CN1042752C - 从硫化铋矿矿浆电解提取铋的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种硫化铋矿湿法冶金方法，发明的特征是将硫化铋放入带隔膜阳极区内浸出，硫被氧化为元素硫，铋以离子状态进入电解液，电解液中的铋离子通过隔膜在阴极上析出，得到金属铋粉，经精炼得金属铋，实现了硫化铋矿的浸出、电积过程在同一浸出电解槽中完成。浸出电解过程在自然温度下进行，节省能耗，并具有工艺流程短，金属回收率高，成本低，无污染等优点。

Description

从硫化铋矿矿浆电解提取铋的方法
本发明是处理硫化铋矿的一种湿法冶金方法，特别涉及硫化铋精矿、硫化铋中矿的湿法冶金方法，可用于从硫化铋矿中提取金属铋。
目前国内外处理硫化铋矿生产金属铋的湿法冶金方法很多，主要有三氯化铁浸出法、盐酸-亚硝酸浸出法、盐酸-硫酸浸出法等，其基本原理是使用FeCl3、Cl2等作为氧化剂和络合剂氧化浸出硫化铋矿、浸出后的铋溶液采用水解法、铁粉置换或电积法产出氯氧铋或海绵铋。氯氧铋、海绵铋再经还原熔炼、精炼过程得到1号金属铋。这些冶金过程存在的缺陷有：1．氧化剂有很强的腐蚀性，对设备材质要求严格。2．溶液的离子浓度高，尤其是三氯化铁浓度高时溶液粘度大，造成液固分离困难。3．采用水解法时，稀释倍数偏高，消耗大量的水，增加了废水的处理量。4．置换法要消耗一定数量的铁，还得使用氯气氧化FeCl2为FeCl3返回浸出。5．辅助原料消耗高如盐酸、三氯化铁、氯气等。
本发明的目的在于建立一种新的浸出电解过程，以充分利用电解过程阳极的氧化能力取代上述流程的氧化剂，降低生产成本。
本发明的特征在于：
a．硫化铋精矿，中矿经浆化后放入浸出电解槽阳极区中，搅拌向电解槽阴阳极通入直流电，硫化铋矿中的硫被氧化成元素硫、铋金属离子进入电解液，在阴极室，电解液中的铋离子在阴极上放电析出，得到金属态的海绵铋或铋粒、浸出电解槽分阳极区和阴极区，槽中安置两块阴极并用隔膜与阳极区隔离、隔膜外两边各安置一块阳极板、形成阳极区：
b．浸出电解控制条件为：电流密度20-300A/m2，电解液温度20-90℃，槽电压0.9-4.0V，极距50-110mm，矿浆液固比(l/S3-5∶1、搅拌速度300-500r/min；
c．浸出电解液成分Bi3+5-30g/l、Cl-100-250g/l、HCl0.3-1M；
d．阴阳极的材质为石墨，浸出电解槽的隔膜为耐酸织物(如丙伦、氯伦、涤纶等)有效地阻止矿浆的渗透而不影响金属离子的传递。
浸出电解法处理硫化铋矿基本原理是充分利用在电解过程中的阳极反应。硫化铋矿中铋的主要形态为辉铋矿(Bi2S3)，氧化物(Bi2O3)和少量的金属铋。矿浆在阳极室中主要反应有四种形式。
1．矿物颗粒碰撞到阳极上被直接氧化。
                  (1)
2．电解液中含有少量的铁离子(精矿中的铁在浸出过程中被溶出)，在阳极上被氧化成Fe3+，三价铁离子继而氧化辉铋矿被还原成Fe2+,Fe2+在阳极上又被氧化成Fe3+，周而复始，使得辉铋矿被完全浸出，其反应式为：
       (2)
                             (3)
3．由于是氯盐体系，在阳极上有析氯的副反应，产出的氯气具有氧化性，与辉铋矿的反应如下：
        (4)
4．在酸性氯盐体系中，辉铋矿有少量的溶解度：
    (5)
溶液中的Fe3+或Cl2将H2S氧化成元素硫。
              (6)
                (7)
辉铋矿不断地溶解，H2S不断地被氧化，直至浸出毕。
图1为本发明工艺流程图
图2为浸出电解槽示意图
图3为浸出电解槽示意图俯视图
图2图3中浸出电解槽由搅拌浆【1】、阳极【2】、隔膜【3】、阴极【4】和槽体【5】组成。即在槽体内两端头分别吊挂阴极【4】，槽内中间部用隔膜【3】将吊挂的两块阳极与阴极隔离，形成阳极浸出区，并在两块阳极之间加入搅拌浆【1】，用于搅拌硫化铋矿矿浆的浸出。大型浸出电解槽的结构可按图2所示的原则结构，即用象敞口布袋那样的隔膜将带有搅拌浆和吊挂阳极形成的阳极室与阴极室隔离开)形成安装若干组。
本发明的冶金方法是将一定量的硫化铋矿或硫化铋中矿浆化放入阳极室内，进行搅拌浸出，浸出液保持一定的酸度、温度和液固比，控制一定的电流密度和槽电压，通电进行电解，阳极室内的硫化铋矿中的铋以离子状态进入溶液，并通过隔膜运动到阴极室，在阴极表面上析出，得到金属状的海绵铋。
采用浸出电解法处理硫化铋矿优点有：1．工艺流程短，浸出和电积同时进行，在阳极室铋被浸出进入电解液中，阴室电解液中的铋被还原成海绵铋或铋粒，然后将海绵铋或铋粒熔炼成金属铋锭。2．溶液中离子浓度低，不存在过滤洗涤困难。3．在较低的温度下操作(60℃)，腐蚀现象大为改善，防腐材料容易解决。4．辅助原材料少。5．能耗、酸耗低。6．溶液基本闭路循环，仅少量溶液需处理，三废处理容易。7．有价金属回收率高。
实施例1
采用本发明的冶金方法对硫化铋矿进行了小型试验，其原料成分为(％):Bi22.7；Fe23.4；Pb0.82；Cu0.47；S32.99；Mo1.73；Sb0.016；As0.049；SiO28.60；CaO3.08；MgO0.17；Ag110g/t。
浸出电解是在体积5L的电解槽中进行，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，称取矿样20-600g置于阳极室，阴极室用机械搅拌使得矿浆悬浮，搅拌速度为350-700r/mm，电解液温度控制40-95℃，时间90-210min，酸度HCl5-45g/l,Cl-50-200g/l，液固比3-20∶1，电流密度20-200A/m2，平均槽电压0.8-1.5V。
综合试验达到良好的指标，浸出渣含铋≤0.2％，银＜20g/t，浸出率分别达到99.49％和93％，处理每吨精矿的直流电耗为180kwh，酸耗300kg/t矿，阴极区产出的海绵铋铋含量80-98％，铁＜0。2％，银190-250g/t。
实施例2
进行了浸出电解的扩大试验，电解槽的体积1m3，每次处理矿样为30-60kg，精矿成分％：Bi32.92；Fe19.60；S32.40；SiO215.52；CaO2.15；MgO0.10。中矿成分％：Bi7.79；Fe26.80；S31.45；SiO26.75；CaO6.60；MgO0.33。浸出电解条件：电流密度100-200A/m2，电流强度400-800A，平均槽压2.9-4.0，电解时间4-19h，电解温度60℃，电解液成分g/l:Bi10-20；Cl-150-200；H+0.5-1m。浸出渣成分：Bi0.3-0.8％。铋浸出率：精矿99％，中矿95％。产出的海绵铋成分％:Bi＞80,Fe＜0.2。直流电耗2300kwh/tBi，海绵铋经还原熔炼和精炼过程产出1#精铋。

Claims (4)

1、一种从硫化铋矿矿浆电解提取铋的方法，其特征在于：硫化铋精矿、中矿经桨化后放入用隔膜分为阳极室和阴极室的浸出电解槽的阳极室，阳极室内进行搅拌，通直流电电解的过程。
2、根据权利要求1的方法，其中浸出电解控制条件：电流密度20～300A/m2、电解液温度20～90℃、槽电压0.9～4.0V、异极距50～110mm、矿浆液固比3～5∶1、搅拌速度300～500r/min；电解液成分：Bi3+5～30g/l、Cl-100～250g/l、HCl0.3～1M。
3、根据权利要求1的方法，其中所述的浸出电解槽的阳极和阴极材质为石墨。
4、根据权利要求1的方法，其中所述的浸出电解槽的隔膜材质为耐酸织物。
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