CN109136578A - 一种从卡尔多炉渣盐酸浸出液中分离锑和铋的方法 - Google Patents

一种从卡尔多炉渣盐酸浸出液中分离锑和铋的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，具体为：将1重量份卡尔多炉渣的盐酸浸出液和0‑1重量份的水放入减压蒸发容器中，在负压条件下加热蒸发，回收蒸出的HCl和水蒸气得到稀盐酸；过滤脱酸后母液经过冷却、过滤后，得到氯氧化锑沉淀，该氯氧化锑产物加入氨水溶液水解，即得到零级氧化锑；脱锑后液用铁屑置换溶液中的铋，置换后液调整HCl浓度后再返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。本发明方法操作简单易行，设备数量少，设备投资低，能够有效回收浸出液中过量的盐酸，减少了工艺废水量；真空操作使现场氯化氢外泄减少，环境大为改善。本发明锑、铋的回收率可分别达到90%和75%以上，回收率高。

Description

一种从卡尔多炉渣盐酸浸出液中分离锑和铋的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体是一种从卡尔多炉渣盐酸浸出液中分离锑和铋的方法。
背景技术
卡尔多炉熔炼渣中富含铅、锑、铋、碲、硒等稀贵金属，具有较高的综合回收价值。授权公告号为CN106086440B的专利提出了一种湿法分离回收卡尔多炉熔炼渣中有价金属的方法，使渣中的各种有价金属得到了有效分离和回收，并提高了各种金属的回收率。但该专利提供的技术方法中采用氯化-水解的回收工艺对渣中锑铋进行回收，在实际操作中仍存在以下技术问题：一是氯化浸出工艺需要控制HCl的浓度为2.5-3mol/L，保证浸出过程中Cl-具有足够高的浓度以提高锑的浸出率，但如果浸出液中过量的HCl不能得到有效回收利用，将造成很大的资源浪费。二是水解沉锑工艺需要加入2.5-3倍于浸液量的水使锑转变为氯氧化锑沉淀物从而与浸出液中其他金属分离，但会因此产生大量的工艺废水，对后续废水处理带来压力。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术的缺陷，提供一种工艺简单、环保，锑铋回收率高的从卡尔多炉渣盐酸浸出液中分离锑和铋的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，具体包括以下步骤：
（1）在间接加热、负压蒸发浓缩的蒸发容器中加入卡尔多炉渣的盐酸浸出液和水，在负压下蒸发，回收蒸出的HCl和水蒸气得到稀盐酸，该稀盐酸作为原料返回卡尔多炉渣的氯化浸出工序；与此同时，盐酸浸出液中的五氯化锑和三氯化锑水解得到氯氧化锑；
（2）将步骤（1）得到的蒸发浓缩后母液冷却至室温后过滤，得到氯氧化锑沉淀物和脱锑后液；
（3）将氯氧化锑沉淀物用水洗涤后加入氨水溶液中水解，过滤分离，得到零级氧化锑和脱锑后液；
（4）将脱锑后液与洗涤液合并，加入铁屑置换，过滤分离，得到海绵铋，置换后液调整HCl浓度后返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。
作为本发明技术方案的优选，上述步骤（1）中，盐酸浸出液和水的体积比为1:0～1。常规水解条件为了使氯化锑水解完全需要补充4-6倍于盐酸浸出液的水，本发明通过减少外加水量，从而减小负压蒸发浓缩装置的容积，减少装置加热蒸发的能量消耗，减少最终排放废水量。
步骤（1）中，负压蒸发浓缩的负压值为-0.06～-0.04MPa，可以加快溶液中HCl气体从溶液中的脱除速度，尽可能完全地将溶液中多余的HCl从溶液中蒸发出来。
步骤（3）中，氨水溶液选用质量分数为5-20%的稀氨水溶液，可以减少氨水的挥发，降低对操作环境污染；氯氧化锑沉淀物与氨水溶液的质量比为1:3-5，可使氯氧化锑沉淀物与氨水发生如下中和化学反应生产锑白：2SbOCl + 2NH3·H2O = 2NH4Cl + Sb2O3↓+ H2O，便于锑与脱锑后液的分离。
步骤（4）中，铁屑加入量为脱锑后液中铋金属摩尔量的1.05-1.2倍，该反应为常见的铁屑置换铋生成海绵铋的反应，而加入过量的铁屑，可以使铋置换完全。
步骤（4）中，置换后液通过补充步骤（1）中稀盐酸，调整溶液中HCl摩尔浓度为4-6mol/L后返回氯化浸出工序，用于锑铋渣的浸出，从而实现溶液的全部回用和无废水排放。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用间接加热负压蒸发浓缩水解工艺技术对卡尔多炉渣的盐酸浸出液进行处理，在保证五氯化锑和三氯化锑完全水解形成氯氧化锑沉淀物的同时，将溶液中过量的HCl和水蒸发出来形成稀盐酸，该稀盐酸可作为原料直接返回卡尔多炉渣的氯化浸出工序，减少了生产中盐酸的消耗量。
2、采用真空加热蒸发，使物料沸点下降，工作温度降低，从而使设备腐蚀程度大大降低，延长设备使用寿命。且由于溶液的加热蒸发和HCl气体冷凝得到盐酸等操作均处于真空状态，使现场氯化氢外泄减少，环境大为改善。
3、整个工艺流程在操作上简单易行，设备数量少，设备投资较低。
4、本发明锑的回收率可达到90%以上，铋的回收率可达到75%以上，回收率高。
具体实施方式
本发明所述间接加热、负压蒸发浓缩的蒸发容器在小试实验中具体为蒸馏烧瓶。以下实施例均通过小试试验进一步说明从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋方法的具体实施过程。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在无需做出创造性劳动的前提下所做出的其他改进，包括本发明方法在中试、实际生产中的应用，都属于本发明的保护范围。
实施例1
取某冶炼厂产出的某批次卡尔多炉熔炼渣进行小试试验，按照专利CN106086440B中步骤（1）-（3）的方法制备得到卡尔多炉熔炼渣的盐酸浸出液，分析该盐酸浸出液的主要成分如表1所示：
表1 实施例1中卡尔多炉熔炼渣盐酸浸出液的成分
取200mL上述盐酸浸出液，加入到蒸馏烧瓶中，安装好加热装置、搅拌装置、水力喷射抽真空装置、温度计、耐酸真空表、精馏管、盐酸接受装置。开启真空装置，保持真空度为-0.06MPa，加入水200mL，加热至沸腾，负压蒸发出溶液中的HCl气体和部分水蒸气并冷凝回收得到稀盐酸。当回收的稀盐酸量达到50mL时，停止加热和抽真空。得到回收的稀盐酸中HCl的含量为25.5%，HCl收率为75.7%。
将蒸发浓缩后的母液冷却至室温，过滤分离，白色沉淀物即为氯氧化锑沉淀，将该沉淀用50mL水分三次洗涤，然后加入到盛有质量浓度为10%的氨水10mL的烧杯中进行水解，过滤分离，即得到零级氧化锑产品5.1g，锑的水解收率为95%。
将上述脱锑后液与洗涤液合并，得到400mL含铋溶液。将该溶液放入烧杯中，加入细铁粉1.1g，常温搅拌下置换48h，过滤分离，得到海绵铋2.88g。该海绵铋含铋84%，含铜4.44%，置换率为99%。置换后液约400mL，该溶液补充上述蒸发回收的再生盐酸使溶液的HCl摩尔浓度为4-6mol/L后返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。
实施例2
取400mL实施例1中盐酸浸出液，加入到蒸馏烧瓶中，安装好加热装置、搅拌装置、水力喷射抽真空装置、温度计、耐酸真空表、精馏管、盐酸接受装置。开启真空装置，保持真空度为-0.04MPa，加入水100mL，加热至沸腾，负压蒸发出溶液中的HCl气体和部分水蒸气并冷凝回收得到稀盐酸。当回收的稀盐酸量达到100mL时，停止加热和抽真空。得到回收的稀盐酸中HCl的含量为26.4%，HCl收率为78.0%。
将蒸发浓缩后的母液冷却至室温，过滤分离，白色沉淀物即为氯氧化锑沉淀，将该沉淀用20mL水分三次洗涤，然后加入到盛有质量浓度为5%的氨水30mL的烧杯中进行水解过滤分离，即得到零级氧化锑产品10.2g，锑的水解收率为95%。
将上述脱锑后液与洗涤液合并，得到420mL含铋溶液。将该溶液放入烧杯中，加入细铁粉2.2g，常温搅拌下置换48h，过滤分离，得到海绵铋5.77g。该海绵铋含铋84%，含铜4.44%，置换率为98%。置换后液约420mL，该溶液补充上述蒸发回收的再生盐酸使溶液的HCl摩尔浓度为4-6mol/L后返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。
实施例3
取某冶炼厂产出的某批次卡尔多炉熔炼渣进行小试试验，按照专利CN106086440B中步骤（1）-（3）的方法制备得到卡尔多炉熔炼渣的盐酸浸出液，分析该盐酸浸出液的主要成分如表2所示：
表2 实施例3中卡尔多炉熔炼渣盐酸浸出液的成分
取500mL上述盐酸浸出液，加入到蒸馏烧瓶中，安装好加热装置、搅拌装置、水力喷射抽真空装置、温度计、耐酸真空表、精馏管、盐酸接受装置。开启真空装置，保持真空度为-0.05MPa，加热至沸腾，负压蒸发出溶液中的HCl气体和部分水蒸气并冷凝回收得到稀盐酸。当回收的稀盐酸量达到130mL时，停止加热和抽真空。得到回收的稀盐酸中HCl的含量为27.4%，HCl收率为76.5%。
将蒸发浓缩后的母液冷却至室温，过滤分离，白色沉淀物即为氯氧化锑沉淀，将该沉淀用80mL水分三次洗涤，然后加入到由质量浓度为20%的氨水5mL的氨水和水10ml配成的稀氨水溶液中进行水解，过滤分离，即得到零级氧化锑产品6.5g，锑的水解收率为95%。
将上述脱锑后液与洗涤液合并，得到450mL含铋溶液。将该溶液放入烧杯中，加入细铁粉2.3g，常温搅拌下置换48h，过滤分离，得到海绵铋5.44g。该海绵铋含铋76.11%，含铜9.35%，置换率为99%。置换后液约450mL，该溶液补充上述蒸发回收的再生盐酸使溶液的HCl摩尔浓度为4-6mol/L后返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。

Claims (6)

1.一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）在间接加热、负压蒸发浓缩的蒸发容器中加入卡尔多炉渣的盐酸浸出液和水，在负压下蒸发，回收蒸出的HCl和水蒸气得到稀盐酸，该稀盐酸作为原料返回卡尔多炉渣的氯化浸出工序；与此同时，盐酸浸出液中的五氯化锑和三氯化锑水解得到氯氧化锑；
（2）将步骤（1）得到的蒸发浓缩后母液冷却至室温后过滤，得到氯氧化锑沉淀物和脱锑后液；
（3）将氯氧化锑沉淀物用水洗涤后加入氨水溶液中水解，过滤分离，得到零级氧化锑和脱锑后液；
（4）将脱锑后液与洗涤液合并，加入铁屑置换，过滤分离，得到海绵铋，置换后液调整HCl浓度后返回氯化浸出工序，从而实现溶液全部回用和无废水排放。
2.根据权利要求1所述的一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述盐酸浸出液和水的体积比为1:0～1。
3.根据权利要求1或2所述的一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述负压值为-0.06～-0.04MPa。
4.根据权利要求1或2所述的一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述氨水溶液的质量分数为5-20%，氯氧化锑沉淀物与氨水溶液的质量比为1：3-5。
5.根据权利要求1或2所述的一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述铁屑加入量为脱锑后液中铋金属摩尔量的1.05-1.2倍。
6.根据权利要求1或2所述的一种从卡尔多炉渣的盐酸浸出液中分离回收锑和铋的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述置换后液通过补充步骤（1）中稀盐酸，调整溶液中HCl摩尔浓度为4-6mol/L后返回氯化浸出工序。
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