二次凈化渣浸出工藝研究

肖志紅

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

0 引言

銻的氧化物——三氧化二銻可用于制造耐火材料，這也是銻最主要的用途。除了含鹵素的聚合物阻燃劑以外，三氧化二銻幾乎總是與鹵化物阻燃劑一起使用。三氧化二銻形成銻的鹵化物的過(guò)程可以減緩燃燒，此為其具有阻燃效應(yīng)的原因。貴溪冶煉廠金銀車間在處理銅陽(yáng)極泥回收金銀的同時(shí)得到富含鉍、銻、銅、砷等有價(jià)金屬二次凈化渣，由于含砷量較高，銻、鉍質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于14%，需進(jìn)一步將鉍、銻、銅、砷等有價(jià)金屬進(jìn)行分離[1-2]。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料為貴溪冶煉廠一車間產(chǎn)出的二次凈化渣，其成分如表1 所示。

表1 二次凈化渣主要成分

2 試驗(yàn)工藝流程

試驗(yàn)工藝流程如圖1 所示。

圖1 二次凈化渣處理工藝流程

3 試驗(yàn)原理

二次凈化渣中的主要成分是銻、鉍等有價(jià)金屬，其中銻、鉍大部分以氯氧鉍、氯氧銻形態(tài)存在，控制一定反應(yīng)條件，使二次凈化渣的氯氧鉍與氯化氫反應(yīng)生成氯化鉍進(jìn)入液相中，二次凈化渣的亞砷酸銅與氯化氫反應(yīng)生成氯化銅、砷酸進(jìn)入液相中，而二次凈化渣中的氯氧銻則不反應(yīng)保留在渣中，從而將鉍、銅與銻分離，其主要方程式為：BiOCl＋2HCl=BiCl3＋H2；CuHAsO4＋2HCl=CuCl2＋H3AsO4。

將酸浸渣進(jìn)行堿浸，使酸浸渣中的砷與堿反應(yīng)生成砷酸進(jìn)入液相中，可以有效地將砷除去，而銻則留在渣中，進(jìn)一步把有價(jià)元素銻富集，其主要方程式為：H3AsO4+3NaOH=Na3AsO4+3H2O。

4 浸出率概念

4.1 浸出率簡(jiǎn)介

浸出率是浸取各類金屬工藝的標(biāo)準(zhǔn)之一。生產(chǎn)實(shí)踐表明，浸出率越高，金屬的提取率就越好，工礦企業(yè)獲取的經(jīng)濟(jì)效益就越好。

浸出的目的，在于使所有要提取的金屬盡量溶解于溶劑中，而雜質(zhì)則溶解得越少越好，不管選擇什么樣的溶劑，所要提取的金屬總是難以100%都溶解。同樣，所含雜質(zhì)也總要溶解一些，為了表示某一物質(zhì)被浸出的程度，常用浸出率來(lái)表示[3]。

4.2 計(jì)算公式

浸出率通用公式：

式中：R0為原料指定有價(jià)組分的品位；R 為浸出渣指定有價(jià)組分的品位。

5 二次凈化渣酸浸工藝試驗(yàn)

為了更好地除去二次凈化渣中的鉍，為此采用單一變量法對(duì)二次凈化渣進(jìn)行試驗(yàn)，從而探索出最佳工藝。

5.1 二次凈化渣漿液酸度對(duì)鉍、銻浸出的影響

控制試驗(yàn)中二次凈化渣漿液的氯離子質(zhì)量濃度為120～140 g/L、浸出時(shí)間4 h、溫度恒定在80 ℃，考察酸度對(duì)鉍、銻浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)二次凈化渣漿液的酸度在100 g/L 以下，鉍浸出率隨酸度的增大而上升，而銻的浸出率則沒(méi)怎么變化；當(dāng)二次凈化渣漿液的酸度從100 g/L 增加到110 g/L，鉍浸出率上升幅度減緩，而銻的浸出率則隨之增加。這是因?yàn)榍懊嫣峁┑乃岫仁歉G反應(yīng)的，當(dāng)漿液中的鉍反應(yīng)完后，繼續(xù)增加酸度后則會(huì)與漿液中的銻反應(yīng)，從而使渣中的銻浸出進(jìn)入液相中，這樣反而會(huì)導(dǎo)致銻的流失；同時(shí)考慮到酸度繼續(xù)增大，不僅對(duì)設(shè)備的腐蝕增加，而且也會(huì)增加生產(chǎn)成本的消耗，同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的影響。因此，將二次凈化渣酸浸過(guò)程中的浸出酸度確定為90～100 g/L。

5.2 二次凈化渣漿液氯離子濃度對(duì)鉍、銻浸出的影響

控制試驗(yàn)中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、浸出時(shí)間4 h、溫度恒定在80 ℃，考察氯離子濃度對(duì)鉍、銻浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)二次凈化渣漿液的氯離子質(zhì)量濃度小于120 g/L，鉍的浸出率隨著氯離子濃度的增大而大幅度上升，而銻的浸出率則沒(méi)怎么變化；當(dāng)二次凈化渣漿液的氯離子質(zhì)量濃度大于120 g/L，鉍浸出率基本保持不變，然而進(jìn)一步增大氯離子濃度，銻浸出率則隨之增加。這是因?yàn)榍懊嫣峁┑穆入x子跟鉍反應(yīng)，當(dāng)渣中的鉍反應(yīng)完后，再次增加的氯離子會(huì)跟渣中的銻反應(yīng)，從而將渣中的銻浸出進(jìn)入溶液，這樣反而會(huì)導(dǎo)致銻的流失，同時(shí)考慮繼續(xù)增加氯離子濃度不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的影響，而且后期再除氯過(guò)程中也會(huì)相應(yīng)地增加成本。因此，將二次凈化渣酸浸過(guò)程中的氯離子質(zhì)量濃度控制在120～140 g/L[4]。

5.3 二次凈化渣漿液浸出時(shí)間對(duì)鉍、銻浸出的影響

控制實(shí)驗(yàn)中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、氯離子質(zhì)量濃度為120～140 g/L、溫度恒定在80 ℃，考察浸出時(shí)間對(duì)鉍、銻浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)二次凈化渣漿液浸出時(shí)間在2～4 h 段時(shí)，鉍的浸出率隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，這時(shí)銻的浸出率沒(méi)有變化；當(dāng)浸出時(shí)間達(dá)到4 h 后，鉍的浸出率基本沒(méi)有變化，表明時(shí)間超過(guò)4 h，二次凈化渣漿液的鉍已經(jīng)基本反應(yīng)完全；如繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間，一方面會(huì)使生產(chǎn)成本不斷增加，同時(shí)會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。因此，將二次凈化渣的浸出時(shí)間確定在4 h。

5.4 二次凈化渣漿液浸出溫度對(duì)鉍、銻浸出的影響

控制試驗(yàn)中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、氯離子質(zhì)量濃度為120～140 g/L、浸出時(shí)間固定為4 h，考察浸出溫度對(duì)鉍、銻浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)二次凈化渣的溫度低于60 ℃時(shí)，鉍的浸出率隨溫度的變化不明顯；當(dāng)二次凈化渣漿液的溫度在60～80 ℃時(shí)，鉍浸出率隨溫度的上升而增加；當(dāng)浸出溫度達(dá)到80℃后，鉍浸出率隨溫度的變化幅度很小，表明此時(shí)漿液中的鉍已經(jīng)基本反應(yīng)完全，繼續(xù)升溫不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。因此，將二次凈化渣的酸浸溫度確定為80 ℃左右。

5.5 二次凈化渣酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論

根據(jù)小型條件試驗(yàn)確定二次凈化渣酸浸的最佳工藝技術(shù)條件：酸度90～100 g/L、氯離子質(zhì)量濃度120～140 g/L、浸出時(shí)間4 h、溫度80 ℃；二次凈化渣經(jīng)過(guò)酸浸將鉍和銅脫除，鉍浸出率達(dá)94.24%，銅浸出率達(dá)93.92%。下一步可以將酸浸渣的砷出去，以進(jìn)一步達(dá)到富集銻的目的。

6 酸浸渣堿浸工藝試驗(yàn)

為了將酸浸渣中的砷進(jìn)一步除去，同樣采取單一控制變量法對(duì)酸浸渣進(jìn)行試驗(yàn)，并探索出最佳工藝[5]。

6.1 酸浸渣漿液的堿度對(duì)砷浸出率的影響

控制試驗(yàn)中酸浸渣漿液的浸出時(shí)間為2 h、溫度恒定在90 ℃，考察酸浸渣漿液的堿度對(duì)砷浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)酸浸渣漿液的堿度為0～50 g/L時(shí)，砷的浸出率隨堿度的增加而增加；當(dāng)堿度達(dá)到50～60 g/L 時(shí)，砷的浸出率基本沒(méi)有變化，表明此時(shí)漿液中的砷已經(jīng)基本反應(yīng)完全，若堿度繼續(xù)增加，不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且對(duì)浸出砷沒(méi)有任何效果，反而會(huì)增加后期處理堿浸液的生產(chǎn)成本。因此，將酸浸渣堿浸的堿度控制在50 g/L。

6.2 酸浸渣漿液的溫度對(duì)砷浸出率的影響

控制試驗(yàn)中酸浸渣漿液的浸出時(shí)間為2 h、堿度固定在50 g/L，考察酸浸渣漿液的溫度對(duì)砷浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)酸浸渣漿液的溫度不斷上升時(shí)，砷的浸出率也隨之增加，當(dāng)溫度升至90 ℃時(shí)，砷的浸出率保持緩慢增加，當(dāng)溫度升至95 ℃時(shí)，砷浸出率基本保持不變，表明此時(shí)漿液中的砷已經(jīng)基本反應(yīng)完全，再繼續(xù)升溫不僅對(duì)砷的浸出沒(méi)有效果，反而增加了生產(chǎn)成本。因此，將酸浸渣的溫度控制在90 ℃。

6.3 酸浸渣漿液的浸出時(shí)間對(duì)砷浸出率的影響

控制試驗(yàn)中酸浸渣漿液的溫度為90 ℃、堿度固定在50 g/L，考察酸浸渣漿液的浸出時(shí)間對(duì)砷浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)酸浸渣漿液的浸出時(shí)間不斷增加，砷的浸出率也隨之增加，當(dāng)浸出時(shí)間在2 h以后，砷的浸出率基本保持不變，表明此時(shí)酸浸渣中的砷已基本反應(yīng)完全，再延長(zhǎng)浸出時(shí)間只會(huì)增加生產(chǎn)成本，故將酸浸渣的浸出時(shí)間定為2 h。

6.4 二次凈化渣酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論

根據(jù)小型條件試驗(yàn)確定了酸浸渣堿浸的最佳工藝技術(shù)條件：堿度50 g/L、浸出時(shí)間2 h、溫度90 ℃；酸浸渣經(jīng)過(guò)堿浸后可以將酸浸渣中的砷除去，且砷的浸出率達(dá)到94.12%，從而進(jìn)一步達(dá)到了富集銻的目的。

7 結(jié)論

在酸性體系中，采用酸浸將二次凈化渣中銻鉍分離開(kāi)是可行的，在一定的工藝條件下，可以將銻、鉍分離開(kāi)，從而達(dá)到富集銻的目的，其銻的品位w（Sb）能達(dá)到30%以上，同時(shí)將酸浸液中的鉍進(jìn)行回收利用，可使有價(jià)金屬得到綜合利用。再通過(guò)酸浸渣堿浸的方法，將酸浸渣中的砷除去，進(jìn)一步提高了銻的品位，為后續(xù)焦銻酸鈉工序提供了更優(yōu)質(zhì)的原料。