酸泥浸鉛渣中鉍回收工藝研究

巢 沖

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

江銅集團貴溪冶煉廠所產(chǎn)酸泥為硫酸生產(chǎn)過程中煙氣經(jīng)過淋洗處理后得到的渣，年產(chǎn)出量為500到800t，其中含鉛和鉍等有價金屬元素。2018江銅貴冶對酸泥進行濕法浸鉛工業(yè)試驗，主要工藝流程為轉(zhuǎn)型—酸浸—沉鉛。試驗結(jié)束，產(chǎn)出酸泥浸鉛渣185t,渣中含一定的鉍金屬量。因浸鉛渣中夾帶殘酸，鉍品位較低，直接進行火法冶煉［1］，會造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，天然氣消耗增加。因此，有必要對其研究處理［2-6］。酸泥浸鉛渣的典型成分如表1。

表1 酸泥浸鉛渣的典型化學(xué)成分

2 工藝原理和流程

將酸泥浸鉛渣水洗脫除殘酸后，鉍主要以(BiO)2SO4的形式保留在渣中。以H2SO4，NaCL為介質(zhì)對其進行浸出反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：

(BiO)2SO4+ 3H2SO4+ 8NaCl = 2HBiCl4+4Na2SO4+ 2H2O

此時，酸泥中鉍以HBiCL4的形式浸出到液相中，達到了與雜質(zhì)分離的目的。通過對浸出液添加NaOH進行中和，生成BiOCL沉淀：

HBiCl4+ 3NaOH = BiOCl↓ + 3NaCl + 2H2O

通過上述系列反應(yīng)，酸泥浸鉛渣中的鉍得到了有效的回收與富集，實驗處理如圖1所示。

圖1 酸泥浸鉛渣回收鉍工藝流程

3 實驗與結(jié)果

實驗采用單因素考察方式確定最佳條件，實驗過程只對鉍元素進行分析。

3.1 氯鹽酸浸工藝條件研究

每次取500g酸泥浸鉛渣實驗，分別考察酸度，氯離子濃度，反應(yīng)液固比，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間對鉍浸出率的影響。

3.1.1 酸度對鉍浸出率的影響

控制反應(yīng)氯離子濃度130 g/L，液固比4∶1，溫度85℃，時間2h，在此條件下，考察酸度對鉍的浸出率影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 酸度對鉍浸出率的影響

當(dāng)酸度在110 g/L以下，鉍浸出率隨酸度的增加而上升；當(dāng)酸度繼續(xù)增加至110 g/L以上，鉍浸出率變化幅度不大。酸度繼續(xù)增加，將造成試劑硫酸用量增加，同時也加重對設(shè)備的腐蝕。因此氯鹽酸浸過程最佳酸度控制在110 g/L為宜。

3.1.2 氯離子濃度對鉍浸出率的影響

控制反應(yīng)酸度110 g/L，液固比4∶1，溫度85℃，時間2h，在此條件下，考察氯離子濃度對鉍的浸出率影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 氯離子濃度對鉍浸出率的影響

溶液氯離子濃度小于130 g/L，鉍浸出率隨氯離子濃度的增大而上升；當(dāng)溶液氯離子濃度在130 g/L以上，鉍浸出率基本無變化。氯離子濃度的增大，將增加工業(yè)鹽的用量。因此，氯鹽酸浸過程氯離子濃度控制在130 g/L為宜。

3.1.3 液固比對鉍浸出率的影響

控制反應(yīng)酸度 110 g/L，氯離子濃度 130 g/L，溫度85℃，時間2h，在此條件下，考察液固比對鉍的浸出率影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 液固比對鉍浸出率的影響

由圖4可以看出，液固比小于4∶1，隨著液固比的增加，鉍浸出率也增加明顯；溶液液固比在4∶1到6∶1之間，鉍浸出率隨液固比增加的變化不大。液固比過小，溶液粘度大，不利于攪拌和過濾，液固比過大，則酸、工業(yè)鹽的消耗大。因此，氯鹽酸浸過程液固比取4∶1為宜。

3.1.4 反應(yīng)溫度對鉍浸出率的影響

控制反應(yīng)酸度 110 g/L，氯離子濃度 130 g/L，液固比4∶1，時間2h，在此條件下，考察溫度對鉍的浸出率影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應(yīng)溫度對鉍浸出率的影響

由圖5可以看出，反應(yīng)溫度小于85℃，鉍浸出率隨溫度的上升而明顯增加；繼續(xù)升高至85℃以上，鉍浸出率變化不大。反應(yīng)溫度越高，產(chǎn)生的氯化氫氣體揮發(fā)嚴(yán)重，將使得生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，設(shè)備的腐蝕加重。因此，氯鹽酸浸過程反應(yīng)溫度取85℃為宜。

3.1.5 反應(yīng)時間對鉍浸出率影響

控制反應(yīng)酸度 110 g/L，氯離子濃度 130 g/L，液固比4∶1，溫度85℃，在此條件下，考察反應(yīng)時間對鉍的浸出率影響，結(jié)果如圖6所示。

圖6 反應(yīng)時間對鉍浸出率的影響

由圖6可以看出，反應(yīng)時間在2h以內(nèi)，鉍浸出率隨反應(yīng)時間的延長而增加；反應(yīng)時間超過2h，繼續(xù)延長反應(yīng)時間對于鉍的浸出率作用不大。因此，氯鹽酸浸過程反應(yīng)時間控制在2h，能較好滿足工藝要求。

根據(jù)以上實驗確定酸泥浸鉛渣浸鉍的最佳工藝條件為：浸出酸度110g/L，氯離子濃度130 g/L，液固比4∶1，反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時間2h。

3.2 中和沉鉍

研究探索PH值對鉍的沉降率的影響，獲得最佳沉鉍工藝參數(shù)。實驗將浸鉍液控制在60℃，反應(yīng)時間1h，通過添加 NaOH調(diào)節(jié)溶液 pH值，得到了鉍的沉降率與pH值的關(guān)系圖7。

圖7 pH值對鉍的沉降率的影響

由圖7可以看出，pH值在2.1以下的時候，鉍的沉降率較低，未達到96%。隨著pH值的提高，鉍的沉降率增加，當(dāng)pH值達到2.5后，鉍的沉降率上升幅度變小，如進一步將溶液Ph值調(diào)高，溶液中的銅，砷等雜質(zhì)元素沉降進入沉鉍渣，對后續(xù)鉍冶煉不利，故本實驗中和沉鉍的pH值控制在2.5。

4 工業(yè)試驗

根據(jù)實驗得出的最佳工藝條件對酸泥浸鉛渣進行工業(yè)試驗，5個批次數(shù)據(jù)結(jié)果見表2,得到的沉鉍渣化學(xué)成分見表3。

表2 酸泥浸鉛渣工業(yè)試驗結(jié)果

表3 沉鉍渣的主要化學(xué)成分 %

由表2可以看出，5批次總投入酸泥浸鉛渣17.45t，鉍的浸出率為96.9%，鉍的沉降率為98.9%，整個過程鉍的綜合回收率為 95.8% 。

由表3可以看出，工業(yè)試驗產(chǎn)出的沉鉍渣品位較高，雜質(zhì)含量低，為4N精鉍的生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)的原料。

5 結(jié)語

（1）研究獲得酸泥浸鉛渣氯鹽酸浸最佳條件：控制浸出酸度110g/L，氯離子濃度130 g/L，液固比4∶1，反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時間2h。中和沉鉍最佳工藝條件：pH值2.5，溫度60℃，時間1h。

（2）采用最佳工藝條件對酸泥浸鉛渣進行工業(yè)試驗得出：浸鉍過程的浸出率96.9%，中和沉鉍時鉍的沉降率98.9%，鉍的綜合回收率95.8%，為4N精鉍生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)的原料。

（3）此工藝流程簡單，鉍回收率高。