低品位多金屬鉛銻硫化礦中濕法提取銻工藝研究

趙增兵

（青海省化工設(shè)計研究院有限公司，青海西寧 810008）

中國銻礦資源居世界首位，中國是世界上銻的主要生產(chǎn)國和出口國，銻的地質(zhì)儲量占世界第一位。中國銻礦主要分布在廣西和湖南，銻儲量約占全國的41.3%；其次為云南、貴州、甘肅、廣東、青海、西藏等省區(qū)［1］。青海省已探明儲量超過80萬t，格爾木及周邊地區(qū)有豐富的銻資源；阿爾金山南坡龍尾溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)銻礦，與銅鈷金共生；德令哈烏蘭達(dá)板地區(qū)也發(fā)現(xiàn)銻礦。格爾木市與西藏相鄰的東大灘地區(qū)和西藏地區(qū)緊鄰青海省的安多縣也發(fā)現(xiàn)了銻礦。銻總是和別的礦物一起共生，在銻的礦產(chǎn)資源中，多金屬鉛銻硫化礦是最重要的銻礦資源之一，在中國銻資源中具有舉足輕重的地位，其綜合價值較高，但往往也比較難開發(fā)利用［2］。國內(nèi)外濕法浸取銻工藝采用的浸取劑主要有：硫化鈉、氯化鐵、五氯化銻等。硫化鈉作為浸取劑時，浸出液體系中所含的Sb、S、Na 3個組分在水溶液中可以形成多種復(fù)雜的絡(luò)合離子， 如 SbS2-、、、、、SbSO-、SbSO2-、SbO+、SbO2-、、等，影響銻的浸取效果，并且浸取劑用量較大且回收困難［3］。氯化鐵-鹽酸體系浸取時，會增加Fe3+的濃度，給溶液的凈化帶來麻煩，尤其是本項目所用礦中含有大量的鐵，很可能進入產(chǎn)品而影響銻白的純度和白度［4-5］。五氯化銻作為浸取劑時生產(chǎn)成本較高。筆者采用氯氣作為浸取劑提取低品位復(fù)雜鉛銻礦中的銻，既同時兼顧了五氯化銻作為浸取劑的優(yōu)點，又不引進金屬雜質(zhì)離子，浸取率較高。

1 實驗方法

1.1 銻礦成分

采用格爾木地區(qū)的復(fù)雜多金屬鉛銻硫化物礦，呈灰黑色，經(jīng)粉碎機粉碎至75 μm。銻、鉛、二氧化硅的含量通過容量法測定，其他元素的含量在青海省巖礦測試應(yīng)用研究所用ICP-MS測定，大部分化學(xué)成分測定結(jié)果見表1。

表1 原礦的化學(xué)成分分析 %

1.2 實驗過程及原理

將75 μm多金屬鉛銻硫化物礦粉加入四口圓底燒瓶中，加入一定比例的蒸餾水?dāng)嚢瑁葰馔ǖ綗康牡撞坎⒒亓骼淠?，觀察溫度計度數(shù)并記錄溫度和通氯氣的量。反應(yīng)一段時間后冷卻至室溫過濾，濾液為茶紅色，濾餅經(jīng)稀鹽酸洗滌，測定濾液和濾餅中銻的含量，計算浸取率。實驗過程中主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

2 提取工藝條件優(yōu)化

在前期探索實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計4因素3水平的正交實驗對礦粉浸取效果進行條件優(yōu)化，實驗安排及結(jié)果如表2所示。

表2 正交實驗方案設(shè)計與結(jié)果

由表2可知，影響銻浸取效果的顯著性因素順序為浸取溫度＞浸取時間＞通氯氣量＞固液質(zhì)量體積比（簡稱固液比），浸取溫度對銻浸取率影響最顯著，銻浸取效果為反應(yīng)控制。固液比（g/mL）為1/5、通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h時，銻的浸取效果最好。而固液比（g/mL）在1/4時與1/5時浸取率相差很小，最優(yōu)條件為：通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h、固液比（g/mL）為1/4。在最佳條件下銻的浸取率為99.5%。

雖然一次浸取銻的浸取率比較高，但是由于礦中銻含量較低，浸取液中銻的濃度較低，會為后續(xù)工作的開展帶來很多不變。由于通入氯氣的量是過量的，浸取液中存在的Sb5+和Fe3+又具有氧化性，本身可作為浸取劑使用，將浸取液循環(huán)使用，減少廢液排放量。在最佳實驗條件下循環(huán)實驗結(jié)果如表3所示。

表3 氯氣浸取銻的循環(huán)實驗效果

由表3可知，浸取液循環(huán)使用4次，對浸取率幾乎沒有影響，液體中銻的濃度有所增加，且浸取渣有所增多，說明隨著銻濃度的提高，雜質(zhì)進入固相的量有所增加，浸取液化學(xué)成分相對簡單些，這對于銻白的生成有一定好處。浸取液中一部分Sb3+會轉(zhuǎn)化為Sb5+，一部分Fe2+會轉(zhuǎn)化為Fe3+，也同時減少了氯氣的用量。

3 結(jié)論

通過研究氯化濕法浸取低品位多金屬鉛銻硫化礦工藝，得到提取銻最佳工藝條件：通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h、固液比（g/mL）為1/4。最佳工藝條件下，銻的浸取率為99.5%，浸取液循環(huán)使用4次后銻浸取率無明顯變化。該工藝能夠解決復(fù)雜多金屬鉛銻硫化礦通過選礦不能解決的多金屬分離問題，在氯化浸取過程中很好地實現(xiàn)了銻鉛的分離，礦產(chǎn)資源的利用程度大大提高，有利于資源綜合開發(fā)利用和環(huán)境保護。

［1］樊立峰，謝剛，楊大錦，等.從銻氧粉中提取銻、砷、鉛的可行性工藝方案［J］.云南冶金，2006，35（4）：33-35.

［2］阮越中，李寧，韋秀龍，等.氯化—干餾—水解法處理鉛銻多金屬硫化礦制取零級銻白［J］.有色金屬：冶煉部分，1993（5）：8-10.

［3］謝兆鳳，楊天足，劉偉鋒，等.脆硫鉛銻礦堿性熔煉渣的綜合利用工藝研究［J］.礦冶工程，2010，30（3）：77-81.

［4］何靜，唐朝波，唐謨堂，等.一種鉍或銻濕法清潔冶金方法：中國，101775619［P］.2010-07-14.

［5］鐘啟愚，列醒泉，林世英，等.硫化銻礦“氯化—水解法”制取銻白：中國， 85107329［P］.1986-07-09.