用含銻煙灰制備焦銻酸鈉試驗研究

陳 蘭

(郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南 郴州 423038)

鉛陽極泥還原熔煉和氧化精煉過程中都會產(chǎn)生大量煙塵，其中含有30%～60%銻，3%～35%鉛，1%～15%砷[1]。含銻煙灰的處理方法主要是先將煙灰還原熔煉成銻鉛砷合金，再用堿(氫氧化鈉或碳酸鈉)沉淀除砷，最后氧化吹銻獲得高純銻白。火法精煉的優(yōu)點(diǎn)是處理量大，缺點(diǎn)是能耗高、環(huán)境差、銻直收率低、除砷渣處理困難[2-8]。以含銻煙灰濕法制備焦銻酸鈉有多種方法[9-18]：用硫化鈉加氫氧化鈉浸出，濾液加雙氧水氧化，銻浸出率高，但生產(chǎn)環(huán)境較差；用氫氧化鉀溶液浸出，濾液加氫氧化鈉和雙氧水氧化，銻浸出率高，但生產(chǎn)成本較高；用氫氧化鈉溶液浸出，濾液加雙氧水氧化得焦銻酸鈉，能耗低，生產(chǎn)成本低，用此工藝制備焦銻酸鈉一般要求原料銻含量高、雜質(zhì)少，對于利用含雜質(zhì)鉛砷較高的銻煙灰制備焦銻酸鈉的研究較少。試驗針對某鉛冶煉廠的煙灰，研究用能耗低、環(huán)境相對友好的氫氧化鈉溶液浸出、濾液加雙氧水氧化工藝回收銻。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

銻煙灰，主要成分見表1。

表1 銻煙灰的主要成分 %

1.2 試驗試劑及設(shè)備

試驗用試劑主要有氫氧化鈉，分析純；30%雙氧水，分析純;一次蒸餾水。

試驗用設(shè)備主要有攪拌器，聚四氟乙烯燒杯，水浴鍋。

1.3 試驗原理及方法

1.3.1 試驗原理

銻煙灰中，銻、鉛、砷分別主要以Sb2O3、PbO、As2O3形式存在。在氫氧化鈉溶液中，Sb2O3、As2O3可與NaOH反應(yīng)生成亞銻酸鈉和亞砷酸鈉，亞銻酸鈉和亞砷酸鈉易溶于氫氧化鈉溶液；PbO與NaOH基本不反應(yīng)或生成的物質(zhì)難溶于氫氧化鈉溶液，堿浸后過濾即可將銻、砷與鉛分離。亞銻酸鈉和亞砷酸鈉在氫氧化鈉溶液中與雙氧水反應(yīng)分別生成難溶于水的焦銻酸鈉和易溶于水的砷酸鈉，過濾即可將銻與砷分離。主要反應(yīng)如下：

1.3.2 試驗方法

試驗在聚四氟乙烯燒杯中分2步進(jìn)行：首先對銻煙灰用氫氧化鈉溶液浸出，考察溫度、氫氧化鈉質(zhì)量濃度、液固體積質(zhì)量比、反應(yīng)時間對銻浸出率的影響；然后對堿浸濾液加雙氧水氧化，與銻反應(yīng)生成焦銻酸鈉，考察溫度、雙氧水用量對焦銻酸鈉質(zhì)量及產(chǎn)量的影響。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 煙灰中銻的堿浸

控制水浴溫度，取一定質(zhì)量銻煙灰，加入一定質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，攪拌反應(yīng)一定時間后趁熱過濾，分析濾液中銻、鉛、砷質(zhì)量濃度，計算銻、鉛、砷浸出率。

2.1.1 溫度對金屬浸出的影響

銻煙灰質(zhì)量100 g，攪拌反應(yīng)1 h，氫氧化鈉質(zhì)量濃度360 g/L，液固體積質(zhì)量比15/1，溫度對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結(jié)果見表2。

表2 溫度對金屬浸出的影響

由表2看出：隨溫度升高，銻浸出率逐步提高；溫度高于80 ℃后，銻浸出率變化不大，砷、鉛浸出率變化不大。綜合能耗考慮，確定浸出溫度以80 ℃為宜。

2.1.2 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對金屬浸出的影響

銻煙灰質(zhì)量100 g，溫度80 ℃，攪拌反應(yīng)1 h，液固體積質(zhì)量比15/1，氫氧化鈉質(zhì)量濃度對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結(jié)果見表3。

表3 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對金屬浸出的影響

由表3看出：隨氫氧化鈉質(zhì)量濃度升高，銻浸出率提高；氫氧化鈉質(zhì)量濃度高于360 g/L后，銻、砷浸出率變化不明顯，鉛浸出率提高幅度不大。氫氧化鈉質(zhì)量濃度越高，生產(chǎn)成本越高，綜合考慮，確定氫氧化鈉質(zhì)量濃度以360 g/L為宜。

2.1.3 液固體積質(zhì)量比對金屬浸出的影響

銻煙灰質(zhì)量100 g，溫度80 ℃，攪拌反應(yīng)1 h，氫氧化鈉質(zhì)量濃度360 g/L，液固體積質(zhì)量比對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結(jié)果見表4。

表4 液固體積質(zhì)量比對金屬浸出的影響

由表4看出：隨液固體積質(zhì)量比增大，銻浸出率提高；液固體積質(zhì)量比為15/1后，銻浸出率變化不明顯。液固體積質(zhì)量比越高，后期溶液處理成本越高，綜合考慮，確定液固體積質(zhì)量比以15/1為宜。

2.1.4 反應(yīng)時間對金屬浸出率的影響

銻煙灰質(zhì)量100 g，溫度80 ℃，氫氧化鈉質(zhì)量濃度360 g/L，液固體積質(zhì)量比15/1，反應(yīng)時間對銻、砷、鉛浸出率的影響試驗結(jié)果見表5。

表5 反應(yīng)時間對金屬浸出的影響

由表5看出：反應(yīng)0.5～1 h，銻、鉛、砷浸出率明顯提高；反應(yīng)1 h以后，銻浸出率提高幅度很小，鉛、砷浸出率也變化不大。反應(yīng)時間越長，生產(chǎn)成本越高，綜合考慮，確定反應(yīng)時間以1 h為宜。

2.2 堿浸液中加雙氧水氧化制備焦銻酸鈉

最優(yōu)條件下(銻煙灰質(zhì)量100 g，溫度80 ℃，氫氧化鈉質(zhì)量濃度360 g/L，液固體積質(zhì)量比15/1，反應(yīng)時間 1 h)氫氧化鈉溶液浸出銻煙灰所得堿浸液中，銻離子、砷離子、鉛離子質(zhì)量濃度分別為29.1、2.16、5.36 g/L?？刂扑囟?，取堿浸液1.5 L于聚四氟乙烯燒杯中，攪拌條件下緩慢滴入適量雙氧水，將三價銻離子氧化成五價銻離子；雙氧水滴完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)一定時間，之后趁熱過濾；濾渣用水洗滌數(shù)次，干燥即得焦銻酸鈉。

2.2.1 溫度對焦銻酸鈉純度的影響

含銻溶液中緩慢加入理論量1.2倍雙氧水，反應(yīng)時間0.5 h，溫度對焦銻酸鈉純度的影響試驗結(jié)果見表6。

表6 反應(yīng)溫度對焦銻酸鈉純度的影響

由表6看出：反應(yīng)溫度主要影響雜質(zhì)的析出，溫度越低，雜質(zhì)鉛析出得越多，焦銻酸鈉純度受到影響；80 ℃以后，析出的焦銻酸鈉較純。所以，雙氧水氧化制備焦銻酸鈉最適宜溫度確定為80 ℃。

2.2.2 雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響

在80 ℃下反應(yīng)0.5 h，考察雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響，試驗結(jié)果見表7。

表7 雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響

由表7看出：雙氧水用量主要影響焦銻酸鈉產(chǎn)率，反應(yīng)過程中雙氧水會自反應(yīng)消耗一部分，所以其加入量要高于理論量才能充分氧化溶液中銻離子；雙氧水用量為理論量的1.2倍時，三價銻離子氧化充分。所以，雙氧水適宜用量確定為理論量的1.2倍。

3 結(jié)論

對銻煙灰采用氫氧化鈉浸出—雙氧水氧化工藝制備焦銻酸鈉是可行的，方法簡單易操作。實際生產(chǎn)中，氧化后液補(bǔ)加氫氧化鈉后可返回浸出工序，因此成本較低，可工業(yè)化生產(chǎn)。在液固體積質(zhì)量比15/1、氫氧化鈉質(zhì)量濃度360 g/L、溫度80 ℃條件下反應(yīng)1 h，銻浸出率為89%；對于含銻浸出液，在80 ℃下用理論量1.2倍的雙氧水將其中的三價銻氧化為五價銻，可獲得高純度焦銻酸鈉。