用含銻煙灰制備焦銻酸鈉試驗研究

陳 蘭

(郴州市金貴銀業股份有限公司，湖南 郴州 423038)

鉛陽極泥還原熔煉和氧化精煉過程中都會產生大量煙塵，其中含有30%～60%銻，3%～35%鉛，1%～15%砷[1]。含銻煙灰的處理方法主要是先將煙灰還原熔煉成銻鉛砷合金，再用堿(氫氧化鈉或碳酸鈉)沉淀除砷，最后氧化吹銻獲得高純銻白。火法精煉的優點是處理量大，缺點是能耗高、環境差、銻直收率低、除砷渣處理困難[2-8]。以含銻煙灰濕法制備焦銻酸鈉有多種方法[9-18]：用硫化鈉加氫氧化鈉浸出，濾液加雙氧水氧化，銻浸出率高，但生產環境較差；用氫氧化鉀溶液浸出，濾液加氫氧化鈉和雙氧水氧化，銻浸出率高，但生產成本較高；用氫氧化鈉溶液浸出，濾液加雙氧水氧化得焦銻酸鈉，能耗低，生產成本低，用此工藝制備焦銻酸鈉一般要求原料銻含量高、雜質少，對于利用含雜質鉛砷較高的銻煙灰制備焦銻酸鈉的研究較少。試驗針對某鉛冶煉廠的煙灰，研究用能耗低、環境相對友好的氫氧化鈉溶液浸出、濾液加雙氧水氧化工藝回收銻。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

銻煙灰，主要成分見表1。

表1 銻煙灰的主要成分 %

1.2 試驗試劑及設備

試驗用試劑主要有氫氧化鈉，分析純；30%雙氧水，分析純;一次蒸餾水。

試驗用設備主要有攪拌器，聚四氟乙烯燒杯，水浴鍋。

1.3 試驗原理及方法

1.3.1 試驗原理

銻煙灰中，銻、鉛、砷分別主要以Sb2O3、PbO、As2O3形式存在。在氫氧化鈉溶液中，Sb2O3、As2O3可與NaOH反應生成亞銻酸鈉和亞砷酸鈉，亞銻酸鈉和亞砷酸鈉易溶于氫氧化鈉溶液；PbO與NaOH基本不反應或生成的物質難溶于氫氧化鈉溶液，堿浸后過濾即可將銻、砷與鉛分離。亞銻酸鈉和亞砷酸鈉在氫氧化鈉溶液中與雙氧水反應分別生成難溶于水的焦銻酸鈉和易溶于水的砷酸鈉，過濾即可將銻與砷分離。主要反應如下：

1.3.2 試驗方法

試驗在聚四氟乙烯燒杯中分2步進行：首先對銻煙灰用氫氧化鈉溶液浸出，考察溫度、氫氧化鈉質量濃度、液固體積質量比、反應時間對銻浸出率的影響；然后對堿浸濾液加雙氧水氧化，與銻反應生成焦銻酸鈉，考察溫度、雙氧水用量對焦銻酸鈉質量及產量的影響。

2 試驗結果與討論

2.1 煙灰中銻的堿浸

控制水浴溫度，取一定質量銻煙灰，加入一定質量濃度的氫氧化鈉溶液，攪拌反應一定時間后趁熱過濾，分析濾液中銻、鉛、砷質量濃度，計算銻、鉛、砷浸出率。

2.1.1 溫度對金屬浸出的影響

銻煙灰質量100 g，攪拌反應1 h，氫氧化鈉質量濃度360 g/L，液固體積質量比15/1，溫度對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結果見表2。

表2 溫度對金屬浸出的影響

由表2看出：隨溫度升高，銻浸出率逐步提高；溫度高于80 ℃后，銻浸出率變化不大，砷、鉛浸出率變化不大。綜合能耗考慮，確定浸出溫度以80 ℃為宜。

2.1.2 氫氧化鈉質量濃度對金屬浸出的影響

銻煙灰質量100 g，溫度80 ℃，攪拌反應1 h，液固體積質量比15/1，氫氧化鈉質量濃度對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結果見表3。

表3 氫氧化鈉質量濃度對金屬浸出的影響

由表3看出：隨氫氧化鈉質量濃度升高，銻浸出率提高；氫氧化鈉質量濃度高于360 g/L后，銻、砷浸出率變化不明顯，鉛浸出率提高幅度不大。氫氧化鈉質量濃度越高，生產成本越高，綜合考慮，確定氫氧化鈉質量濃度以360 g/L為宜。

2.1.3 液固體積質量比對金屬浸出的影響

銻煙灰質量100 g，溫度80 ℃，攪拌反應1 h，氫氧化鈉質量濃度360 g/L，液固體積質量比對銻、鉛、砷浸出率的影響試驗結果見表4。

表4 液固體積質量比對金屬浸出的影響

由表4看出：隨液固體積質量比增大，銻浸出率提高；液固體積質量比為15/1后，銻浸出率變化不明顯。液固體積質量比越高，后期溶液處理成本越高，綜合考慮，確定液固體積質量比以15/1為宜。

2.1.4 反應時間對金屬浸出率的影響

銻煙灰質量100 g，溫度80 ℃，氫氧化鈉質量濃度360 g/L，液固體積質量比15/1，反應時間對銻、砷、鉛浸出率的影響試驗結果見表5。

表5 反應時間對金屬浸出的影響

由表5看出：反應0.5～1 h，銻、鉛、砷浸出率明顯提高；反應1 h以后，銻浸出率提高幅度很小，鉛、砷浸出率也變化不大。反應時間越長，生產成本越高，綜合考慮，確定反應時間以1 h為宜。

2.2 堿浸液中加雙氧水氧化制備焦銻酸鈉

最優條件下(銻煙灰質量100 g，溫度80 ℃，氫氧化鈉質量濃度360 g/L，液固體積質量比15/1，反應時間 1 h)氫氧化鈉溶液浸出銻煙灰所得堿浸液中，銻離子、砷離子、鉛離子質量濃度分別為29.1、2.16、5.36 g/L?？刂扑囟?，取堿浸液1.5 L于聚四氟乙烯燒杯中，攪拌條件下緩慢滴入適量雙氧水，將三價銻離子氧化成五價銻離子；雙氧水滴完后繼續攪拌反應一定時間，之后趁熱過濾；濾渣用水洗滌數次，干燥即得焦銻酸鈉。

2.2.1 溫度對焦銻酸鈉純度的影響

含銻溶液中緩慢加入理論量1.2倍雙氧水，反應時間0.5 h，溫度對焦銻酸鈉純度的影響試驗結果見表6。

表6 反應溫度對焦銻酸鈉純度的影響

由表6看出：反應溫度主要影響雜質的析出，溫度越低，雜質鉛析出得越多，焦銻酸鈉純度受到影響；80 ℃以后，析出的焦銻酸鈉較純。所以，雙氧水氧化制備焦銻酸鈉最適宜溫度確定為80 ℃。

2.2.2 雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響

在80 ℃下反應0.5 h，考察雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響，試驗結果見表7。

表7 雙氧水用量對焦銻酸鈉純度的影響

由表7看出：雙氧水用量主要影響焦銻酸鈉產率，反應過程中雙氧水會自反應消耗一部分，所以其加入量要高于理論量才能充分氧化溶液中銻離子；雙氧水用量為理論量的1.2倍時，三價銻離子氧化充分。所以，雙氧水適宜用量確定為理論量的1.2倍。

3 結論

對銻煙灰采用氫氧化鈉浸出—雙氧水氧化工藝制備焦銻酸鈉是可行的，方法簡單易操作。實際生產中，氧化后液補加氫氧化鈉后可返回浸出工序，因此成本較低，可工業化生產。在液固體積質量比15/1、氫氧化鈉質量濃度360 g/L、溫度80 ℃條件下反應1 h，銻浸出率為89%；對于含銻浸出液，在80 ℃下用理論量1.2倍的雙氧水將其中的三價銻氧化為五價銻，可獲得高純度焦銻酸鈉。