二次净化渣浸出工艺研究

肖志红

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

0 引言

锑的氧化物——三氧化二锑可用于制造耐火材料，这也是锑最主要的用途。除了含卤素的聚合物阻燃剂以外，三氧化二锑几乎总是与卤化物阻燃剂一起使用。三氧化二锑形成锑的卤化物的过程可以减缓燃烧，此为其具有阻燃效应的原因。贵溪冶炼厂金银车间在处理铜阳极泥回收金银的同时得到富含铋、锑、铜、砷等有价金属二次净化渣，由于含砷量较高，锑、铋质量分数均低于14%，需进一步将铋、锑、铜、砷等有价金属进行分离[1-2]。

1 试验原料

试验所用原料为贵溪冶炼厂一车间产出的二次净化渣，其成分如表1 所示。

表1 二次净化渣主要成分

2 试验工艺流程

试验工艺流程如图1 所示。

图1 二次净化渣处理工艺流程

3 试验原理

二次净化渣中的主要成分是锑、铋等有价金属，其中锑、铋大部分以氯氧铋、氯氧锑形态存在，控制一定反应条件，使二次净化渣的氯氧铋与氯化氢反应生成氯化铋进入液相中，二次净化渣的亚砷酸铜与氯化氢反应生成氯化铜、砷酸进入液相中，而二次净化渣中的氯氧锑则不反应保留在渣中，从而将铋、铜与锑分离，其主要方程式为：BiOCl＋2HCl=BiCl3＋H2；CuHAsO4＋2HCl=CuCl2＋H3AsO4。

将酸浸渣进行碱浸，使酸浸渣中的砷与碱反应生成砷酸进入液相中，可以有效地将砷除去，而锑则留在渣中，进一步把有价元素锑富集，其主要方程式为：H3AsO4+3NaOH=Na3AsO4+3H2O。

4 浸出率概念

4.1 浸出率简介

浸出率是浸取各类金属工艺的标准之一。生产实践表明，浸出率越高，金属的提取率就越好，工矿企业获取的经济效益就越好。

浸出的目的，在于使所有要提取的金属尽量溶解于溶剂中，而杂质则溶解得越少越好，不管选择什么样的溶剂，所要提取的金属总是难以100%都溶解。同样，所含杂质也总要溶解一些，为了表示某一物质被浸出的程度，常用浸出率来表示[3]。

4.2 计算公式

浸出率通用公式：

式中：R0为原料指定有价组分的品位；R 为浸出渣指定有价组分的品位。

5 二次净化渣酸浸工艺试验

为了更好地除去二次净化渣中的铋，为此采用单一变量法对二次净化渣进行试验，从而探索出最佳工艺。

5.1 二次净化渣浆液酸度对铋、锑浸出的影响

控制试验中二次净化渣浆液的氯离子质量浓度为120～140 g/L、浸出时间4 h、温度恒定在80 ℃，考察酸度对铋、锑浸出率的影响。试验结果表明：当二次净化渣浆液的酸度在100 g/L 以下，铋浸出率随酸度的增大而上升，而锑的浸出率则没怎么变化；当二次净化渣浆液的酸度从100 g/L 增加到110 g/L，铋浸出率上升幅度减缓，而锑的浸出率则随之增加。这是因为前面提供的酸度是跟铋反应的，当浆液中的铋反应完后，继续增加酸度后则会与浆液中的锑反应，从而使渣中的锑浸出进入液相中，这样反而会导致锑的流失；同时考虑到酸度继续增大，不仅对设备的腐蚀增加，而且也会增加生产成本的消耗，同时对环境也会造成一定的影响。因此，将二次净化渣酸浸过程中的浸出酸度确定为90～100 g/L。

5.2 二次净化渣浆液氯离子浓度对铋、锑浸出的影响

控制试验中二次净化渣浆液的酸度为90～100 g/L、浸出时间4 h、温度恒定在80 ℃，考察氯离子浓度对铋、锑浸出率的影响。试验结果表明：当二次净化渣浆液的氯离子质量浓度小于120 g/L，铋的浸出率随着氯离子浓度的增大而大幅度上升，而锑的浸出率则没怎么变化；当二次净化渣浆液的氯离子质量浓度大于120 g/L，铋浸出率基本保持不变，然而进一步增大氯离子浓度，锑浸出率则随之增加。这是因为前面提供的氯离子跟铋反应，当渣中的铋反应完后，再次增加的氯离子会跟渣中的锑反应，从而将渣中的锑浸出进入溶液，这样反而会导致锑的流失，同时考虑继续增加氯离子浓度不仅会对设备造成腐蚀，对环境也会造成一定的影响，而且后期再除氯过程中也会相应地增加成本。因此，将二次净化渣酸浸过程中的氯离子质量浓度控制在120～140 g/L[4]。

5.3 二次净化渣浆液浸出时间对铋、锑浸出的影响

控制实验中二次净化渣浆液的酸度为90～100 g/L、氯离子质量浓度为120～140 g/L、温度恒定在80 ℃，考察浸出时间对铋、锑浸出率的影响。试验结果表明：当二次净化渣浆液浸出时间在2～4 h 段时，铋的浸出率随浸出时间的延长而增大，这时锑的浸出率没有变化；当浸出时间达到4 h 后，铋的浸出率基本没有变化，表明时间超过4 h，二次净化渣浆液的铋已经基本反应完全；如继续增加反应时间，一方面会使生产成本不断增加，同时会缩短设备的使用寿命。因此，将二次净化渣的浸出时间确定在4 h。

5.4 二次净化渣浆液浸出温度对铋、锑浸出的影响

控制试验中二次净化渣浆液的酸度为90～100 g/L、氯离子质量浓度为120～140 g/L、浸出时间固定为4 h，考察浸出温度对铋、锑浸出率的影响。试验结果表明：当二次净化渣的温度低于60 ℃时，铋的浸出率随温度的变化不明显；当二次净化渣浆液的温度在60～80 ℃时，铋浸出率随温度的上升而增加；当浸出温度达到80℃后，铋浸出率随温度的变化幅度很小，表明此时浆液中的铋已经基本反应完全，继续升温不仅会增加生产成本，而且会缩短设备的使用寿命。因此，将二次净化渣的酸浸温度确定为80 ℃左右。

5.5 二次净化渣酸浸实验结果分析及讨论

根据小型条件试验确定二次净化渣酸浸的最佳工艺技术条件：酸度90～100 g/L、氯离子质量浓度120～140 g/L、浸出时间4 h、温度80 ℃；二次净化渣经过酸浸将铋和铜脱除，铋浸出率达94.24%，铜浸出率达93.92%。下一步可以将酸浸渣的砷出去，以进一步达到富集锑的目的。

6 酸浸渣碱浸工艺试验

为了将酸浸渣中的砷进一步除去，同样采取单一控制变量法对酸浸渣进行试验，并探索出最佳工艺[5]。

6.1 酸浸渣浆液的碱度对砷浸出率的影响

控制试验中酸浸渣浆液的浸出时间为2 h、温度恒定在90 ℃，考察酸浸渣浆液的碱度对砷浸出率的影响。试验结果表明：当酸浸渣浆液的碱度为0～50 g/L时，砷的浸出率随碱度的增加而增加；当碱度达到50～60 g/L 时，砷的浸出率基本没有变化，表明此时浆液中的砷已经基本反应完全，若碱度继续增加，不仅会增加生产成本，而且对浸出砷没有任何效果，反而会增加后期处理碱浸液的生产成本。因此，将酸浸渣碱浸的碱度控制在50 g/L。

6.2 酸浸渣浆液的温度对砷浸出率的影响

控制试验中酸浸渣浆液的浸出时间为2 h、碱度固定在50 g/L，考察酸浸渣浆液的温度对砷浸出率的影响。试验结果表明：当酸浸渣浆液的温度不断上升时，砷的浸出率也随之增加，当温度升至90 ℃时，砷的浸出率保持缓慢增加，当温度升至95 ℃时，砷浸出率基本保持不变，表明此时浆液中的砷已经基本反应完全，再继续升温不仅对砷的浸出没有效果，反而增加了生产成本。因此，将酸浸渣的温度控制在90 ℃。

6.3 酸浸渣浆液的浸出时间对砷浸出率的影响

控制试验中酸浸渣浆液的温度为90 ℃、碱度固定在50 g/L，考察酸浸渣浆液的浸出时间对砷浸出率的影响。试验结果表明：当酸浸渣浆液的浸出时间不断增加，砷的浸出率也随之增加，当浸出时间在2 h以后，砷的浸出率基本保持不变，表明此时酸浸渣中的砷已基本反应完全，再延长浸出时间只会增加生产成本，故将酸浸渣的浸出时间定为2 h。

6.4 二次净化渣酸浸实验结果分析及讨论

根据小型条件试验确定了酸浸渣碱浸的最佳工艺技术条件：碱度50 g/L、浸出时间2 h、温度90 ℃；酸浸渣经过碱浸后可以将酸浸渣中的砷除去，且砷的浸出率达到94.12%，从而进一步达到了富集锑的目的。

7 结论

在酸性体系中，采用酸浸将二次净化渣中锑铋分离开是可行的，在一定的工艺条件下，可以将锑、铋分离开，从而达到富集锑的目的，其锑的品位w（Sb）能达到30%以上，同时将酸浸液中的铋进行回收利用，可使有价金属得到综合利用。再通过酸浸渣碱浸的方法，将酸浸渣中的砷除去，进一步提高了锑的品位，为后续焦锑酸钠工序提供了更优质的原料。