铅是粗铋中的主要杂质,采用氯化精炼法除铅产出的氯化铅渣含铅在70%左右,对其处理一般有三条途径:还原熔炼成粗铅;生产三盐基硫酸铅;湿法生产黄丹。
一、氯化铅渣的还原熔炼
(一)工艺流程。如图1。
图1 氯化铅渣还原熔炼工艺流程
(二)主要技术条件。配料时,将氯化铅渣破碎至小于10毫米,配入渣量40%~50%的石灰石和6%的还原煤粉,装入反射炉内进行还原熔炼,炉内发生如下反应:
PbCl2+CaCO3+C=Pb+CaCl2+CO2+CO
PbCl2+CaCO3+CO=Pb+CaCl2+2CO2
升温至950℃左右,待反应完成后再升温至1250℃左右,高温沉淀4小时以上,至渣含铅在1%以下。产出粗铅与氯化钙渣。粗铅含铅97%~98%,可直接送铅电解精炼,氯化钙渣可用来制粗CaCI2,作氧化剂或合成白钨用。
(三)主要设备。颚式破碎机一台;球磨机一台;5米2反射炉一台;浸出罐,浓缩罐各一个、采用夹套式搪瓷反应釜;转筒式干燥机一台。
二、湿法生产黄丹
(一)工艺流程。如图2所示。包括浸出、净化、结晶、转化、烘干等工序。
图2 氯化铅渣湿法生产黄丹流程
(二)主要技术条件。浸出:氯化铅渣经球磨后,用饱和食盐水浸出,液固比10∶1,浸出温度109℃,浸出液pH3~5,浸出液含铅高于65克/升。
净化除铜:加Na2S或海绵铅除铜,液温为90℃,除铜后液含铜低于0.001克/升。
净化除铁:加双氧水或次氯酸钠除铁(次氯酸钠用氯气通入30%液碱中制得),除铁后液含铁低于0.0001克/升。
冷却结晶:采用夹套式循环冷水冷却,机械搅拌,利用氯化铅在氯化钠溶液中溶解度随温度下降而降低,使PbCl2晶体析出。母液再返回浸出。
转化:PbCl2结晶用蒸馏水洗涤后加入30%的液碱中。其反应为:
PbCl2+2NaOH=PbO+2NaCl+H2O
所用工业液碱先用MgCl2除铁,一般每吨液碱加MgCl2 1~5千克,除铁后液碱加热至95℃,供转化用,保持转化后液含NaOH不小于2.5N,以免生成其它碱式铅盐。
洗涤干燥:含碱的PbO用离心机过滤,滤后母液浓缩成30%的液碱,返回转化用。PbO结晶用热蒸馏水洗至pH为8,用蒸汽间接加热至105℃,烘干过筛包装,即为成品黄丹。
(三)主要设备。球磨机一台:浸出罐,除铜罐、除铁罐,冷却罐,转化罐各一个,采用夹套式搪瓷反应釜;离心过滤机一台;转筒式烘干机一台;贮液槽与泵若干。
(四)产品用途。黄丹在油漆中作催干剂:陶瓷工业作釉料;用于生产光学玻璃、光导纤维、电子真空玻璃等含铅玻璃;还可制硝酸铅,醋酸铅,作铅铬黄料;并用于蓄电池工业。
(五)产出质量(%)。一级品含PbO不低于99,金属铅不高于0.1,PbO2不高于0.2,硝酸不溶物不高于0.2,筛余物(-200日)不高于0.2;二级品含PbO不低于97,Pb不高于0.3,PbO2不高于0.5,硝酸不溶物不高于0.5,筛余物(-200目)不高于0.5。
三、生产三盐基硫酸铅
(一)生产流程。如图3。
图3 PbCl3渣生产三盐工艺流程图
(二)主要技术条件。将氯化铅渣球磨至-20目浸出,浸出液成分:NaCl3 20~340克/升,HCl 10~15克/升;液固比8∶1;浸出温度高于90℃;机械搅拌;浸出时间2小时;过滤温度高于60℃。
稀释结晶;用水稀释一倍,pH为1~3;稀释沉淀时间24小时:室温冷却,PbCl2结晶用水洗至洗水pH为5左右,稀释液中和浓缩后返回浸出。
碳酸转化:将相当于PhCl2结晶量40~45%的纯碱在80℃热水中溶化,搅拌中慢慢加入氯化铅结晶进行转化,液固比2∶1,转化温度100℃以上,转化时间约2.5小时,水洗至中性,过滤得碳酸铅。
硝酸溶解:用3倍水稀释硝酸,搅拌中将浆化的碳酸铅慢慢加入,完全溶解至无碳酸铅。
硫酸转化:加入稀释一倍的稀硫酸,硫酸用量稍低于计算值,转化为PbSO4后水洗去游离酸根,直至pH为7时停洗。
固碱转化:将PbSO4浆化成液固比2.5∶1,搅拌下加入40~50%的NaOH,加完碱后搅拌3小时以上,NaOH用量控制在按分析SO3达7.5%~8.5%。
三盐调整:在固碱转化中,产品可能含SO3过低或过高,所以还需要进一步调整;当SO3过低时,再加入硫酸,当SO3过高时,加入NaoH,调整产出合格产品。经离心过滤,蒸馏水洗涤除尽硫酸根,然后在150~250℃烘箱内烘干,经风磨机粉碎后,真空吸滤包装。
(三)主要设备。球磨机一台;浸出罐、稀释罐、碳酸转化罐、硝酸溶解罐、硫酸转化罐、固碱转化罐各一个,采用夹套式搪瓷反应釜,机械搅拌;离心机二台;烘箱一台;风磨机一台。
(四)产品用途。主要用作聚氯乙烯塑料、电气绝缘材料和人造革的热稳定剂。
(五)产品质量(%)。PbO 89±1,SO3 8±0.5,水分不高于0.4,细度(-200目)99.5以上,外观为白色粉末。