CN103540955B - 一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法，所要解决的问题是：实验室金属化合物阴极直接还原法不具备实用性。本发明的要点是：汞精矿阴极为导电棍的下部连接阴极板模具，阴极板模具为钢网围成扁盒形；搅拌汞精矿阴极板的原料成膏状，该膏状原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:3-7：3-6；将膏状原料填充到阴极板模具内并压实，制成阴极板；将阴极和阳极吊入电解槽内，并进行排距；以氢氧化钠和硫化钠复合溶液为电解液，将汞化合物还原为金属汞，利用汞不溶于水的特性及密度差异，将汞从电解槽底部分离出来。本发明的用途是以全湿法从汞精矿中提取汞。

Description

一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法
技术领域
本发明涉及一种从汞精矿中提取金属汞的方法，具体说是采用全湿法（阴极直接还原法）从汞精矿中提取金属汞的方法。
背景技术
目前，汞冶炼有火法和湿法两种工艺。因火法炼汞污染环境，逐渐退出；湿法炼汞可减少污染，但技术经济指标比火法炼汞差。
金属化合物阴极直接还原法是一种新的湿法冶金方法，此方法在电能的作用下，可使硫化汞在汞阴极上转化为金属汞。钟廷科等就硫化汞阴极直接还原进行了实验室研究，阐述了用阴极直接还原法处理硫化汞以提取金属汞的实验结果和理论分析。实验结果为：活汞直收率97.55%，汞的转化率大于99%，电流效率90.6%，电耗824度/吨汞。该研究限于实验室研究阶段，不具备实用性，特别是还没有进行从汞精矿中提取金属汞的研究。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种从汞精矿中全湿法（阴极直接还原法）提取金属汞的方法，以满足汞市场需求。
本发明的目的是这样实现的：
1、制作电解阴极，所说的阴极是汞精矿阴极，具体为导电棍的下部焊接阴极板模具，阴极板模具为不锈钢液直接浇铸成立体网络结构而成如钢网围成扁盒形；搅拌汞精矿阴极板的原料成膏状，该膏状原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:3-7：3-6（重量份）；将膏状原料填充到阴极板模具内并压实，制成阴极板；
2、将阴极和阳极吊入电解槽内，并进行排距；
3、电解，以氢氧化钠和硫化钠复合溶液为电解液，并往电解液内加入添加剂如磷酸、磷酸钠木质磺酸钠或木质磺酸钙等，将汞化合物还原为金属汞，利用汞不溶于水的特性及密度差异，将汞从电解槽底部分离出来。
本发明采用的碱性固相电还原原理--汞等重金属的化合物在电池充电过程中被还原，在电解还原过程中，阴极上将发生如下反应：
HgS+2e= Hg↓+ S2-                                    （1）
HgCl2+2e= Hg↓+2Cl-                                （2）
Sb2S3+4e=2 Sb↓+ 3S2-                     （3）
PbS+2e= Sb↓+ S2-                                    （4）
2H++2e=H2  ↑                                    （5）
阳极上将发生如下反应:
2OH--2e=H2O+0.5O2↑                              （6）
2Cl--2e=Cl2↑                                           （7）
本发明与现有湿法炼汞相比，其技术经济指标明显上升，接近实验室金属化合物阴极直接还原法的指标；与实验室金属化合物阴极直接还原法相比，解决了从汞精矿中提取金属汞的技术问题，使本发明具备实用性。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的示意图。
图2是汞精矿阴极示意图。
图3是图2的左视图。
具体实施方式
实施例一：
采用的汞精矿其成分如下：
编号 Hg/% S/% As/% Sb/% SiO2/% CaO/% MgO/%
1 16.59 13.34     13.97 17.36 11.57
2 22.42 17.85     23.02 13.05 8.24
3 28.67 22.97     20.37 10.97 7.51
1、在电解之前制作汞精矿阴极，汞精矿阴极具体为（参见图2-3）导电棍1的下部连接阴极板模具2，导电棍内芯为铜芯，外部被铅锑合金浇铸而成，阴极板模具为钢网围成扁盒形，网孔是正方形、矩形或菱形等几何图形，网孔面积为250-10000毫米2；搅拌汞精矿阴极板的原料成膏状，该膏状原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:3-5：3-5；将膏状原料填充到阴极板模具内并压实，填充方式以人工方式或使用阴极板自动成型机，制成阴极板的厚度为30-40毫米，将阴极板装入耐碱布袋如氯纶布袋，利用布袋的隔离性，可有效避免含汞膏泥的从阴极脱落，降低工人劳动强度，提高电还原工作效率；
2、将阴极和不锈钢阳极吊入电解槽内，并进行排距；
3、电解，以氢氧化钠和硫化钠复合溶液为电解液，并往电解液内加入添加剂如磷酸、磷酸钠木质磺酸钠或木质磺酸钙，将汞化合物还原为金属汞，利用汞不溶于水的特性及密度差异，将汞从电解槽底部分离出来；
电解电流控制在800-1200 A/ m2范围内进行电解，电解电源采用恒流恒压电源，电解过程分为两段，即先恒流后恒压，具体为第一段为恒流，在恒流条件下进行电解时绘制的电压曲线，以电压值判断电还原状况，一般在槽电压有所升高0.2-0.3时，再进行恒压电还原；第二段为恒压阶段，在恒压条件下进行电解时绘制的电流值判断最终的还原终点。
电还原过程分为两部分，比完全恒流电还原要节能5%~10%。因为完全恒流电还原，在电还原后期会出现电压升高现象，会造成能源的浪费。
固相电解技术条件为：每个电解槽内部尺寸为：2400mm×800mm×1200mm，每个阴极单面有效面积为：760mm×500mm，电解液中的氢氧化钠为120 g/L ~135g/L、硫化钠为20 g/L ~24 g/L，磷酸或磷酸钠添入量为1~2g/L电解液，木质磺酸钠或木质磺酸钙添加量为1~5mg/L。阴极板厚度为40mm，电解液温度为25℃~30℃，同极距为100mm，电解周期为36小时~42小时；净化条件是当电解液中含有多硫化钠达到70g/L以上时。直流电单耗为 703kwh，碱耗 350千克/吨，汞电流效率为95.6%。
4、电解一个周期后将阴极板从电解槽吊出，阴极泥脱出，脱出的阴极泥进入螺旋分离器，进一步分离金属汞，利用汞不溶于水的特性及密度差异，采用螺旋离心分离器将汞分离出来，其供泥浆压力为0.18 MP ~0.21MP；
5、电解到后期，电解液需要进行净化，净化采用电解液冷却的方式，使可溶性多硫化钠转化为结晶体多硫化钠，净化后的电解液返回电解系统；
6、分离后的阴极泥浆用泥浆泵进入压滤机进行固液分离，滤液返回浆化工序；分离出的滤渣进行堆存再利用。
实施例二：
与实施例一相比，不同点为：
采用的汞精矿其成分如下：
编号 Hg/% S/% As/% Sb/% SiO2/% CaO/% MgO/%
1 16.59 13.34     13.97 17.36 11.57
2 22.42 17.85     23.02 13.05 8.24
3 28.67 22.97     20.37 10.97 7.51
    汞精矿阴极板原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:5-7：4-6；在电解液中增加甘油；阴极板厚度为30mm。其它与实施例一相同。

Claims (3)

1.一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法，其特征是：
（1）、制作电解阴极，所说的阴极是汞精矿阴极，具体为导电辊的下部焊接阴极板模具，阴极板模具为钢网围成扁盒形；搅拌汞精矿阴极板的原料成膏状，该膏状原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:3-7：3-6；将膏状原料填充到阴极板模具内并压实，制成阴极板；
（2）、将阴极和阳极吊入电解槽内，并进行排距；
（3）、电解，以氢氧化钠和硫化钠复合溶液为电解液，并往电解液内加入磷酸、磷酸钠木质磺酸钠或木质磺酸钙，将汞化合物还原为金属汞，利用汞不溶于水的特性及密度差异，将汞从电解槽底部分离出来。
2.按照权利要求1所述的一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法，其特征是：
步骤（1）中所说的导电辊内芯为铜芯，外部被铅锑合金浇铸而成；阴极板模具为钢网围成扁盒形，网孔是正方形、矩形或菱形几何图形，网孔面积为250-10000mm2；膏状原料的配比为，汞精矿：电还原残渣或粉煤灰：水或废电解液=100:3-5：3-5；制成阴极板的厚度为30-40mm，每个阴极单面有效面积为：760mm×500mm，将阴极板装入耐碱布袋；
步骤（2）所说的电解槽内部尺寸为：2400mm×800mm×1200mm；
步骤（3）所说的电解，电解液温度为25℃~30℃；电解电流为800-1200A/m2范围内进行电解，电解电源采用恒流恒压电源，电解过程分为两段，先恒流后恒压，具体为第一段为恒流，在恒流条件下进行电解时绘制的电压曲线，以电压值判断电还原状况，一般在槽电压有所升高0.2-0.3时，再进行恒压电还原；第二段为恒压阶段，在恒压条件下进行电解时绘制的电流值判断最终的还原终点。
3.按照权利要求1或2所述的一种从汞精矿中全湿法提取金属汞的方法，其特征是：在步骤（3）之后还有
（4）、电解一个周期后将阴极板从电解槽吊出，一个电解周期为电解周期为36~42小时，阴极泥脱出，脱出的阴极泥进入螺旋分离器，进一步分离金属汞，采用螺旋离心分离器将汞分离出来，其供泥浆压力为0.18 MPa ~0.21MPa；
（5）、当电解液中含有多硫化钠达到70g/L以上时，采用电解液冷却的方式净化电解液，使可溶性多硫化钠转化为结晶体多硫化钠，净化后的电解液返回电解槽；
（6）、分离后的阴极泥浆用泥浆泵进入压滤机进行固液分离，滤液返回步骤（1）；分离出的滤渣进行堆存再利用。
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