二次凈化渣浸出工藝研究

肖志紅

（江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

0 引言

銻的氧化物——三氧化二銻可用于制造耐火材料，這也是銻最主要的用途。除了含鹵素的聚合物阻燃劑以外，三氧化二銻幾乎總是與鹵化物阻燃劑一起使用。三氧化二銻形成銻的鹵化物的過程可以減緩燃燒，此為其具有阻燃效應的原因。貴溪冶煉廠金銀車間在處理銅陽極泥回收金銀的同時得到富含鉍、銻、銅、砷等有價金屬二次凈化渣，由于含砷量較高，銻、鉍質量分數均低于14%，需進一步將鉍、銻、銅、砷等有價金屬進行分離[1-2]。

1 試驗原料

試驗所用原料為貴溪冶煉廠一車間產出的二次凈化渣，其成分如表1 所示。

表1 二次凈化渣主要成分

2 試驗工藝流程

試驗工藝流程如圖1 所示。

圖1 二次凈化渣處理工藝流程

3 試驗原理

二次凈化渣中的主要成分是銻、鉍等有價金屬，其中銻、鉍大部分以氯氧鉍、氯氧銻形態存在，控制一定反應條件，使二次凈化渣的氯氧鉍與氯化氫反應生成氯化鉍進入液相中，二次凈化渣的亞砷酸銅與氯化氫反應生成氯化銅、砷酸進入液相中，而二次凈化渣中的氯氧銻則不反應保留在渣中，從而將鉍、銅與銻分離，其主要方程式為：BiOCl＋2HCl=BiCl3＋H2；CuHAsO4＋2HCl=CuCl2＋H3AsO4。

將酸浸渣進行堿浸，使酸浸渣中的砷與堿反應生成砷酸進入液相中，可以有效地將砷除去，而銻則留在渣中，進一步把有價元素銻富集，其主要方程式為：H3AsO4+3NaOH=Na3AsO4+3H2O。

4 浸出率概念

4.1 浸出率簡介

浸出率是浸取各類金屬工藝的標準之一。生產實踐表明，浸出率越高，金屬的提取率就越好，工礦企業獲取的經濟效益就越好。

浸出的目的，在于使所有要提取的金屬盡量溶解于溶劑中，而雜質則溶解得越少越好，不管選擇什么樣的溶劑，所要提取的金屬總是難以100%都溶解。同樣，所含雜質也總要溶解一些，為了表示某一物質被浸出的程度，常用浸出率來表示[3]。

4.2 計算公式

浸出率通用公式：

式中：R0為原料指定有價組分的品位；R 為浸出渣指定有價組分的品位。

5 二次凈化渣酸浸工藝試驗

為了更好地除去二次凈化渣中的鉍，為此采用單一變量法對二次凈化渣進行試驗，從而探索出最佳工藝。

5.1 二次凈化渣漿液酸度對鉍、銻浸出的影響

控制試驗中二次凈化渣漿液的氯離子質量濃度為120～140 g/L、浸出時間4 h、溫度恒定在80 ℃，考察酸度對鉍、銻浸出率的影響。試驗結果表明：當二次凈化渣漿液的酸度在100 g/L 以下，鉍浸出率隨酸度的增大而上升，而銻的浸出率則沒怎么變化；當二次凈化渣漿液的酸度從100 g/L 增加到110 g/L，鉍浸出率上升幅度減緩，而銻的浸出率則隨之增加。這是因為前面提供的酸度是跟鉍反應的，當漿液中的鉍反應完后，繼續增加酸度后則會與漿液中的銻反應，從而使渣中的銻浸出進入液相中，這樣反而會導致銻的流失；同時考慮到酸度繼續增大，不僅對設備的腐蝕增加，而且也會增加生產成本的消耗，同時對環境也會造成一定的影響。因此，將二次凈化渣酸浸過程中的浸出酸度確定為90～100 g/L。

5.2 二次凈化渣漿液氯離子濃度對鉍、銻浸出的影響

控制試驗中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、浸出時間4 h、溫度恒定在80 ℃，考察氯離子濃度對鉍、銻浸出率的影響。試驗結果表明：當二次凈化渣漿液的氯離子質量濃度小于120 g/L，鉍的浸出率隨著氯離子濃度的增大而大幅度上升，而銻的浸出率則沒怎么變化；當二次凈化渣漿液的氯離子質量濃度大于120 g/L，鉍浸出率基本保持不變，然而進一步增大氯離子濃度，銻浸出率則隨之增加。這是因為前面提供的氯離子跟鉍反應，當渣中的鉍反應完后，再次增加的氯離子會跟渣中的銻反應，從而將渣中的銻浸出進入溶液，這樣反而會導致銻的流失，同時考慮繼續增加氯離子濃度不僅會對設備造成腐蝕，對環境也會造成一定的影響，而且后期再除氯過程中也會相應地增加成本。因此，將二次凈化渣酸浸過程中的氯離子質量濃度控制在120～140 g/L[4]。

5.3 二次凈化渣漿液浸出時間對鉍、銻浸出的影響

控制實驗中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、氯離子質量濃度為120～140 g/L、溫度恒定在80 ℃，考察浸出時間對鉍、銻浸出率的影響。試驗結果表明：當二次凈化渣漿液浸出時間在2～4 h 段時，鉍的浸出率隨浸出時間的延長而增大，這時銻的浸出率沒有變化；當浸出時間達到4 h 后，鉍的浸出率基本沒有變化，表明時間超過4 h，二次凈化渣漿液的鉍已經基本反應完全；如繼續增加反應時間，一方面會使生產成本不斷增加，同時會縮短設備的使用壽命。因此，將二次凈化渣的浸出時間確定在4 h。

5.4 二次凈化渣漿液浸出溫度對鉍、銻浸出的影響

控制試驗中二次凈化渣漿液的酸度為90～100 g/L、氯離子質量濃度為120～140 g/L、浸出時間固定為4 h，考察浸出溫度對鉍、銻浸出率的影響。試驗結果表明：當二次凈化渣的溫度低于60 ℃時，鉍的浸出率隨溫度的變化不明顯；當二次凈化渣漿液的溫度在60～80 ℃時，鉍浸出率隨溫度的上升而增加；當浸出溫度達到80℃后，鉍浸出率隨溫度的變化幅度很小，表明此時漿液中的鉍已經基本反應完全，繼續升溫不僅會增加生產成本，而且會縮短設備的使用壽命。因此，將二次凈化渣的酸浸溫度確定為80 ℃左右。

5.5 二次凈化渣酸浸實驗結果分析及討論

根據小型條件試驗確定二次凈化渣酸浸的最佳工藝技術條件：酸度90～100 g/L、氯離子質量濃度120～140 g/L、浸出時間4 h、溫度80 ℃；二次凈化渣經過酸浸將鉍和銅脫除，鉍浸出率達94.24%，銅浸出率達93.92%。下一步可以將酸浸渣的砷出去，以進一步達到富集銻的目的。

6 酸浸渣堿浸工藝試驗

為了將酸浸渣中的砷進一步除去，同樣采取單一控制變量法對酸浸渣進行試驗，并探索出最佳工藝[5]。

6.1 酸浸渣漿液的堿度對砷浸出率的影響

控制試驗中酸浸渣漿液的浸出時間為2 h、溫度恒定在90 ℃，考察酸浸渣漿液的堿度對砷浸出率的影響。試驗結果表明：當酸浸渣漿液的堿度為0～50 g/L時，砷的浸出率隨堿度的增加而增加；當堿度達到50～60 g/L 時，砷的浸出率基本沒有變化，表明此時漿液中的砷已經基本反應完全，若堿度繼續增加，不僅會增加生產成本，而且對浸出砷沒有任何效果，反而會增加后期處理堿浸液的生產成本。因此，將酸浸渣堿浸的堿度控制在50 g/L。

6.2 酸浸渣漿液的溫度對砷浸出率的影響

控制試驗中酸浸渣漿液的浸出時間為2 h、堿度固定在50 g/L，考察酸浸渣漿液的溫度對砷浸出率的影響。試驗結果表明：當酸浸渣漿液的溫度不斷上升時，砷的浸出率也隨之增加，當溫度升至90 ℃時，砷的浸出率保持緩慢增加，當溫度升至95 ℃時，砷浸出率基本保持不變，表明此時漿液中的砷已經基本反應完全，再繼續升溫不僅對砷的浸出沒有效果，反而增加了生產成本。因此，將酸浸渣的溫度控制在90 ℃。

6.3 酸浸渣漿液的浸出時間對砷浸出率的影響

控制試驗中酸浸渣漿液的溫度為90 ℃、堿度固定在50 g/L，考察酸浸渣漿液的浸出時間對砷浸出率的影響。試驗結果表明：當酸浸渣漿液的浸出時間不斷增加，砷的浸出率也隨之增加，當浸出時間在2 h以后，砷的浸出率基本保持不變，表明此時酸浸渣中的砷已基本反應完全，再延長浸出時間只會增加生產成本，故將酸浸渣的浸出時間定為2 h。

6.4 二次凈化渣酸浸實驗結果分析及討論

根據小型條件試驗確定了酸浸渣堿浸的最佳工藝技術條件：堿度50 g/L、浸出時間2 h、溫度90 ℃；酸浸渣經過堿浸后可以將酸浸渣中的砷除去，且砷的浸出率達到94.12%，從而進一步達到了富集銻的目的。

7 結論

在酸性體系中，采用酸浸將二次凈化渣中銻鉍分離開是可行的，在一定的工藝條件下，可以將銻、鉍分離開，從而達到富集銻的目的，其銻的品位w（Sb）能達到30%以上，同時將酸浸液中的鉍進行回收利用，可使有價金屬得到綜合利用。再通過酸浸渣堿浸的方法，將酸浸渣中的砷除去，進一步提高了銻的品位，為后續焦銻酸鈉工序提供了更優質的原料。