酸浸渣綜合回收浸鉛工藝研究

彭國敏，俎小鳳，張福元

(河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南三門峽 472000)

酸浸渣綜合回收浸鉛工藝研究

彭國敏，俎小鳳，張福元

(河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南三門峽 472000)

針對氰化提金工藝酸浸渣中低品位金屬鉛的綜合回收，采用鹽浸法對金屬鉛進行了浸出實驗研究，通過正交試驗詳細考察了浸出液固質量比、浸出溫度、氯化鈉濃度、浸出pH和浸出時間等因素對浸鉛率的影響。結果表明，浸出液固質量比為5、浸出溫度為333.15 K、氯化鈉質量分數為30%、pH=0、浸出時間為4 h的實驗條件下，最佳平均浸鉛率為92.05%，相對標準偏差RSD=4.3‰;室溫下最佳平均浸鉛率為90.20%，RSD=4.1‰。因此，酸浸渣常溫鹽浸提鉛是綜合利用礦產資源回收鉛及提高金、銀回收率的有效途徑。

酸浸渣;氯化鈉;浸出;鉛

金精礦中伴生金屬元素鉛在黃金濕法冶煉的硫酸化焙燒工藝流程中，在礦物顆粒表面形成一層致密的非可溶性硫酸鉛氧化膜［1］，一定程度上影響金銀回收率，氰化浸出前將其分離或轉化，可以減少氰化物用量、提高金銀氰化浸出率。有一種工藝是將其轉化為熱力學穩定的碳酸鉛［2－3］，金屬鉛最終被遺棄在氰渣中，這種處理方法影響了冶煉技術的經濟指標，特別是造成鉛零直收率及環境污染。針對酸浸渣中低品位金屬鉛的回收利用，采用NaCl－HCl－H2O體系浸出硫酸鉛，使其轉化為可溶性的絡合物進入水溶液中［4－6］，再對其進行回收，不但可以減少金屬鉛環境污染，而且可以達到提高企業綜合利用水平和經濟效益的目的。筆者通過正交試驗研究氯化鈉浸鉛的工藝條件。

1 實驗

1.1 實驗原料

以金精礦硫酸化焙燒—酸浸除雜后的酸浸渣為原料，其多元素分析結果見表1。酸浸渣中金屬鉛物相分析結果表明，硫酸鉛質量分數占97%，硅酸鉛占2%，其余為其他形式存在，可見金屬鉛在酸浸渣中主要是以硫酸鉛形式存在。

表1 酸浸渣多元素分析

1.2 鹽浸正交試驗

稱取自然風干的酸浸渣 200.00 g，放入1 000 mL燒杯中，加適量工業氯化鈉和自來水，在NaCl－HCl－H2O體系中維持礦漿濃度及pH，在恒溫水浴中保持恒溫，用S210型電磁攪拌器持續攪拌下進行鹽浸，分析濾渣中鉛含量。為快捷地獲得浸鉛最佳工藝條件，采用正交試驗設計方案考察了浸出液固質量比(以下簡稱液固比)、浸出溫度、浸出時間、NaCl濃度和浸出pH等因素對浸鉛率的影響，正交試驗因素水平取值如表2所示。

表2 正交試驗因素與水平表

2 結果與討論

2.1 L16(45)鹽解浸鉛實驗

表3為正交試驗結果。表3結果表明，各影響因素中氯化鈉濃度極差值最大，為60.92，對浸鉛率影響最強;其次是礦漿液固比、反應時間和反應溫度，浸出pH對浸鉛率影響最小。最佳工藝條件組合為A4B3C3D4E4，即氯化鈉質量分數為30%、礦漿液固比為5、浸出時間為4 h、反應溫度為353 K、浸出pH=0。

表3 正交試驗結果

各因素的f檢驗如表4所示。由表4可知，只有氯化鈉濃度對浸鉛具有顯著性影響，其他因素均無顯著性影響，故選擇實驗條件的時候應該綜合考慮各因素的作用，采用高氯化鈉濃度時具有較高的浸鉛率。

表4 因素f檢驗結果(α=0.05)

2.2 單因素影響

2.2.1 液固比和浸出溫度的影響

圖1為浸出液固比對浸鉛率的影響。由圖1可知，隨浸出液固比的增加浸鉛率逐漸增加，液固比為5時浸鉛率最高。硫酸鉛的氯化鈉浸出過程是復雜的液－固多相催化反應過程，浸出反應首先在固體顆粒表面進行［6］，浸出速率與物質擴散速度有關，礦漿液固比間接影響著各種離子的擴散傳質過程，即影響著各種粒子在礦漿中的流動。液固比較大時礦漿黏度較小，各種反應離子的擴散速度較快，因而加快了反應的速度和程度;反之礦漿液固比較小時礦漿黏度較大，在某種程度上束縛了反應離子的傳質速率，降低了反應效率。另外，液固比較大時反應器體積較大，藥劑的消耗量也較大，故鹽浸液固比要根據設備要求和浸出條件綜合考慮。

圖2為浸出溫度對浸鉛率的影響。由圖2可知，隨溫度的上升浸鉛率開始增加較慢后逐漸變快，當溫度增加到353 K后浸鉛率基本不變。升高溫度不僅可以增加反應離子的擴散速度，還可以提高反應離子的活化能、增加反應速率;溫度較高雖然反應速率和浸出率都有所增加，但工藝成本也相應增加。

圖1 液固比對浸鉛率的影響

圖2 浸出溫度對浸鉛率的影響

2.2.2 浸出時間和氯化鈉濃度的影響

圖3為浸出時間對浸鉛率的影響。由圖3可知，隨時間的增加浸鉛率波動較大，4 h時已有較高的浸出率，再延長反應時間對提高浸鉛率的作用不大，浸出時間不宜過長。

圖4為NaCl濃度對浸鉛率的影響。由圖4可知，隨NaCl濃度的增加鉛的浸出率開始增加較快，之后增幅減小，25%(質量分數)NaCl可保證80%左右的浸出率。NaCl濃度是影響浸鉛率的最主要因素，酸浸渣中的鉛主要以硫酸鉛狀態存在，在有大量Cl－存在時，硫酸鉛可轉化為氯化鉛溶解到氯化物溶液里從而實現金屬鉛的溶出。鉛的溶出不僅可使酸浸渣質量減少、增加金銀品位，還可使金、銀等貴金屬充分暴露出來，進而提高金銀回收率。

圖3 浸出時間對浸鉛率的影響

圖4 NaCl濃度對浸鉛率的影響

2.2.3 浸出pH的影響

圖5為浸出礦漿pH對浸鉛率的影響。由圖5可知，隨pH的增加鉛的浸出率逐漸減小，pH=0時鉛的浸出率較高，且在各種因素中浸出pH對鉛浸出率的影響最小，考慮浸出成本及高酸度對設備的腐蝕，浸出酸度的控制在不影響浸出率條件下盡量降低酸度值。

圖5 浸出pH對浸鉛率的影響

2.3 L9(34)鹽解浸鉛實驗

反應溫度對鉛浸出率的影響非常小，升高溫度雖然可以加快反應速率，但能耗提高、設備要求比較苛刻，再加上氯離子對鋼材具有較強的腐蝕作用，故考慮常溫浸出。L9(34)正交試驗結果見表5。由表5可知，4種影響因素中氯化鈉濃度極差值最大，為40.04，對浸鉛率影響最大，與表3結果相一致;其次是礦漿液固比;反應時間和浸出pH極差值較小，對浸鉛的影響也較小。最佳工藝條件組合為A3C3D3E1，即氯化鈉質量分數為30%、礦漿液固比為5、浸出pH=0、常溫浸出4 h。

表5 正交試驗結果

3 結論

考慮到溫度對鉛浸出的影響較小，實驗分別在室溫和333.15 K條件下，保持液固比為5，NaCl質量分數為30%，浸出pH=0，反應4 h，進行了平行實驗(n=3)。結果表明，室溫下的最佳平均浸鉛率為 90.20%，相對標準偏差 RSD=4.1‰; 333.15 K條件下的最佳平均浸鉛率為92.05%，相對標準偏差RSD=4.3‰。因此，酸浸渣常溫鹽浸提鉛是綜合利用礦產資源回收鉛及提高金、銀回收率的有效途徑。

［1］ 全忠.黃金生產工藝學［M］.沈陽:東北大學出版社，1994: 402－431.

［2］ 唐淑貞，張榮良，丘克強.超聲波強化HCl－NaCl浸出高鉛銻吹渣［J］.過程工程學報，2006，6(2):210－214.

［3］ 李義兵，陳白珍，王之平，等.分銀渣鉛銻浸出工藝研究［J］.有色金屬(冶煉部分)，2004(5):9－11.

［4］ 楊喜云，龔竹青，李義兵.鉛陽極泥濕法提鉛工藝淺述［J］.礦冶工程，2002，22(4):73－75.

［5］ 郭翠香，趙由才.我國含鉛廢物現狀及鉛回收技術研究進展［J］.有色冶金設計與研究，2007，28(3):46－48.

［6］ 張榮良，唐淑貞，佘媛媛，等.HCl－NaCl浸出鉛銻合金氧化吹煉渣過程中銻的浸出動力學［J］.過程工程學報，2006，6(4): 544－547.

Study on leaching process of lead from acid residue

Peng Guomin，Zu Xiaofeng，Zhang Fuyuan
(Henan Zhongyuan Gold Smelter Co.，Ltd.，Sanmenxia 472000，China)

In allusion to the comprehensive recovery of low－grade lead in acid residue from cyanidation process of golden leaching，salt leachingmethod was adopted to extract lead in the experimental study.Influences of the factors，such as liquid and solid(L/S)mass ratio，leaching temperature，leaching time，concentration of NaCl，and leaching pH，on leaching ratio of lead were studied through orthogonal experiment.Itwas found that when L/Smass ratio was 5，leaching tempeture was 333.15 K，mass fraction of NaClwas 30%，pH=0，and leaching time was 4 h the best average lead leaching rate was 92.05%and relatively standard deviation was 4.3‰.At room temperature，lead leaching rate also reached 90.20%and relatively standard deviation was 4.1‰.So salt leachingmethod is an effective way of lead recovery and gold and silver yield improvement in comprehensive utilization ofmines at room temperature.

acid residue;NaCl;leaching;lead

TQ134.33

A

1006－4990(2012)01－0052－03

2011－07－25

彭國敏(1970— )，男，高級工程師，學士學位，研究方向為有色金屬冶煉。

聯 系 人:張福元

聯系方式:sanzhfy@163.com