[发明专利]一种由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法

说明书

一种由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法，其特征是将金属硫化物粉末或者压制成型的金属硫化物片与集流体复合作为阴极，以石墨作为阳极，在惰性气氛中，在熔融的氯化镁或者氯化镁与碱金属氯化物混合物中，工作温度400~750℃，电解电压为1.0~2.6V，在高于对应金属产物的熔点的工作温度下电解1~4小时，阴极产物为相应的熔融金属和硫化镁。将产物冷却后取出分离金属后，采用二甲亚砜超声清洗后得到硫化镁。本发明提供一种低能耗、环保、过程安全的由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法。

技术领域

一种由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法，特别涉及低熔点金属和硫化镁的制备方法。

背景技术

目前常见的有色金属主要来源于硫化物，如闪锌矿（主要成为ZnS）、方铅矿（主要成分为PbS）、辉锑矿（主要成分为Sb₂S₃）、辉铋矿（主要成分为Bi₂S₃）、黄铁矿（主要成分为FeS₂）、黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）、辉铜矿（主要成分为Cu₂S）、铜蓝（主要成分为CuS）等等。由于硫化物不能直接用碳还原，因此现有的硫化物矿多需要经过焙烧、烧结和熔炼等工序，不仅流程长、能耗高，且涉及到SO₂及CO₂大量排放。目前金属硫化物为原料的冶炼工艺技术主要有两种，分别是火法和湿法。以锌的冶炼为例，其火法工艺是将硫化锌精矿经脱硫燃烧后与焦炭混合高温还原，锌以蒸汽形式分离后冷凝得到。火法炼锌工艺逐步被淘汰，目前仅占锌冶炼企业的15.6%。而湿法炼锌包括常压湿法炼锌工艺和氧压湿法炼锌工艺。常压湿法炼锌工艺流程主要包括：硫化锌精矿焙烧→锌焙砂浸出→浸出液净化除杂→锌电解沉积。而氧压浸出湿法则包括：物料准备→氧压浸出→闪蒸及冷却→硫回收→浸出液净化除杂→锌电解沉积。常压湿法工艺过程中二氧化硫烟气净化制酸会产生烟尘、酸泥、污水；而氧压湿法炼锌虽然可直接从锌精矿中回收元素硫，但由于各种因素制约，目前世界上已建成的5家大型工业化氧压浸出厂中，只有加拿大Trail有硫回收的实践，其他均只将氧压浸出渣过滤堆存，未能进一步回收元素硫。锌冶炼行业SO₂ 产污系数(以电锌计)为570.43 kg/t，排污系数为8.46~19.54 kg/t。据统计，2007 年全国有色金属冶炼及压延加工业排放SO₂ 122万吨（2007年全国SO₂排放总量为2468.1万吨），其中铅锌冶炼行业的SO₂ 排放量为32.5万吨，占有色金属行业SO₂ 排放量的 27%。因此，金属硫化物冶炼新技术的开发一直以来都备受重视。

硫化镁可用于钢铁脱硫、制取荧光粉，用作宽能带间隙的半导体。硫化镁遇水易发生水解，因此，不可能用湿法从溶液中制备，而只能采用干法。硫化镁的制备方法包括金属镁或者氯化镁铵在硫化氢气流中加热，或者硫酸镁在二硫化碳气流中高温制备（反应温度800~1000℃）。以上方法能耗高，并且存在极大的安全生产风险。

发明内容

本发明的目的是结合上述两种技术存在的不足，提供一种低能耗、环保、过程安全的由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：将金属硫化物粉末或者压制成型的金属硫化物片与集流体复合作为阴极，以石墨作为阳极，在惰性气氛中，在熔融的氯化镁或者氯化镁与碱金属氯化物混合物中，工作温度400~750℃，电解电压为1.0~2.6V，在高于对应金属产物的熔点的工作温度下电解1~4小时，阴极产物为相应的熔融金属和硫化镁。将产物冷却后取出分离金属后，采用二甲亚砜超声清洗后得到硫化镁。

所述碱金属氯化物为Li、Na或K氯化物的一种或数种组成的混合物。

所述金属硫化物为ZnS、Sb₂S₃、Bi₂S₃、PbS、SnS或Al₂S₃。