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湿法冶金电解技术(锑湿法冶炼)

湿法冶金电解技术(锑湿法冶炼) 铋湿法冶金方法

对于品位高、成分单一的铋矿,虽然仍有SO2污染,但火法冶炼仍是铋冶炼的主要方法。而复杂难分的低品位铋精矿和铋中矿采用反射炉法冶炼,不仅回收率低,而且难以提炼出高质量的精铋。20世纪60年代末,我国开始致力于铋矿湿法冶金新技术的研究。用氯化铁作浸出剂,在酸性氯化物体系中浸出铋矿,使矿物中的铋以氯化铋络合物的形式进入溶液,用铁粉置换生产海绵铋,火法精炼生产精铋。一是在云锡三冶炼厂建设湿法车间处理锡铋混合精矿。

近年来,国内外许多科研院所根据硫化铋矿成分的不同,研究了许多湿法冶金新工艺,如三氯化铁浸出-铁粉置换法、三氯化铁浸出-隔膜电积法、三氯化铁浸出-水解铋沉淀法、氯气选择性浸出法、亚硝酸法和中南大学新氯化法等。这些工艺流程大多经过了D规模试验或半工业和工业试验。

一、氯化铁浸出-铁粉置换法

该工艺由六个过程组成:铋矿的浸出和还原;铁粉代替沉淀海绵铋;氯气被氧化再生氯化铁;海绵铋熔炼铸造粗铋;粗铋火法精炼;铋浸出渣中有价金属的选矿回收。浸出过程中的主要反应如下:

通过加入铋矿石来还原浸出溶液,并且溶液中残留的三价铁被还原成二价。加入铁粉沉淀海绵铋,海绵铋被氯气氧化再生三价铁。

该方法技术成熟,铋浸出率高(渣的98% ~ 98.5%),综合利用好,污染少。为提高铋资源的综合利用率提供了一条有效途径。但该工艺的物耗较高,1t海绵铋需要1.5~1.8t工业盐酸,0.4~0.5t氧气,0.5~0.6t铁粉。由于铁粉置换和氯气再生技术,溶液中铁和氯离子的积累不容忽视,废液排放量大。由于渗滤液中离子浓度相对较高,粘度较大,滤渣和洗渣难度较大。这个过程如图1所示。

图1三氯化铁浸出-铁粉置换从铋锡中矿提取铋的工艺流程图

二、氯化铁浸出-隔膜电沉积法

为了简化工艺,使用隔膜电沉积代替图1工艺中的铁粉置换和氯气再生工艺。其原理是在控制适当电位的条件下,铋在隔膜电解槽的阴极被还原;

铁的氧化反应发生在阳极:

该工艺的关键技术是控制电极电位和溶液通过膜的速度。在阴极区,溶液中的主要阳离子是Bi3+、Fe2 ++和H+,而在阳极区,溶液中的主要阳离子是Bi3+、Fe3 ++和H+。为了防止阳极区的三价铁在阴极放电,降低电流效率,应采用合适的隔膜材料将阴阳极隔开,阴极区的液面应高于阳极区,并控制电解液的渗流速度,使流速与三价铁的氧化速度相等。

与氯化铁-铁粉置换法相比,该工艺简单。但由于溶液中铁离子浓度较高,在电沉积过程中,三价铁在电场力的作用下,不可避免地会通过隔膜在阴极板中被还原,从而降低电流效率(电流效率42% ~ 50%),操作过程相对严格。

三、氯化铁浸出-水解铋沉淀法

该方法实质上是利用氯氧化铋的可水解性,在弱酸性溶液中水解氯氧化铋络合物,生成氯氧化铋白色沉淀,制备氯氧化铋精矿。

为了完成水解,溶液的pH值一般控制在2,需要大量的水来稀释溶液,造成酸耗高、水耗大、试剂耗大、铋回收率低、废水排放量大等缺点。某小型铋冶炼厂采用此法生产氯氧化铋精矿,效果不理想。其技术经济指标为:每吨精矿消耗工业盐酸800公斤,铋回收率为60% ~ 70%。

四。盐酸亚硝酸法

该方法已在前苏联进行了半工业试验,并用于处理哈萨克矿的难处理含铋硫化物精矿。基本原理基于反应:

该方法消耗多种试剂,除盐酸和氯化钠外,还需要硝酸钠、煤油和过氧化氢。这个过程如图2所示。技术指标(精矿消耗∕吨):盐酸185公斤,氯化钠260公斤,硝酸钠3公斤煤油3公斤,双氧水6公斤。

图2盐酸亚硝酸法处理铋精矿原理工艺流程图

五、氯气选择性浸出法

该方法采用控制电位,用氯气选择性浸出硫化铋矿,抵抗杂质浸出的方法。与以往方法相比,避免了过程中大量铁离子的循环和三价铁的再生,提高了产品质量,改善了炉渣的过滤和洗涤性能。浸出过程的基本反应是:

用氯气进行选择性浸出,铋的选择性高,但氯气的消耗量比较大。部分元素硫会被氯气氧化生成硫酸根,氯气的污染和腐蚀严重,需要对设备进行密封。从经济上讲,与氯化铁浸出相比没有明显优势。

氯气选择性浸出工艺流程见图3。

图3氯气选择性浸出铋原理工艺流程图

不及物动词氯化水解沉淀铋的新方法

唐默堂等在多年研究的基础上,提出了一种新的处理铋精矿的湿法冶金方法——新氯化水解沉铋法。在36~378K温度范围内,采用两段循环浸出,铋的浸出率大大提高。该工艺的特点是采用含金属氯化物(A#CA)的酸性水溶液,兼有氯化铁和氯氯化剂的优点,解决了浸出剂的再生和溶液中铁的循环积累问题,大大提高了溶液中铋的浓度,相应扩大了后续工序的生产能力。原理流程如图4所示。

图4氯化水解法新原理工艺流程图

由于高温浸出,As、S等杂质氧化浸出率高,副反应会导致耗氧量增加。

关键词TAG: 有色金属 

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