且大幅度缩短选冶流程。且传统上铅锌冶金主要采用火法冶金，众所周知，火法冶金能耗大，且由于铅在高温下是容易挥发的物质，火法冶炼很容易导致铅的损失，不仅影响了铅的回收率，也会使操作人员铅中毒。虽然目前已有一些工厂采用锌的湿法冶金，但至今尚未找到一条理想的铅的湿法冶金方法，随着地球环境保护政策和工业卫生规范要求日趋严格，湿法炼铅的试验研究工作越来越受到重视。

利用酸碱中和的无机化学法是湿法冶金中的一种重要的方法，其原理是通过调节溶液的pH值分别沉淀所需金属氢氧化物。满足Pb²⁺、Zn²⁺沉淀的pH值相近，与两者沉淀pH值相近的离子有Cu²⁺和Fe²⁺，但在铅锌尾矿中仅含有微量或不含有Cu²⁺，并不会影响制备PZN材料的性能，另外在沉淀铅锌之前可以先将Fe²⁺氧化为三价铁离子，在pH值在5～5.3时，Fe³⁺已沉淀完全，而铅锌基本上尚未沉淀，因此这将使得Pb、Zn可与其他物质分离。

目前国内采用湿化学法处理铅锌矿的专利仅有一篇，为98112670.7公开的铅锌矿的全湿法预处理方法，其目的为分别获得铅和锌，并且在其除杂过程中控制pH值为4.1～5.2并不能将Fe(OH)₂完全沉淀，Fe²⁺与Fe(OH)₂的分界线是在pH＝6.6～9.15处，这将会夹杂在铅锌中一起沉淀，本实验在铅锌沉淀之前已将Fe²⁺氧化。此外，我们所发明的对铅锌尾矿进行铅锌复合提纯的一种湿化学方法与上述专利的浸取溶液的浓度及所用氧化剂，沉淀剂均不一样。

发明内容

本发明的目的在于：提出提供一种对铅锌尾矿进行铅锌复合提纯的湿化学方法，适用于PZN介电陶瓷所用复合原料的廉价制备方法，对铅锌尾矿采用湿化学法进行铅锌的复合提纯，降低原料的成本，并减少对环境的污染。

利用湿化学法进行铅锌的复合提纯，工艺步骤为：

a、粉碎：将铅锌尾矿粉碎至粒度过75μm的筛；

b、酸洗：采用浓度为40～60％的硝酸酸洗，目的是溶解金属离子，除去原矿中的SiO₂及难熔硫化物；

c、除铁：将上述酸洗后溶液滤出滤渣，加入氧化剂，将铁氧化，调pH值至5～5.5，过滤；

d、铅锌的复合提纯：将步骤2获得的溶液加入NaOH调节pH值至7～8，过滤，滤渣即为提纯后的铅锌的氢氧化物沉淀；

e、洗涤沉淀，然后置于坩埚中，在箱式炉中在700～850℃煅烧2～5小时。

在粉碎后，可在750～850℃保温1～5小时条件下进行除硫，或不进行煅烧直接酸洗。

本发明提出的方法具有如下优点：

(1)铁与锌的浸出率高。对几种溶液过滤前后的离子浓度进行原子光谱分析，结果显示铁的浸出率达到85.9％，锌的浸出率达到98.8％，浸出的铁渣可以进行再提纯制备磁性材料。

(2)铅锌复合提纯产物较纯。通过XRD分析，产物中的物相只发现有ZnO、PbO。

(3)工艺操作简单，成本低，对环境污染小，可作为PZN陶瓷材料的原料来源。

附图说明

图1是本发明提纯方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过对实施例的描述来介绍本发明的具体实施方式。

实施例1：

本实施例采用中国湖南某处铅锌尾矿石，下表为矿物的能谱分析：

  元素  Mg  Al  Si  S  Ca  Fe  Zn  Pb  质量百分含量  2.3015  1.8255  3.9436  5.4225  50.257  18.330  3.2476  14.671

根据物相分析结果将C、O、H代入与以上元素组合，得到ZnO与PbO总量占原矿的9.23％。将铅锌尾矿粉碎至粒径小于75μm，取出经粉碎的矿石10克，在800℃下煅烧3小时除硫，加入过量浓硝酸溶解，滤出不溶物，在滤液中加入过量的高锰酸钾，调节pH值至5.2，再次过滤，调节所得滤液的pH值至7.4，过滤，将此滤渣在炉中800℃下煅烧3小时，得到0.422g最终产物。产物中主要物相为ZnO和PbO，产率接近45.8％。

实施例2：

采用实施例1中所用矿石，将铅锌尾矿粉碎至粒径小于76μm，取出经粉碎的矿石20克，不经过煅烧直接加入过量浓硝酸溶解，滤出不溶物，在滤液中加入过量的高锰酸钾，调节pH值至5.4，再次过滤，调节所得滤液的pH值至7.8，过滤，将此滤渣在炉中700℃下煅烧2小时，得到最终产物1.246g。产物中主要物相为ZnO和PbO，产率接近67.5％。