[发明专利]一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法

权利要求书

1.一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将金属硫化物制备成电极即金属硫化物电极；

(2)以金属硫化物电极为阳极，将阳极和阴极间隔插入电解液中形成电极阵列进行电解，金属硫化物中的硫元素被氧化，以硫单质的形式吸附在阳极，金属离子进入电解液，在阴极表面发生还原反应生成金属单质，其中阴极为钛、铜、不锈钢、铅、锌、铝或石墨。

2.根据权利要求1所述从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，其特征在于：制备过程中通过添加元素调整金属硫化物成分，通过添加增强剂调整力学性能；其中添加元素为铜、锰、钴、硫、钼、锡、铋、铅、锌、硒、锑、碲、镉的一种或多种，增强剂为碳纤维、不锈钢纤维、铜纤维或铅纤维；

金属硫化物为纯净物或混合物，纯净物包括但不限于硫化锂、硫化钠、硫化镁、硫化铝、硫化钾、硫化钙、硫化锰、硫化铁、硫化亚铁、硫化钴、硫化铜、硫化亚铜、硫化锌、硫化钼、硫化银、硫化镉、硫化亚锡、硫化锑、硫化铅、硫化铋；混合物为天然硫化物精矿、冶金中间产物或副产物，天然硫化物精矿包括但不限于黄铁矿、绿硫钒矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝矿、方黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿、硫铜钴矿、硫钴矿、方硫钴矿、辉砷钴矿、辉钨矿、硫锡矿、黝锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿、二硫锡矿、斜方硫锡矿、硫锰矿、辉钼矿、铁辉钼矿、硫钼铜矿、闪锌矿、纤锌矿、方铅矿、硫锑矿、车轮矿、辉铋矿、硫碲铋矿、脆硫铋矿、硫硒铋矿、硫铜铋矿、辉铜铋矿、辉锑矿、脆硫铅锑矿、锑黝铜矿；冶金中间产物或副产物包括但不限于铜锍、钴锍、铅铜锍、锑锍、铁锍、铜钼锍、铋冰铜。

3.根据权利要求2所述从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，其特征在于：金属硫化物电极的制备方法为热喷涂法、热镀法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、铸造法或粉末冶金法，物理气相沉积法包括但不限于真空蒸镀法、磁控溅射法；铸造法包括但不限于砂型铸造法、实型铸造法；粉末冶金法包括但不限于压力机法、离心成形法。

4.根据权利要求3所述从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，其特征在于：

热喷涂法：利用热源将金属硫化物粉末熔化，通过控制保护性气体的压力将其喷射到基板表面形成金属硫化物电极，其中压力为1～20MPa；

真空蒸镀法：将金属硫化物粉末加入到蒸发容器中，调节真空度，加热使粉末在基板上沉积得到金属硫化物电极，其中，真空度为10^-6～10²Pa；

磁控溅射法：将基板与阳极连接，将金属硫化物靶材与阴极连接，抽真空至10^-3Pa以下，充入氩气使真空度维持在10^-2～10Pa范围内，通电，磁控溅射得到金属硫化物电极，其中，硫化物靶材的材质包括但不限于硫化镁、硫化锌、硫化钙、硫化铝、硫化镉；

化学气相沉积法：在化学气相沉积设置中充入保护性气体，将金属粉末和硫粉置于蒸发器中，加热金属粉末和硫粉使其蒸发进入反应室发生反应，并在沉积在基板上，得到金属硫化物电极；

热镀法：利用熔炼炉将金属硫化物熔化，将基板插入液态金属硫化物中进行热镀得到金属硫化物电极；

砂型铸造法：使用型砂和芯砂制备出型腔，将金属硫化物在熔炼炉中熔化，浇注到型腔内，冷却凝固，通过落砂和清理得到金属硫化物电极；

实型铸造法：将泡沫塑料埋于砂中，将金属硫化物在熔炼炉中熔化，使金属硫化物熔体取代泡沫塑料，冷却凝固，通过落砂和清理得到金属硫化物电极；

压力机法：将金属硫化物粉末与成形剂混合均匀后装入模具中，压制成型得到生坯，生坯烧结得到金属硫化物电极，其中压制成型的压力为10～30MPa，压制速度为1～15mm/s，保压时间为0.1～10h；

离心成形法：将金属硫化物粉末与成形剂混合均匀后装入模具中，离心成型得到生坯，生坯烧结得到金属硫化物电极，其中离心成型的转速为500～4500r/min；

所述烧结的气氛为保护性气体气氛，温度为400～1200℃，烧结时间为0.1～10h；

保护性气体包括但不限于氩气、氮气、二氧化碳。