浸鉛液有價(jià)元素綜合回收實(shí)驗(yàn)研究

張玉明，張福元，熊領(lǐng)領(lǐng)

（1.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472000；2.河南省黃金資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

浸鉛液有價(jià)元素綜合回收實(shí)驗(yàn)研究

張玉明1，2，張福元1，2，熊領(lǐng)領(lǐng)1，2

（1.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472000；2.河南省黃金資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

采用沉淀法對(duì)浸鉛液中的鉛、銅有價(jià)元素進(jìn)行了綜合回收。對(duì)比研究了不同沉淀劑對(duì)鉛、銅的沉淀效果，結(jié)果表明碳酸鈉作為沉淀劑的效果較好。通過單因素實(shí)驗(yàn)考察了沉淀過程中溫度、溶液pH、時(shí)間等因素對(duì)沉淀效果的影響，確定了最佳條件：調(diào)節(jié)溶液pH=6.0、常溫反應(yīng)60min。在此條件下，采用碳酸鈉沉淀劑進(jìn)行沉淀反應(yīng)，鉛、銅沉淀率分別達(dá)到了99.99％、97.50％，有效實(shí)現(xiàn)了浸鉛液中有價(jià)元素的分離回收。

浸鉛液；沉淀法；鉛；銅；綜合回收

目前，復(fù)雜金精礦較成熟的濕法處理工藝主要采用硫酸化焙燒-酸浸除雜-氰化提金銀。其伴生金屬元素鉛在硫酸化焙燒后在礦物顆粒表面形成一層致密的非可溶性薄膜，從而影響金銀的浸出［1］，因此有必要采用預(yù)處理的方法將其在氰化提金之前分離回收。常用的濕法提鉛方法主要有：鹽浸法、堿浸法、電化學(xué)浸出法、碳酸氫銨轉(zhuǎn)化-硝酸浸出法等［2-5］。采用濕法工藝浸鉛后，浸鉛液中含有一定量的可綜合回收利用的有價(jià)元素［6］。對(duì)浸鉛液中的金屬離子采用特定的工藝方法進(jìn)行綜合回收，不僅符合當(dāng)前國(guó)家的節(jié)能減排政策，同時(shí)可以減少重金屬離子對(duì)環(huán)境的危害。因此，從浸鉛液中綜合回收有價(jià)元素既具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益又具有重大的環(huán)境效益。關(guān)于從浸鉛液中回收有價(jià)元素的研究鮮有報(bào)道，筆者針對(duì)浸鉛液的物性，采用沉淀法從浸鉛液中回收有價(jià)元素鉛與銅。向浸鉛液中加入合適的沉淀劑，將Pb2+、Cu2+轉(zhuǎn)化成難溶的碳酸鹽沉淀，達(dá)到分離回收浸鉛液中Pb2+、Cu2+的目的。采用沉淀法處理工藝取得了較好的結(jié)果，有效實(shí)現(xiàn)了浸鉛液中有價(jià)元素的綜合回收。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本研究中所采用的浸鉛液多元素分析結(jié)果見表1。

表1 浸鉛液多元素分析結(jié)果mg/L

由表1可知，浸鉛液中Pb2+、Cu2+含量較高，具備綜合回收價(jià)值，雜質(zhì)鐵含量也較高，需與Pb2+、Cu2+進(jìn)行分離，其他元素均未達(dá)到綜合利用的含量。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

碳酸鹽沉淀法基于部分金屬碳酸鹽在水溶液中溶度積很小，向溶液中加入適量的可溶碳酸鹽，并控制適當(dāng)?shù)臈l件可使這部分金屬離子產(chǎn)生碳酸鹽沉淀，從而達(dá)到從溶液中分離的目的。本研究通過添加可溶碳酸鹽或碳酸氫鹽，與重金屬離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)從浸鉛液中回收Pb2+、Cu2+的目的。其主要反應(yīng)如下：

在沉淀工藝中，沉淀劑的選擇是影響鉛、銅沉淀效果的關(guān)鍵因素。沉淀反應(yīng)得到鉛、銅的沉淀物后，采用沉淀轉(zhuǎn)化法，加入稀硫酸，使碳酸鉛轉(zhuǎn)化成硫酸鉛沉淀，分離得到硫酸鉛粗產(chǎn)品及含銅酸浸液，因此，有效分離回收了浸鉛液中的Pb2+、Cu2+。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

準(zhǔn)確量取1.0 L浸鉛液置于燒杯中，將燒杯放入恒溫水浴槽中并開啟電磁攪拌，加入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH，反應(yīng)一定時(shí)間后固液分離，濾液定容分析檢測(cè)，并計(jì)算沉淀率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 沉淀劑選擇實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)分別考察了Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、Na2CO3+NH4HCO3的沉淀效果。控制反應(yīng)條件：加入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH=5.0，常溫下反應(yīng)45min。采用不同沉淀劑的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見表2。

表2 不同沉淀劑的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

從表2可以看出，不同的沉淀劑對(duì)Pb2+、Cu2+的沉淀效果影響較大，Na2CO3的沉鉛、沉銅效果均較好；NaHCO3與NH4HCO3的沉鉛效果較好，而沉銅效果較差；而旨在降低沉淀劑成本而加入的組合沉淀劑Na2CO3+NH4HCO3的沉鉛、沉銅效果均較差。

2.2 最佳沉淀?xiàng)l件的確定

采用單因素實(shí)驗(yàn)法，以沉鉛率、沉銅率為主要考察指標(biāo)，考察沉淀過程中反應(yīng)溫度、溶液pH、反應(yīng)時(shí)間對(duì)沉淀效果的影響，從而確定最佳沉淀?xiàng)l件。

2.2.1 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀效果的影響

控制反應(yīng)條件：加入一定量的碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH=5.0，控制反應(yīng)溫度分別為常溫、30、40、50、60℃，反應(yīng)45min，不同反應(yīng)溫度下實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見表3。

表3 不同反應(yīng)溫度下的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

從表3可以看出，溫度對(duì)沉淀效果的影響較小。隨著溫度的升高，沉鉛率、沉銅率先增大后減小。常溫下，沉鉛、沉銅效果較好；當(dāng)溫度為50℃時(shí)沉鉛率、沉銅率有所增大；升高溫度至60℃時(shí)，沉鉛率、沉銅率反而有所下降，這是因?yàn)?，溫度太高致使碳酸鹽沉淀的溶解度增大，進(jìn)而沉淀效果變差。并且隨溫度的升高，會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響，如溶液的蒸發(fā)量加大，操作環(huán)境惡化，能耗增加，生產(chǎn)成本增加等。因此選擇適宜的反應(yīng)溫度，在盡可能低的溫度下又能達(dá)到滿意的沉淀效果就顯得尤為重要。綜合考慮，確定在常溫下進(jìn)行沉淀反應(yīng)。

2.2.2 溶液pH對(duì)沉淀效果的影響

控制反應(yīng)條件：常溫下加入碳酸鈉沉淀劑調(diào)節(jié)溶液pH分別至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，反應(yīng)45min，不同pH下實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果如表4所示。

表4 不同pH下實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

從表4可以看出，pH對(duì)沉淀效果的影響比較顯著，沉鉛率、沉銅率隨著pH的升高而增大。當(dāng)溶液pH=4.5時(shí)，沉淀效果較差；pH升高，浸鉛液中的CO32-增多，有利于Pb2+、Cu2+的沉淀。當(dāng)pH提高至6.0時(shí)，已有較好的沉淀效果。繼續(xù)增大pH，沉淀效果幾乎保持不變。因此確定最佳反應(yīng)pH為6.0。

2.2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)沉淀效果的影響

控制反應(yīng)條件：常溫下加入碳酸鈉沉淀劑調(diào)節(jié)溶液pH=6.0，改變反應(yīng)時(shí)間分別為15、30、45、60、75min。不同反應(yīng)時(shí)間下實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見表5。

表5 不同反應(yīng)時(shí)間下實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

從表5可以看出，沉淀時(shí)間對(duì)沉鉛效果影響較小，對(duì)沉銅效果影響較大。沉鉛率、沉銅率隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，浸鉛液中Pb2+、Cu2+幾乎完全沉淀，達(dá)到預(yù)期效果，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)提高沉鉛率、沉銅率的作用不大。在滿足要求的沉淀效果的基礎(chǔ)上，反應(yīng)時(shí)間不宜過長(zhǎng)。因此，反應(yīng)時(shí)間選取60min即可。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)各項(xiàng)單因素條件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇最佳沉淀反應(yīng)條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)條件為：量取4.0 L浸鉛液，加入碳酸鈉沉淀劑調(diào)節(jié)溶液pH=6.0，常溫下反應(yīng)60min，進(jìn)行4次沉淀反應(yīng)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見表6。

表6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果

從表6可以看出，4次平行實(shí)驗(yàn)濾液中Pb2+的含量為微量，沉鉛率高達(dá)99.99％，平均沉銅率為97.50％。由此可見，Pb2+基本沉淀完全，Cu2+也達(dá)到了較好的沉淀效果。因此，采用碳酸鈉為沉淀劑，在最佳條件下，有效實(shí)現(xiàn)了鉛與銅的回收。

3 結(jié)論

1）本研究采用沉淀轉(zhuǎn)化法，以鉛、銅的沉淀率為考察指標(biāo)，綜合對(duì)比分析不同沉淀劑的沉淀效果，確定碳酸鈉為合適的沉淀劑。2）通過單因素實(shí)驗(yàn)考察并確定了最佳沉淀?xiàng)l件：調(diào)節(jié)溶液pH=6.0、常溫反應(yīng)60min。此時(shí)，溶液中Pb2+、Cu2+基本完全沉淀，沉鉛率、沉銅率分別達(dá)到99.99％、97.50％。3）采用沉淀法從浸鉛液中回收有價(jià)元素鉛、銅，獲得了較好的沉淀效果，達(dá)到了綜合回收有價(jià)元素的目的，為從含鉛料液中綜合回收鉛與銅提供了可靠的工藝參數(shù)。

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聯(lián)系方式：sanzhfy@163.com

Study on comprehensive recovery of valuableelements in lead leaching solution

Zhang Yuming1，2，Zhang Fuyuan1，2，Xiong Lingling1，2
（1.Henan Zhongyuan Gold SmelterCo.，Ltd.，Sanmenχia 472000，China；
2.Henan Key Laboratory ofComprehensive Utilization ofGold Resources）

Comprehensive recovery of valuable elements lead and copper in the lead leaching solution was made by precipitationmethod.Sedimentation effects of different precipitants on Pb2+and Cu2+were comparatively studied.The results showed that sodium carbonate as a precipitating agent had the best effect；the effects of temperature，pH，and time on the sedimentation effectwere investigated by single factor experiments.The optimum conditionswere as follows：the solution pH was6 and the reaction timewas60min atnormal temperature.Under the optimum conditions，the sedimentation rates of lead and copper reached 99.99％and 97.50％，respectively.Thus，the separation and recovery of valuable elements in the lead leaching solutionwasachieved effectively.

lead leaching solution；precipitationmethod；lead；copper；comprehensive recovery

TQ134.33

A

1006-4990（2014）10-0062-03

2014-04-23

張玉明（1964—），男，中專，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橛猩饘僖睙?，已發(fā)表6篇文章。

張福元