硝酸铅的传统生产方法是用铅锭和硝酸反应生成硝酸铅溶液，经盐析或蒸发法制得产品。近年来铅锭价格上涨，致使硝酸铅成本大增，为了降低成本，对直接以精铅矿为铅来源的硝酸铅生产方法进行了研究。试验结果表明，在适当的工艺条件下，精铅矿中铅的浸出率达85%以上，回收率80%，产品质量达工业一级品标准，成本降低20%左右。同时，本工艺对精铅矿中的银有富集作用。
一、试验原料及基本原理
（一）原料
试验所用原料为精铅矿、硝酸。
矿粉：精铅矿粉产自辽宁，经x—射线衍射分析表明，主要组成物为方铅矿，伴生矿为闪锌矿，还含有少量的黄铜矿、黄铁矿及微量的辉银矿。依产地不同，产品批次不同，其主含量变动较大。本试验要求矿粉中铅锌含量的原子比大于715。主要化学成分见表1，2#矿粉不合要求。
表1 精铅矿的化学组成
硝酸：GB337—84 二级品
（二）基本原理
矿粉遇酸后反应，发生主反应如下：
3PbS＋8HNO3＝3Pb（NO3）2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O（1）
副反应：
3ZnS＋8HNO3＝3Zn（NO3）2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O（2）
3CuS＋8HNO3＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O（3）
FeS＋4HNO3＝Fe（NO3）3＋NO↑＋S↓＋2H2O（4）
3Ag2S＋8HNO3＝6AgNO3＋2NO↑＋3S↓＋4H2O（5）
由上述反应可见，随着矿石中铅的浸出，大量杂质也以硝酸盐的形式进入到溶液中。向酸解液中加入适量的沉淀剂，可使Cu2＋、Fe3＋、Ag＋等离子沉淀而分离。
二、工艺条件及过程
（一）工艺流程（见图1）
图1 硝酸铅制备工艺流程
（二）工艺条件
1、酸解工艺条件的选择
（1）液固比：精铅矿粉—硝酸—水体系的反应流动性较好，由实验表明液固比对浸出率无大的影响，液固比的选择主要取决于硝酸铅的溶解度，选择较小的液固比以减少后续工序的蒸发量，取液固比2.1～2.3∶1。
（2）用酸量：矿粉中铅的浸出率随加酸量的增大而增大，但同时杂质离子的浸出率也显著增大，从除杂消耗、酸消耗等方面考虑，选择加酸系数1.1较为适宜。见表2。
表2 用酸量对酸解率的影响
注：加酸系数=实际加酸量/理论加酸量（以Pb计）
（3）反应温度：由于酸解反应放热，在无外加热的情况下，反应初始体系自发升温，至加酸完毕，体系温度约为60℃，提高温度，可使反应更加快速、完全，但同时应考虑到硝酸的分解及设备腐蚀问题。选择70℃～75℃较为适宜。见表3。
表3 反应温度对酸解率的影响
（4）反应时间：随着反应时间的延长，Pb的浸出率提高，但达到40min后，再延长时间时浸出率已无明显改变。反应时间不足，浸出液显红棕色，说明部分硝酸未参加反应并已在溶液中分解为二氧化氮。
表4 反应时间对酸解率的影响
综合各种因素，选择如下条件为酸解的适宜条件：加酸系数111，反应温度70℃～75℃，反应时间40min，液固比211～2.3∶1。
2、浸取液的净化
浸取液的组成（g/L）：Pb 230，Zn 2～27，Cu0.9，Fe 1.5，Ag微量。浸取液因含有Cu2＋、Fe3＋等离子而显蓝绿色。在适当的条件下，加入适量的沉淀剂可使Fe3＋、Cu2＋及微量的Ag＋沉淀，过滤除去，得浅草绿色溶液。
3、母液中锌含量的控制指标
在上述酸解条件下，铅矿中锌的浸出率在50%左右，随着循环次数的增加，Zn2＋逐步积累于母液中。查得Pb（NO3）2、Zn（NO3）2的溶解度见表5。
表5 Pb（NO3）2、Zn（NO3）2的溶解度（g/100gH2O）
由表5可见，Zn（NO3）2和Pb（NO3）2的溶解度都随温度的升高而升高，且Zn（NO3）2的溶解度远远大于Pb（NO3）2的溶解度。在室温下结晶Pb（NO3）2，循环12次母液中锌的含量达42g/L时，仍远远小于Zn（NO3）2的饱和浓度。试验已证明完全可以得到符合标准的Pb（NO3）2产品。
结晶母液含Pb约140g/L～150g/L，当母液中锌含量达45g/L以上时，Pb、Zn的摩尔比约为1∶1，为保证产品质量，防止结晶夹带Zn2＋影响产品纯度，控制母液中Zn2＋含量在45g/L以下。
（三）工艺过程
按上述工艺条件将母液（或清水）放到酸解罐中，开动搅拌，分别加矿粉、硝酸，加料完毕后，加热使之在70℃～75℃反应40min。加入适量的沉淀剂除去杂质离子，趁热过滤。
在此条件下，铅的浸出率可达85%以上。将滤液置于蒸发器中，加浓硝酸，调pH值小于2，蒸发至103.5℃时，停止加热，自然冷却至室温，离心分离。母液返回配料，循环若干次以后，处理，排放。
湿晶于120℃干燥。铅的收率可达80%以上。
三、产品质量及技术经济比较
本方法于经过改造而成的年产1000t硝酸铅的工业装置上生产，产品硝酸铅的主含量可达99%以上，杂质含量指标均符合QJ/EHG02101－90标准。见表6。
表6 产品质量指标（企标）
两种工艺主要原材料单耗（t/t），见表7。
表7 两种工艺主要原材料单耗（t/t）
硝酸铅产品的原料费约占生产成本的75%左右。两种工艺所得产品的成本差异主要由原料铅矿粉或铅锭、硝酸的消耗量及价格决定。设铅矿粉法的原料费为Y1，铅锭法的原料费为Y2，则两种工艺主要原料费按下式计算：
Y1=0.802×矿粉价格＋0.82×硝酸价格＋其它辅料费
Y2=0.65×铅锭价格＋0.51×硝酸价格
四、三废处理
生产中产生废气NOx、废渣（含Pb2＋）和少量车间冲洗废水，另外，需定期处理循环若干次后的母液。
废气的处理仍按原工艺方法处理，用碱液（或石灰乳）吸收后排放，并可同时回收副产亚硝酸钠。
此工艺的出渣率为40%，用Na2S和石灰乳处理封闭Pb2＋后，弃置。若原矿银品位较高，此渣的银品位又提高了一倍，可作为银矿提供给冶炼厂，由此进一步降低了主产品硝酸铅的成本。
母液的循环次数及铅的分布：母液的循环次数取决于矿的品位高低及锌的含量，即取决于铅锌比的大小。铅锌比越大，循环次数越多。
当母液中锌含量达45g/L以上时，母液不再返回配料，经石灰和Na2S处理后，滤出废渣弃置，废水排放。本试验中，铅的分布见表8。循环12次后，母液中锌含量为42g/L，不再返回配料，排放掉的铅占总投入铅量的2.2%，排放掉的HNO3占总投入量的1.65%。可见，母液排放及后处理对成本核算影响较小。
表8 铅的分布（以Pb计/g）
五、结果及讨论
1、用精铅矿粉代替金属铅锭生产硝酸铅是可行的，产品质量稳定。在矿粉与铅锭价格相差较大的情况下，此工艺具有较高的经济效益。
2、采用此方法可在原工艺生产线上稍作改造即可进行生产，投资少。
3、本工艺对铅矿中的银起到富集作用。
4、酸解过程中，由于矿粉浮选剂的影响，反应生成的大量气体在料浆上层聚积，影响投料速度，设备利用率降低。
参考文献
1、天津化工研究院等编.无机盐工业手册.化学工业出版社,1995.
2、北京师范大学等编.无机化学.人民教育出版社.982.
3、武汉大学主编.分析化学.高等教育出版社.990.
4、中南矿冶学院有色金属冶炼教研室编,有色重金属冶金学,冶金工业出版社.959.
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