隋曉麗

（山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺(tái) 264004）

1 鉛的性質(zhì)與用途

鉛是屬于藍(lán)灰色金屬，切口面具有金屬光澤。其結(jié)晶結(jié)構(gòu)屬于等袖晶系。純鉛是屬于重金屬當(dāng)中質(zhì)地最為柔軟的金屬，其莫氏硬度為1.5。原子量為207.2，鉛的密度很大，不同學(xué)者測(cè)定固體鉛的密度為11.273g.cm-3～11.48g.cm-3，其熔點(diǎn)為327.5℃；沸點(diǎn)一般認(rèn)為是1525℃的居多。

鉛作為有色金屬之一，其對(duì)人類的文明建設(shè)與社會(huì)發(fā)展做出了有效推動(dòng)力。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，消耗的金屬材料，鉛位居第四位，僅次于銅、鋅以及鋁，成為工業(yè)發(fā)展的重要金屬之一。鉛可以用于金屬、合金或者化合形式，投入到企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中[1]。鉛合金制成品，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中主要消耗材料，在鉛基合金生產(chǎn)中，蓄電池工業(yè)用鉛量最大，全世界的50%以上的鉛，都用于蓄電池生產(chǎn)。由于多種材料的添加劑與增強(qiáng)劑，例如，汽油防爆、辛烷等，導(dǎo)致鉛每年都在逐年縮減。在建筑行業(yè)當(dāng)中，鉛板用于作為隔音材料，應(yīng)用其中，近年來(lái)建設(shè)工程的屋頂、擋板、管道和填料方面用鉛頻率逐年下降。在X射線室，鉛化玻璃板和壁板還在廣泛應(yīng)用，錢(qián)具有阻尼性，建筑工程施工企業(yè)應(yīng)用到防震與減震器中。鉛的化學(xué)性較為穩(wěn)定，其抗酸堿能力極強(qiáng)，在很多的工業(yè)化學(xué)當(dāng)中，都起到了重要作用，例如，防止泄露、防止腐蝕以及對(duì)溶液的儲(chǔ)存。同時(shí)，在電纜外保護(hù)套中，也起到了防腐蝕的作用。

2 硫酸法浸出鉛的實(shí)驗(yàn)方法

2.1 濕法煉鉛

現(xiàn)代的鉛煉制法以濕法為主，其主要煉制途徑有三種，分別為：（1）硫化鉛礦直接還原成金屬鉛即電解。

（2）硫化鉛礦的非氧化浸出，一般在鹽酸溶液中進(jìn)行。

（3）硫化鉛礦的氧化浸出，可以是電解氧化也可以是氧化劑氧化。

我們嘗試的是硫酸浸出法：

PbS+H2SO4=PbSO4+H2S

2.2 硫酸法浸出的鉛實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程

在托盤(pán)天平稱取一定量的鉛精礦，放到500ml的燒杯中，加入一定量的硫酸溶液，將其置于在恒溫槽中，并進(jìn)行加熱攪拌，使混合的液漿變成微黃，在進(jìn)行一段反應(yīng)時(shí)間后，將混合物進(jìn)行放置冷卻，然后，選用布氏漏斗進(jìn)行過(guò)濾操作，將收集到的淺黃過(guò)濾液體，放置在燒杯內(nèi)，經(jīng)過(guò)除雜后，加入碳酸氫氨溶液，并生產(chǎn)碳酸錳，過(guò)濾后的黑色殘?jiān)占叫?，并在小燒杯中加入一定量的硫化氨。將攪拌后得到的黃色濾液在室溫下攪拌一段時(shí)間，放置在通風(fēng)柜中進(jìn)行加熱，得到硫產(chǎn)品。在將碳酸鈉溶液加入到剛得到的過(guò)濾渣中，在恒溫槽內(nèi)進(jìn)行一段時(shí)間的反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行冷卻后，將過(guò)濾后的殘?jiān)旁诟蓛舻臒瓋?nèi)，往清濾液加入硫酸溶液，形成大量的白色硫酸沉淀物，并進(jìn)行陳化，半個(gè)小時(shí)后，進(jìn)行過(guò)濾、沉淀、烘干，得到粗質(zhì)的產(chǎn)出析出品，取得少量粗質(zhì)產(chǎn)品，利用滴定進(jìn)行析出，得到硫酸鉛的純度。（其中：根據(jù)各實(shí)驗(yàn)要求測(cè)定10g鉛精礦的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、液固比、試劑濃度和用量，分別先后采用了80目、120目的鉛礦和錳礦做實(shí)驗(yàn)）。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

3.1 產(chǎn)品硫酸鉛浸出率和純度的計(jì)算

準(zhǔn)確稱取上述硫酸鉛樣品放入小燒杯中，加入35ml醋酸-醋酸鈉溶液，加熱溶解。溶解液冷卻后移進(jìn)100ml的容量瓶并稀釋至刻度，搖勻，靜置幾分鐘后分別用移液管移取一定量溶液放到三個(gè)干凈的錐形瓶中，分別加入兩三滴二甲酚橙指示劑，此時(shí)溶液為酒紅色，用配制的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至亮黃色為終點(diǎn)，分別按下式計(jì)算鉛轉(zhuǎn)化率。

鉛轉(zhuǎn)化率：

（注：式中體積單位為ml，質(zhì)量單位為g，M粗產(chǎn)品PbSO4總質(zhì)量，m為滴定時(shí)稱取的小部分PbSO4質(zhì)量。5、100的來(lái)源是因?yàn)樗〉男〔糠諴bSO4溶解后稀釋到100ml的容量瓶中，滴定時(shí)每次用5ml）

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.2.1 硫酸濃度的影響

其中鉛精礦（10g），其反應(yīng)為度為90℃，所用時(shí)間為40min左右，將硫酸鉛轉(zhuǎn)換成碳酸鉛時(shí)，無(wú)水碳酸鈉的數(shù)量是10g，加熱時(shí)間是25min，反應(yīng)溫度60℃，溶解的碳酸鉛濃硝酸為13.8ml，加熱時(shí)間是15min，反應(yīng)溫度60℃，沉淀鉛濃硫酸的量為8.4ml。測(cè)得數(shù)據(jù)如下。

表1 硫酸濃度的析出反應(yīng)

從上表的數(shù)據(jù)分析可以看出，酸的濃度并沒(méi)有增加，但是浸出率和硫磺回收率增加了，2mol/L硫酸時(shí)，鉛浸出率為最大值，要考慮到硫酸用量，與上述浸出結(jié)果相匹配，可知，2mol/L為最佳的浸出濃度。

3.2.2 反應(yīng)溫度的影響

其中鉛精礦（10g），時(shí)間是40min，硫酸濃度為2.0mol/l，硫酸鉛的含量是轉(zhuǎn)化成碳酸鉛無(wú)水碳酸鈉10g中，加熱時(shí)間是25min，反應(yīng)溫度60℃，溶解的碳酸鉛濃硝酸的量為13.8ml，加熱時(shí)間是15min，反應(yīng)溫度60℃，沉淀鉛濃硫酸的量為8.4ml。測(cè)得數(shù)據(jù)如下。

表2 硫酸析出反應(yīng)溫度

從上述的數(shù)據(jù)表中可以看出，在溫度浸出過(guò)程中，它是一個(gè)重要的因素。隨著溫度的升高，鉛的浸出率也逐漸增大。實(shí)際上，這種增長(zhǎng)更為明顯。混合液會(huì)有一定幾率出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。

3.2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

其中鉛精礦（10g），反應(yīng)溫度為90℃，硫酸濃度為2.0mol/l，碳酸鈉的數(shù)量從硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛無(wú)水碳酸鈉10g，加熱時(shí)間是25min，反應(yīng)溫度60℃，溶解的碳酸鉛濃硝酸的量13.8ml，加熱時(shí)間是15min，反應(yīng)溫度60℃，沉淀鉛濃硫酸的量為8.4ml。測(cè)得數(shù)據(jù)如下。

表3 析出時(shí)間對(duì)濃度的影響

從數(shù)據(jù)表中可以看出，物質(zhì)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，鉛的浸出率就越高，但是在反應(yīng)時(shí)間在40min以后，鉛的浸出率會(huì)相對(duì)較慢，綜合其他因素等原因，其反應(yīng)時(shí)間大約在50min左右。

3.2.4 礦物顆粒大小的影響

其中鉛精礦（10g），反應(yīng)溫度為90℃，時(shí)間40min，硫酸濃度為2.0mol/l，從硫酸鉛到碳酸鉛無(wú)水碳酸鈉10g，加熱時(shí)間25min，反應(yīng)溫度60℃，溶解碳酸鉛濃硝酸13.8ml，加熱時(shí)間15min，反應(yīng)溫度60℃，析出硫酸鉛濃硫酸8.4ml。測(cè)得數(shù)據(jù)如下。

表4 析出的顆粒大小

從本表反應(yīng)數(shù)據(jù)可知，所使用的礦物顆粒越小，所析出的鉛幾率就越大，因此可知，粒度小，面積大，酸的接觸面接也就越大，所以，化學(xué)反應(yīng)就更急容易進(jìn)行，在工業(yè)當(dāng)中，可利用球磨機(jī)將礦物盡量磨成較小顆粒。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)得出鉛精礦浸出的最佳條件是：反應(yīng)溫度為90℃，時(shí)間50min，硫酸濃度為2.0mol/l，無(wú)水碳酸鈉用量按每10g鉛精礦加6g，硫酸鉛渣與碳酸鈉溶液反應(yīng)時(shí)間為25min，反應(yīng)溫度在70℃～90℃之間。濃硝酸溶解碳酸鉛6ml，反應(yīng)時(shí)間為10min，溫度在70℃～90℃之間，硫酸用于沉淀鉛離子的最終濃度為4ml。希望該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在放大到工業(yè)生產(chǎn)中有一定積極意義。