銻溶液中鐵離子的分離工藝研究

劉 娜，張永祿，康欽科，吳江鴻

（1.新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 邵陽(yáng) 422900 2.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司 北京 102600）

礦漿電解是近幾十年來發(fā)展起來的濕法冶金技術(shù)，所謂礦漿電解是將礦石浸出、部分浸出液凈化和電解沉積等過程結(jié)合在一個(gè)裝置中進(jìn)行，充分利用電解沉積過程中陽(yáng)極氧化反應(yīng)來浸出礦石中的有用元素，向該裝置中加入磨細(xì)的礦石，直接產(chǎn)出金屬[1]。

目前，高砷金銻礦礦漿電解小型試驗(yàn)已經(jīng)取得成功。在NH4Cl-HCl體系中、Fe3+3 g/L時(shí)，銻的浸出率可達(dá)到99%，浸出渣含銻小于0.5%，金和砷均留在渣中待處理，陰極電沉積銻含銻98.5%[2]。而在礦漿電解工業(yè)試驗(yàn)線中，金銻礦中的鐵不斷被浸出并在溶液中富集，進(jìn)而對(duì)陰極電流效率、電解質(zhì)性能等產(chǎn)生不利影響。因此，采取方法對(duì)銻鐵進(jìn)行分離，完善相關(guān)工藝勢(shì)在必行。

1 金屬離子主要分離富集方法簡(jiǎn)介

金屬離子主要分離富集方法有以下幾種：離子沉淀法、置換沉淀法、離子交換法、有機(jī)溶劑萃取法和共沉淀法[3]。

1.1 離子沉淀法

離子沉淀是指溶液中的某種離子在沉淀劑的作用下，形成難溶化合物而沉淀的過程。在現(xiàn)有礦漿電解體系中，可以選擇使用氫氧化物通過調(diào)節(jié)pH值將銻鐵分步沉淀以達(dá)到銻鐵分離的效果。這種情況也可以稱為中和沉淀法。

表1 298 K及aMez+=1時(shí)金屬氫氧化物沉淀的pH值

從表1可以看出，選擇氫氧化物沉淀法來分離礦漿電解體系中的銻和鐵時(shí)，理論上可以通過調(diào)節(jié)pH將Sb3+、Fe3+、Fe2+依次沉淀出來。

1.2 置換沉淀法

置換沉淀是指用較負(fù)電性的金屬?gòu)娜芤褐腥〈鲚^正電性金屬的過程。其在冶金應(yīng)用中有以下兩個(gè)用途：用主體金屬除去浸出液中的較正電性金屬；用較負(fù)電性的金屬?gòu)慕鲆褐刑崛≥^正電性金屬。

在現(xiàn)有礦漿電解體系中，鐵相對(duì)于銻來說為較負(fù)電性金屬，可以使用金屬鐵將溶液中的銻置換出來，達(dá)到銻鐵分離的目的。

2 試驗(yàn)部分

2.1 離子沉淀法

2.1.1 主要儀器和試劑

主要儀器包括：量筒、燒杯、容量瓶、電子天平（0.01 g）、真空水泵、抽濾瓶、布氏漏斗、濾紙、pH計(jì)、恒溫水浴鍋、攪拌桿以及攪拌電機(jī)等。主要試劑有電解液、氫氧化鈉和雙氧水。

2.1.2 試驗(yàn)步驟

準(zhǔn)備并調(diào)試各類儀器設(shè)備，確保能正常工作；配制10 mol/L氫氧化鈉溶液，量取一定量電解液；一次沉淀：在30℃恒溫水浴攪拌時(shí)，將10 mol/L氫氧化鈉溶液緩慢滴加到電解液中，調(diào)節(jié)pH為1.5，進(jìn)行過濾將沉淀分離出來得到濾液1-1、濾渣1-2，留樣待測(cè)；二次沉淀：取400 mL濾液1-1，添加9.0 g 30%雙氧水將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，恒溫?cái)嚢?.5 h后，將10 mol/L氫氧化鈉溶液緩慢滴加到此溶液中，調(diào)節(jié)pH到4.5，進(jìn)行過濾將沉淀分離出來得到濾液1-3、濾渣1-4，留樣待測(cè)。

2.2 置換沉淀法

2.2.1 主要儀器和試劑

主要儀器包括：鐵片、電子天平（0.01 g）、量筒、燒杯、石英漏斗、濾紙、玻璃棒以及恒溫水浴鍋等。主要試劑為電解液。

2.2.2 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)備并調(diào)試各類儀器設(shè)備，確保能正常工作；稱取一定量鐵片，記重，量取一定量電解液；將鐵片加入電解液中恒溫?cái)嚢?，反?yīng)至將清液滴入蒸餾水中無(wú)白色沉淀產(chǎn)生為止，進(jìn)行過濾將沉淀分離出來得到濾液2-1、濾渣2-2，留樣待測(cè)；稱取反應(yīng)后的鐵片并計(jì)量。

3 結(jié)果與討論

3.1 離子沉淀法

離子沉淀金屬分布情況如表2、表3所示。

表2 離子沉淀金屬分布情況（一次沉淀，pH=1.5）

表3 離子沉淀金屬分布情況（二次沉淀，pH=4.5）

由表2、表3可以看出，采用離子沉淀法分步進(jìn)行沉淀分離銻鐵時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)pH為1.5時(shí)，金屬銻的沉淀率為93.85%，金屬鐵的沉淀率為39.99%（其中三價(jià)鐵的沉淀率為95.26%）。再將二價(jià)鐵進(jìn)行氧化處理，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH為4.5時(shí)，其中金屬銻的沉淀率為79.07%，金屬鐵的沉淀率為99.67%。兩段綜合來看，金屬銻的沉淀率為98.71%，金屬鐵的沉淀率為99.80%。

表4 離子沉淀法樣品分析情況（液樣）

表5 離子沉淀法樣品分析情況（固體樣）

由表4、表5可以看出，經(jīng)過離子沉淀法對(duì)電解液進(jìn)行處理后，電解液中的銻離子濃度由12.24 g/L下降至0.17 g/L。

3.2 置換沉淀法

表6 置換沉淀金屬分布情況

表7 置換沉淀法樣品分析情況（液樣）

表8 置換沉淀法樣品分析情況（固體樣）

由表6、表7和表8可以看出，采用置換沉淀法銻金屬直收率可以達(dá)到98.29%，置換后溶液中銻離子濃度由10.92 g/L下降至0.03 g/L。由于此次采用加酸加熱進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中銻金屬略有損失，溶液中鐵也較高，于是實(shí)施了一個(gè)未加酸且未加熱的置換沉淀試驗(yàn)，結(jié)果如表9、表10和表11所示。

表9 置換沉淀金屬分布情況

表10 置換沉淀法樣品分析情況（液樣）

表11 置換沉淀法樣品分析情況（固體樣）

由表9、表10和表11可以看出，試驗(yàn)中銻金屬直收率也達(dá)到94.63%，消耗的金屬鐵也有所下降。人們可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)酸用量，選擇是否進(jìn)行加熱。

4 結(jié)論

從離子沉淀試驗(yàn)結(jié)果來看，在第一次沉淀時(shí)，90%以上的Sb3+、Fe3+基都被沉淀下來，但是Sb3+、Fe3+的沉淀pH很接近，其氫氧化物沉淀均具有一定的吸附性，導(dǎo)致銻鐵的分離效果不理想。此法在需要縮減電解液體系體積時(shí)可以使用，將銻鐵完全沉淀，可以將幾乎不含銻、鐵的溶液排出。

從置換沉淀試驗(yàn)結(jié)果來看，銻金屬的直收率可以達(dá)到98%，分離效率高。操作流程比離子沉淀法更短，條件控制相較于離子沉淀法更容易。此法所余含鐵溶液，可用于水處理以及生產(chǎn)制造其他副產(chǎn)物等。