CN106811768A - 一种处理硫化铋矿的方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理硫化铋矿的方法，是将稀盐酸体系硫化铋矿浆料置于浆料槽中，浆料槽中设有机械搅拌桨，保持浆料处于混合均匀状态；浆料经过气动泵按照一定速度进入旋流电解系统，经电解后从电解装置排出继续进入浆料槽，如此循环，一定时间后矿物中的铋得到高效提取。工艺条件为：浆料中稀盐酸浓度为110‑280g/L，温度为55‑85℃，液固比为6‑12:1，阴极电流密度为100‑200A/m2。本发明流程短，反应速度快，反应过程传质均匀，与传统方法相比，铋的回收率得到极大的提高，实现矿物中铋的综合高效提取，提高铋资源利用率。

Description

一种处理硫化铋矿的方法
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶炼技术领域，特别涉及一种旋流电解浸出直接处理硫化铋矿的方法。
背景技术
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、铁粉转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，精炼过程得到金属铋。这些方法炼铋的主要弊端在于流程冗长，工序繁杂旧，生产成本高，并且存在一些缺陷：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，还得使用氯气氧化二氯化铁为三氯化铁返回浸出。5、辅助原料如盐酸、三氯化铁、氯气等消耗高。
CN1140209A公开了一种硫化铋矿湿法冶金方法，其仍是浸出电解，利用电解过程阳极的氧化能力取代氧化剂。
旋流电解技术是一种新兴的电解技术，在电解过程中由于高速液流的传质作用，极大地降低了浓差极化，能够高效高选择性地完成电解。近年来，旋流电解技术在多金属的提纯与分离方面呈现出明显的技术优势，成为重金属湿法生产与回收的一个重要发展方向。但其研究及应用主要集中在净化阶段，即利用电解过程中阴极的还原作用对金属离子进行沉积，以达到净化提纯作用，而对于其阳极的强氧化作用在现阶段仍没有研究案例。而且在矿物浆料的处理方面，仍然没有采用旋流电解的先例。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种处理硫化铋矿的方法，首次将旋流电解技术应用于硫化铋矿浆料的电解浸出中，流程短，反应速度快，反应过程中传质均匀，是一种清洁高效的浸金工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，
一种处理硫化铋矿的方法，包括以下步骤：
（1）将稀盐酸溶液与硫化铋矿按液固体积质量比为6-12 ml:1g（优选8-10ml:1g）混合均匀，得浆料；
所述稀盐酸浓度优选为110-280g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵（浆料的进料速度优选0.3-3.0 L/min ，更优选0.5-2.0 L/min）进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度55-85℃，阴极电流密度为100-200A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。电解过程中会在阳极生成铋离子和硫单质，铋离子在阴极电积，产生金属铋。
本发明的方法中，所用电解方法为旋流电解，使用一对同心管，而不是平面电极，在高电流密度条件下以目标溶液的高速旋流方式极大的强化传质过程，克服传统电解工艺中易产生“矿浆贫化区”的问题，实现目标金属离子的高效传递。
与现有的隔膜电解相比较，本发明采用旋流的方式进行电氧化过程。与旋流电积相比较，本发明是利用阳极的电氧化能力浸出矿物。现有技术的矿浆电解是有阳极板的，而本发明旋流电氧化浸出的槽体为阳极，无需专门的阳极板。
本发明利用电解过程中阳极的强氧化作用对矿物进行氧化浸出，创新地将旋流电解应用于矿物浆料的处理领域；与矿浆电解比较，本发明用旋流电解来还原沉积阴极液，实现在常规条件，即较低的温度和压力下，对硫化铋矿中金属铋的高效提取，而且矿物中硫的产物为单质硫而不是以硫酸根离子的形式存在，是一项高效、清洁的工艺。
一种适用于上述方法的装置，由送浆系统和旋流电解系统两部分组成，送浆系统由浆料槽和气动泵组成，浆料槽中设有搅拌桨，以保持浆料混合均匀的状态，气动泵可以使浆料按照一定速度进入电解系统。旋流电解系统中设有隔膜，将浆料和电解液分隔开，浆料经电解后，重新回到浆料槽进行循环电解。
本发明的突出优点在于：
1、首次将旋流电解浸出技术应用于硫化铋矿的浆料电解中，相比传统的矿浆电解生产提纯过程，本发明极大强化传质过程，采用旋流进料的方式进行氧化浸出，克服传统电解工艺中易产生“矿浆贫化区”的问题，实现目标金属离子的高效传递。此外，相比于矿浆电解工艺，在阴极区，本发明采用的旋流方式可以极大的消除阴极液中金属离子的浓差极化，得到纯度较高的阴极铋。
2、充分利用电解过程中阳极的强氧化作用，不需加入氧化剂，能极大缩短湿法冶金技术流程，充分利用资源，大大降低成本和能耗，大幅提高金属回收率，产品质量高。
3、浆料在送浆系统和电解系统中循环，传质过程非常充分，经循环电解后，矿物中的铋直接沉积在阴极，得到高效回收。
4、本发明流程闭路循环，三废排放少，环境友好。
5、本发明所采用装置的旋流电解系统和送浆系统分开，更换浆料时的操作简便快捷。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图。
其中1为阳极，2为阴极，3为隔膜，4为浆料，5为电解液，6为气动泵，7为搅拌桨，8为浆料。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中的实验原料为湖南郴州所产硫化铋精矿，其该矿物中各元素的含量分别为：Bi 19.98%，Fe 19.23%，S 29.07%。具有很高的回收价值。
本实施例之处理硫化铋矿的方法，包括以下步骤：
（1）将硫化铋精矿磨细为粒度小于74μm的物料，得矿粉；将稀盐酸溶液与矿粉按液固体积质量比为6ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀盐酸浓度为150g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵（浆料的进料速度为0.5L/min）进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度75℃，阴极电流密度为149A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。电解时间1.5h。电解过程中会在阳极生成铋离子和硫单质，铋离子在阴极电积，产生金属铋。
本实施例电解过程中，首先利用阳极反应使矿物中的硫被氧化，形成单质进入渣中；铋以Bi3+的形式进入溶液，与溶液中的Cl-形成配合物，完成铋的电氧化浸出。随后Bi3+通过隔膜进入阴极附近，在阴极发生电沉积，得到金属铋。
本实施例电解完成后，铋的回收率达到90.42%，阴极铋的纯度达到95%。
实施例2
本实施例中的实验原料为湖南郴州所产硫化铋精矿，其该矿物中各元素的含量分别为：Bi 20.58%，Fe 23.53%，S 29.77%。具有较高的回收价值。
本实施例之处理硫化铋矿的方法，包括以下步骤：
（1）将硫化铋精矿磨细为粒度小于74μm的物料，得矿粉；将稀盐酸溶液与矿粉按液固体积质量比为8 ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀盐酸浓度为200g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵（浆料的进料速度为0.5L/min）进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度85℃，阴极电流密度为160A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。电解时间1.5h。
本实施例电解过程中，首先利用阳极反应使矿物中的硫被氧化，形成单质进入渣中；铋以Bi3+的形式进入溶液，与溶液中的Cl-形成配合物，完成铋的电氧化浸出。随后Bi3+通过隔膜进入阴极附近，在阴极发生电沉积，得到金属铋。
本实施例电解完成后，铋的回收率达到93.47%，阴极铋的纯度达到96%。

Claims (6)

1.一种处理硫化铋矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将稀盐酸溶液与硫化铋矿按液固体积质量比为6-12 ml:1g混合均匀，得浆料；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度55-85℃，阴极电流密度为100-200A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。
2.根据权利要求1所述的处理硫化铋矿的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述稀盐酸浓度为110-280g/L。
3.根据权利要求1或2所述的处理硫化铋矿的方法，其特征在于，步骤（2）中，浆料的进料速度为0.3-3.0 L/min。
4.根据权利要求3所述的处理硫化铋矿的方法，其特征在于，浆料的进料速度为0.5-2.0 L/min。
5.根据权利要求1或2所述的处理硫化铋矿的方法，其特征在于，步骤（1）中，稀盐酸溶液与硫化铋矿的液固体积质量比为8-10ml:1g。
6.根据权利要求1或2所述的处理硫化铋矿的方法，其特征在于，该方法使用的装置，由送浆系统和旋流电解系统两部分组成，送浆系统由浆料槽和气动泵组成，浆料槽中设有搅拌桨，旋流电解系统中设有隔膜，将浆料和电解液分隔开，浆料经电解后，重新回到浆料槽进行循环电解。
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