沉淀转化法回收酸浸渣中铅的酸溶工艺研究

张福元，卓俭进，张玉明，彭国敏

（河南中原黄金冶炼厂有限责任公司，河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南三门峡 472000）

目前，在中国金精矿湿法冶金的提金工艺过程中，会产生大量含铅酸浸渣，铅品位一般为1%～3%，一定程度上会影响金、银浸出率［1］，并易造成铅环境污染。文献［2-3］对铅锌冶炼渣综合回收有价金属做了相关报道。笔者曾针对黄金冶炼酸浸渣进行了回收工艺研究［4］，采用一种沉淀转化法对酸浸渣中的铅进行综合回收［5］，可有效回收低品位的金属铅，增加企业经济效益且避免环境污染。在之前研究的基础上，笔者针对转化渣，对酸溶浸出工艺继续研究，通过正交实验进一步考察浸出液固质量比、浸出液pH和浸出时间等主要因素对铅浸出率的影响。

1 实验部分

1.1 原料

以金精矿焙烧-酸浸除杂后的酸浸渣与碳酸氢铵反应生成的沉淀转化渣为原料，其主要组成：w（Au）＝3.838×10-5、w（Ag）＝1.32×10-4、w（Cu）＝0.28%、w（Pb）＝2.06%、w（Fe）＝33.17%、w（Zn）＝0.07%。

1.2 试剂和仪器

试剂：硝酸，质量分数为65%～68%，分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司生产。

仪器：D2004型电动搅拌机（转速为40～180r/min，功率为40 W）、DHG-9245A型烘箱（控温范围为0～300℃，功率为3100 W）、真空抽滤机（自制、真空度为-0.1～0 MPa）

1.3 正交实验

在沉淀转化渣酸溶浸出过程中，影响铅浸出率的主要因素有浸出液固质量比（A）、浸出时间（B）和浸出液pH（C），选择上述因素设计3因素4水平正交实验，以考察各因素对铅浸出率的影响，结果见表1。

表1 正交实验因素水平表

实验方法：称取150 g烘干的沉淀转化渣试样，量取一定体积的水，放入1000 mL烧杯中，滴加适量硝酸，维持矿浆浓度及pH。常温、常压下，电动搅拌机持续均匀搅拌，按正交实验L16（43）的条件进行转化渣的酸溶浸出。

2 结果与讨论

2.1 L16（43） 酸溶浸铅实验

表2为依据表1中正交条件进行正交实验的结果。

表2 正交实验结果

由表2可见，各因素对铅进出率影响大小顺序依次为：C＞B＞A；浸出液 pH 极差值最大，为 11.156，对铅浸出率影响最大，其他因素则大致在相同水平，对铅浸出率影响均较小。最优水平为A2B4C1，即浸出液固质量比为 2∶1、浸出液 pH=0.5、浸出时间为2 h时，最有利于铅的浸出。各因素的F检验如表3所示。

表3 因素F检验结果（α=0.10）

由表3可知，只有浸出液pH对铅的浸出具有显著性影响，其他因素比值都较小，故选择实验条件时应该综合考虑各因素的作用，采用较高的浸出液酸度可提高铅的浸出率。

2.2 主要影响因素探讨

2.2.1 浸出液固质量比对铅浸出率的影响

硝酸浸铅过程是复杂的液-固多相催化反应过程，浸出反应速率与物质扩散速度有关，而浸出液固质量比的大小直接影响矿浆黏度的大小，进而间接影响各种离子的扩散传质过程。图1为浸出液固质量比对铅浸出率的影响。由图1可知，随着液固质量比的增加，铅浸出率逐渐增高，当液固质量比为2.0时铅浸出率最大。这是因为液固质量比较大时矿浆黏度较小，各种反应离子的扩散速度较快，从而加快了反应的速率。当液固质量比继续增加时，铅浸出率逐渐减小，最后趋于平缓，这可能是因为随着液固质量比增大，溶液中各种反应离子间相接触的机会减少，从而造成铅浸出率的减小。此外，液固比较大时，势必会增加反应容器的体积，增加设备投资及生产成本。综合考虑，实验选择适宜的液固质量比为2∶1。

图1 浸出液固质量比对铅浸出率的影响

2.2.2 浸出时间对铅浸出率的影响

图2为浸出时间对铅浸出率的影响。由图2可知，在 0.5～1.0 h 时，铅浸出率的波动较小，基本维持不变，这可能是因为硝酸浸出属于快速反应，大部铅已被浸出，而部分难溶性铅在复杂的结构中难以在较短的时间内实现反应平衡。超过1.0h后，随着浸出时间的延长，铅浸出率逐渐提高。考虑生产周期，浸出时间不宜过长，因此选择适宜的浸出时间为2.0 h。

图2 浸出时间对铅浸出率的影响

2.2.3 浸出液pH对铅浸出率的影响

图3为浸出液pH对铅浸出率的影响，由图3可知，随着浸出液pH的增加，铅的浸出率呈减小趋势，当pH=0.5时铅的浸出率最大。在各种主要影响因素中，浸出液pH对铅浸出率影响起到显著的决定性作用。这是因为硝酸浸铅过程是发生在液-固界面的反应，其中反应界面上浸取剂的浓度差是决定反应速率的主要因素，故随着溶液pH的逐渐增大，参加反应的硝酸浓度逐渐减小，浸出反应速率随之减小，进而造成铅浸出率减小；随着溶液酸度逐渐增大，参加反应的硝酸浓度也增大，扩散速度增加，与原料反应进行的程度也越加充分，难溶的部分铅也更加容易溶解，从而使铅的浸出率增大。综合考虑，实验选择适宜的浸出液pH为0.5。

图3 浸出液pH对铅浸出率的影响

2.2.4 验证实验

在液固质量比为2∶1、浸出液pH=0.5、浸出时间为2 h的条件下做验证实验，3次实验铅浸出率结果分别为82.78%、83.54%、82.68%，平均浸出率可达到83%。

3 小结

沉淀转化法回收酸浸渣中铅的酸溶工艺中，影响铅浸出率的主要影响因素为浸出液pH，其次为液固质量比和浸出时间，在最佳工艺条件下，即浸出液固质量比为2∶1、浸出液pH=0.5，浸出时间为2 h时，铅浸出率可达83%。剩余的金属铅主要以其他溶度积较小的铅盐形式存在，难以转化溶解。

［1］薛光，任文生.我国金精矿焙烧-氰化浸出工艺的发展［J］.中国有色金属，2007，36（3）：44-49.

［2］张传宝，颜文斌，徐辉，等.难处理铅锌矿酸浸渣回收硫酸铅的工艺研究［J］.应用化工，2012，41（7）：1187-1192.

［3］曹学增.三盐基硫酸铅废渣回收生产工艺研究［J］.无机盐工业，2003，35（4）：42-43.

［4］彭国敏，俎小凤，张福元.酸浸渣综合回收浸铅工艺研究［J］.无机盐工业，2012，44（1）：52-54.

［5］张福元，俎小凤，彭国敏.沉淀转化法综合回收酸浸渣中铅的工艺研究［J］.无机盐工业，2013，45（1） ：40-41，59.