[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

说明书

本发明涉及一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，属于冶金化工技术领域。本发明将金属硫化物制备成电极即金属硫化物电极，制备过程中调整金属硫化物成分和力学性能；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。本发明将金属硫化物电极放入电解液中进行电解，获得阴极金属及阳极硫磺，实现金属和硫磺的提取，具有对环境污染小、投资少、流程简单的特点。

技术领域

本发明涉及一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，属于冶金化工技术领域。

背景技术

硫化物是提取大多数金属的主要来源，具有重要的经济价值。自然界已发现的硫化物达300余种。现代冶金中，金属硫化物的处理方法多是高温化学过程。但从金属硫化物中提取金属的方法较氧化矿复杂，主要是因为硫化物不能直接用碳把金属还原出来。从金属硫化物中提取金属的途径主要分3种：一是通过氧化焙烧，再经过还原或其他途径得到金属或合金；二是通过造锍熔炼，再经过吹炼、精炼等途径得到金属；三是通过硫酸化焙烧，再经过浸出、电积等途径得到金属。

金属硫化物的氧化焙烧，即将金属硫化物保持在熔点以下加热，使其发生氧化作用，变为金属氧化物，目的是去除金属硫化物中的部分或全部硫。硫呈二氧化硫烟气逸出。得到的金属氧化物使用还原剂将其还原成为金属或合金，或通过浸出、电积等途径提取金属。例如，铅冶金即是将硫化铅精矿中的硫化铅和其他硫化物在高温、氧化性气氛下生成含铅的氧化物，再使用碳将其还原为粗铅，再经精炼提纯；再如，锌冶金即是将硫化锌精矿中硫通过氧化焙烧尽可能的去除，将硫化锌转化为氧化锌，再经硫酸浸出后，通过电积提取锌。氧化焙烧在提取锑、汞等金属中也有广泛应用。

金属硫化物例如硫化铜矿等常与铁的硫化物伴生，此类金属硫化物多采用造锍熔炼工艺提取金属。造锍熔炼的原理是利用主体金属与硫的亲和力高于铁或一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于主体金属的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁氧化为氧化亚铁，继而与脉石、熔剂等成渣除去，使得金属与硫或几种金属硫化物之间相互熔合为锍。由于造锍熔炼时控制了氧化气氛，只有少量的硫转化为二氧化硫，大部分硫保留在锍中。例如，铜锍即采用此工序产出。锍再通过吹炼、精炼等工序提取金属。在吹炼过程中，硫转变为二氧化硫。造锍熔炼在提取铅、钼、锑、铋、钴等金属中也有应用。

金属硫化物的硫酸化焙烧主要是利用硫酸盐彼此间分解温度、化合物沸点和水溶性的不同，从而通过控制合适的温度，使金属化合物转化为硫酸盐或者进入气相，部分硫酸盐再分解为不溶于水的氧化物，然后通过浸出定向分离金属或者回收烟尘来提取金属。例如，铜钴精矿的火法冶金是在严格控制炉内气氛和炉温下使炉料中的铜、钴等有价金属转变成水溶性硫酸盐，使硫转化为二氧化硫，使铁尽可能的转变为三氧化二铁。硫酸铜、硫酸钴等再通过电积等途径获得金属或合金。硫酸化焙烧在提取锌、镍、钒等金属中也有应用。

综上，处理金属硫化物的方法中硫多数是被氧化为二氧化硫。二氧化硫可对大气造成严重污染，因此冶金企业必须建设烟气脱硫设施；回收后的二氧化硫多数用于制备硫酸，但硫酸在运输时手续复杂，运输距离受限，同时不适合长期贮存。再者，例如铅、锑等在冶炼时还会产生二氧化碳，不利于实现碳减排和碳达峰的目标。

发明内容

本发明针对金属硫化物的处理问题，提出了一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，本发明将金属硫化物电极放入电解液中进行电解，获得阴极金属及阳极硫磺，实现金属和硫磺的提取，减少冶炼过程产生的二氧化硫等有害气体，减轻环保压力，降低硫磺的进口量，具有流程短、投资少、不产生二氧化硫污染的特点。

一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法，具体步骤如下：