CN106893860A - 一种处理含锑硫化矿的方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理含锑硫化矿的方法，是将稀盐酸体系含锑硫化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锑得到高效提取。工艺条件为：浆料中稀盐酸浓度为110‑180g/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，锑的回收率得到极大的提高，实现矿物中锑的综合高效提取，提高锑资源利用率。
Description
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含锑硫化矿的方法。
背景技术
锑硫化矿冶炼方法包括火法和湿法两大类。
火法炼锑主要是挥发焙烧（熔炼）-还原熔炼法，即先生产三氧化锑，再进行还原熔炼生产粗锑；此外对高品位的辉锑矿也有采用铁沉淀熔炼法直接生产粗锑。火法炼锑也存在流程长、返料多、金属直收率低、加工成本高等缺点，而且操作环境差，易产生SO2和砷污染，影响冶炼的技术经济指标。
湿法工艺又分为碱性浸出和酸性浸出两大类，可有效避免SO2和含砷烟气的污染，在锑冶炼工业中扮演着日益重要的角色。碱性浸出主要采用硫化钠碱性体系，浸出母液的处理一般为通过电解沉积、氢还原生产金属锑或者通过氧化操作制备焦锑酸钠等化工产品，但碱性浸出工艺中存在硫化钠等钠盐循环积累严重、废液处理量大且繁琐等缺点，而且后续电积过程电流效率低、电耗高。酸性浸出主要采用氧化剂氧化分解硫化锑，利用配体与锑离子形成配离子进入溶液，使锑元素以SbCl3形式进入溶液得到回收，而硫元素留在浸出渣中，实现锑的回收，但是这些氧化剂的成本普遍较高，同时或因为氧化效率较低，或会向体系引入杂质，造成浸出液成分复杂、浸出液净化难度高。
利用传统酸性湿法浸出方法处理辉锑矿，氧化剂为氧气，体系为盐酸溶液，具体工艺条件为：温度85℃，液固比10：1，盐酸浓度4.0mol/L，氧气流量2L/min，浸出时间4h。在此条件下，Sb的浸出率仅为13%；加入双氧水与氧气形成协同氧化，Sb的浸出率得到明显提高，达到75%。双氧水作为一种氧化能力极强的氧化剂，在该体系中作用显著，但浸出率仍然有待提高。
基于传统冶炼方法的不足，我国自主开发了可以将传统湿法冶炼的浸出、净化和电积工序结合起来的炼锑新工艺–矿浆电解法。CN1381612A公开了一种“含锑硫化矿物矿浆电解生产锑的方法”，其将含锑硫化矿在盐酸-氯化铵介质中进行矿浆电解，含锑硫化矿中的锑、硫在阳极发生电化学反应，分别生成锑离子和单质硫，锑离子在阴极板上直接得到金属锑板，单质硫进入渣中，再将得到的电解渣经萃取提硫得到单质硫。
该方法可以大大简化湿法流程，但也存在以下缺陷：
1、整个过程在单个槽中进行，传质过程不充分，随着反应的进行，会出现“矿浆贫化区”，影响反应的进行程度；
2、反应速度慢，效率较低，因此耗电较大；
3、更换电解液及浆料时不方便，操作难度较大。
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，提供一种处理含锑硫化矿的方法，首次将旋流电解技术应用于含锑硫化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，
一种处理含锑硫化矿的方法，包括以下步骤：
（1）将稀盐酸溶液与含锑硫化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110-180g/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锑离子和硫单质，锑离子在阴极电积，产生金属锑。
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。
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，对含锑硫化矿中金属锑的高效提取，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。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金属离子的浓差极化，得到纯度较高的阴极锑。
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含锑硫化矿的浆料电解中，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，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。
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，矿物中的锑直接沉积在阴极，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湘西某高品位辉锑矿，其该矿物中各元素的含量分别为：Sb40.34%，Fe9.53%，S19.07%。具有很高的回收价值。
本实施例之处理含锑硫化矿的方法，包括以下步骤：
（1）将辉锑矿磨细为粒度小于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159A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，电解时间1.5h。电解过程中会在阳极生成锑离子和硫单质，锑离子在阴极电积，产生金属锑。
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；锑以Sb3+的形式进入溶液，与溶液中的Cl-形成配合物，完成锑的电氧化浸出。随后Sb3+通过隔膜进入阴极附近，在阴极发生电沉积，得到金属锑。
本实施例电解完成后，锑的回收率达到98.13%，阴极锑的纯度达到99%。
实施例2
本实施例中的实验原料为湘西某含锑黄铁矿，其该矿物中各元素的含量分别为：Sb4.2%，Fe19.8%，S18.1%。具有较高的回收价值。
本实施例之处理含锑硫化矿的方法，包括以下步骤：
（1）将含锑黄铁矿磨细为粒度小于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159A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，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；锑以Sb3+的形式进入溶液，与溶液中的Cl-形成配合物，完成锑的电氧化浸出。随后Sb3+通过隔膜进入阴极附近，在阴极发生电沉积，得到金属锑。
本实施例电解完成后，锑的回收率达到97.47%，阴极锑的纯度达到98%。
Claims (6)
1.一种处理含锑硫化矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将稀盐酸溶液与含锑硫化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所述的处理含锑硫化矿的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述稀盐酸浓度为110-180g/L。
3.根据权利要求1或2所述的处理含锑硫化矿的方法，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所述的处理含锑硫化矿的方法，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所述的处理含锑硫化矿的方法，其特征在于，步骤（1）中，稀盐酸溶液与含锑硫化矿的液固体积质量比为8-10ml:1g。
6.根据权利要求1或2所述的处理含锑硫化矿的方法，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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