氯化铁浸出铅冰铜的工艺研究

谭 霖

（郴州市金贵银业股份有限公司，湖南郴州 423038）

在含有Fe3+的酸性氯化盐体系中，FeS、PbS、Cu2S、Ag2S等金属硫化物会氧化分解析出元素硫，反应的由易到难顺序为 Cu2S、PbS、FeS、Ag2S，单质铅也能被氧化生成PbCl2。采用氯化铁溶液直接浸出铅冰铜时，铅、铜分别转化为PbCl2、Cu2+，其中 PbCl2微溶，20℃时在水中的溶解度为0.96 g，大部分会残留在渣中，采用饱和食盐水溶解可以实现与渣的进一步分离［1～4］。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验所用铅冰铜呈致密黑色块状物，破碎后过80目筛。铅冰铜主要成分见表1。

表1 铅冰铜化学成分 %

1.2 试验试剂及主要设备

试验所用试剂主要为：氯化铁（分析纯），二次蒸馏水。

试验主要设备为：水浴锅、电动搅拌机。

1.3 试验原理及方法

试验原理：在含有Fe3+的氯盐体系中，硫化物的分解析硫反应遵循Cu2S→PbS→FeS由易到难的顺序。在试验条件下，体系中主要存在的化学反应为：

在氧化浸出过程中，Fe3+作为氧化剂浸出硫化物，铅冰铜中的S被氧化成单质进入固相，Cu被氧化成Cu2+进入液相，Pb以PbCl2的形态和Ag、Au进入渣中；浸出完成后，趁热过滤，可实现Cu、Pb的初步分离。

试验方法：向100 g粉状铅冰铜中加入 FeCl3溶液，鼓入空气，搅拌反应一定时间，趁热过滤，滤渣返铅火法冶炼系统进行回收，滤液加入铁粉，置换其中的铜，可得初级海绵铜。

2 试验结果及讨论

2.1 FeCl3浓度对浸出率的影响

保持液固比5∶1，温度75℃，时间7.5 h，空气流量150 L／h，改变不同的氯化铁溶液浓度，考察氯化铁浓度对浸出率的影响。试验结果见表2。

表2 FeCl3浓度对浸出率的影响

从表2可知，随着氯化铁浓度的升高，铜、铅、银的浸出率都随之升高，当氯化铁浓度为400 g／L时，铜的浸出率达到了92.5%，再升高氯化铁的浓度虽然能使铜的浸出率升高一些，但是升高幅度很低，而铅、银等贵金属则浸出更多，综合考虑，最佳氯化铁浓度选择为400 g／L。

2.2 液固比对浸出率的影响

氯化铁浓度400 g／L，温度75℃，时间7.5 h，空气流量150 L／h，改变不同的液固比，考察液固比对浸出率的影响，试验结果见表3。从表3可知，随着液固比的升高，铜、铅、银的浸出率都升高，当液固比大于5∶1时，铜的浸出率基本不变，而铅、银的浸出率依然在上升，所以最佳的液固比为5∶1。

表3 液固比对浸出率的影响

2.3 浸出时间对浸出率的影响

保持液固比5∶1，温度75℃，氯化铁浓度为400 g／L，空气流量150 L／h，不同的浸出时间下，物料浸出率的变化见表4。从表4可知，增加物料浸出时间，可以提高铜的浸出率。当浸出时间大于7 h时，铜的浸出率基本不变。因此，最佳浸出时间定为7 h。

表4 时间对浸出率的影响

2.4 温度对浸出率的影响

保持 FeCl3浓度400 g／L，反应时间 7.5 h，液固比5∶1，空气流量150 L／h，不同的温度下，物料的浸出统计结果见表5。从表5可见，温度对物料浸出率的影响不明显。但是，试验过程中发现，温度低于75℃时，渣的过滤性能差，在滤渣底部有细针状的结晶物形成，当温度大于75℃，物料的过滤性能良好。因此，最佳的温度为75℃。

表5 温度对浸出率的影响

2.5 空气流量对浸出率的影响

保持反应温度75℃，FeCl3浓度400 g／L，反应时间7.5 h，液固比5∶1，鼓入不同流量空气时对物料浸出率的影响见表6。从表6可见，鼓入空气有利于提高铜的浸出，并且铜的浸出率随着鼓入流量的增加而增加，流量大于 150 L／h时，铜浸出率基本不变。因此最佳的空气流量为150 L／h。

表6 空气流量对浸出率的影响

3 结 论

氯化铁浸出铅冰铜可使铜与铅、银等杂质得到初步分离，适于工业化。最优反应条件为：FeCl3浓度 400 g／L，液固比5∶1，温度75℃，时间7 h，空气流量150 L／h。最优条件下，铜的浸出率达到了92.5%，铅的浸出率只有1.54%，银的浸出率只有0.84%。