銅陽極泥熔煉渣浮選精礦中鉍的回收利用

朱新生

(金隆銅業(yè)有限公司 安徽銅陵 244021)

1 前言

kaldo爐處理酸浸脫銅陽極泥產(chǎn)出的熔煉渣，由于含有少量的金、銀等貴金屬，國內(nèi)外通常全部返回銅冶煉系統(tǒng)再循環(huán)，實(shí)現(xiàn)金銀二次回收。由于循環(huán)流程過長導(dǎo)致的有價(jià)元素分散，降低了貴金屬的直收率及綜合回收率。國內(nèi)某企業(yè)開發(fā)了浮選富集金、銀技術(shù)，將熔煉渣中99%以上的金、銀富集到精礦中，精礦返回kaldo爐再回收，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，雜質(zhì)元素鉍、砷等雜質(zhì)在浮選過程中也得以富集，精礦入爐處理延長單爐處理時(shí)間2小時(shí)以上[1]，降低了卡爾多爐的處理能力，其中的有價(jià)元素鉍未能得到回收。因此本文對kaldo熔煉渣浮選精礦中鉍的脫除及綜合利用進(jìn)行了研究?？柖酄t熔煉渣浮選精礦主要組成如表1。

2 原理與工藝流程

2.1 基本原理

在硫酸氯鹽體系下，鉍以可溶的氯化鉍形式進(jìn)入液相，經(jīng)中和水解生所氯氧鉍。氯氧鉍堿浸脫砷除雜，浸出渣酸浸重溶鐵粉還原制得海綿鉍。主要化學(xué)方程式[2]如下:

2.2 工藝流程

擬采用的工藝流程如圖1所示

3 硫酸-氯鹽浸出

控制溫度在90℃～98℃，在固液質(zhì)量比1:4、硫酸濃度2.5mol/l、氯化鈉濃度125g/l 條件下，連續(xù)攪拌4小時(shí)，冷卻澄清，過濾。精礦酸浸渣組成如表2。

由表2可以看出，熔煉渣精礦經(jīng)酸浸后,由于Bi、Ca、Mg等雜質(zhì)的進(jìn)入酸浸液，金，銀品位進(jìn)一步得以富集，該部分浸出渣可直接返回kaldo循環(huán)利用。精礦中的鉍由15.28%下降到了0.23%,達(dá)到了精礦返回kaldo爐使用的要求。

圖1 銅陽極泥熔煉渣浮選精礦中鉍的回收流程

4 中和沉鉍

上述浸出液，采用30%的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液pH值至3.0～3.5，充分?jǐn)嚢?0分鐘，靜止澄清至上清液清亮，底流進(jìn)行固液分離，得到固體氯氧鉍。其組成見表3。

5 堿浸脫砷

由表3可以看出，砷作為沉鉍渣中主要雜質(zhì)元素，有必要在提鉍前去除，可以利用砷在堿液中生成易溶的砷酸鈉進(jìn)入液相，鉍則留在渣中，實(shí)現(xiàn)砷的開路分離。

表1 kaldo熔煉渣浮選精金礦成分

表2 精礦酸浸渣成分

表3 中和沉鉍渣主要成份

5.1 浸出時(shí)間對砷脫除率的影響

設(shè)定浸出溫度為90℃、氫氧化鈉與沉鉍渣質(zhì)量比(堿料比)為1:2、液固比為6:1，考察浸出時(shí)間對砷脫除率的影響。結(jié)果見圖2。

由圖2可知，砷浸出率隨著浸出時(shí)間的增加而升高，當(dāng)浸出時(shí)間從1h延長到3h時(shí)砷浸出率增加較為顯著，由81.85%增加到89.68%，浸出時(shí)間再延長砷浸出率增幅變緩。浸出3h時(shí)可作為最佳時(shí)間。

5.2 氫氧化鈉加入量對砷脫除率的影響

設(shè)定浸出溫度為90℃、液固比為6:1、浸出3h后，考察堿料比對砷脫除率的影響。結(jié)果結(jié)圖3。

圖2 浸出時(shí)間對脫砷效果的影響

圖3 堿料比對脫砷效果的影響

由圖3可能看出，砷浸出率隨著堿用量的增加而升高，當(dāng)堿料由1:4增大到3:4時(shí)，砷的浸出率增幅較大，由86.21%增加到93.25%為最高，堿料比再升高到1:1時(shí)砷浸出率為92.57%略微有所下降。因此選定堿料比3:4為適宜的堿用量

5.3 浸出溫度對砷脫除率的影響

取堿料比為3:4、液固比為6:1、浸出3h后，考察浸出溫度對砷脫除率的影響。結(jié)果見圖4所示。

由圖4可以看出，溫度由20℃增加到80℃時(shí)，砷浸出率隨著溫度的升高大幅增加80℃時(shí)，砷的浸出率達(dá)到92.38%，溫度再升高到90℃時(shí)砷浸出率為變化不大。因此80℃可作為適宜的浸出溫度

圖4 溫度對脫砷效果的影響

圖5 液固比對脫砷效果的影響

5.4 液固比對砷脫除率的影響

浸出溫度為80℃、堿料比為3:4、浸出3h后，考察液固比對砷脫除率的影響。結(jié)果見圖5所示。

由圖5可知，當(dāng)液固由3:1增加到5:1時(shí)，砷浸出率由80.3%增加到93.25%，液固比繼續(xù)增加時(shí)砷浸出率基本不變，甚至出現(xiàn)微弱下降趨勢。

6 海綿鉍的制取

6.1 鹽酸重溶

根據(jù)陳蘭、謝兆風(fēng)、覃小龍等相關(guān)研究結(jié)果[3]，以室溫條件下，將脫砷后含鉍渣經(jīng)鹽酸浸出重溶，鹽酸濃度2.5mol/l、液固比5:1，反應(yīng)1小時(shí)，制備富鉍溶液，組成為砷0.12g/l、銻3.55 g/l、銅1.62 g/l、鉍90 g/l。

6.2 鐵粉還原

鹽酸重溶反應(yīng)結(jié)束后，向浸出液中加入還原鐵粉，鐵粉加入量為溶液中鉍量的1.25倍，還原反應(yīng)時(shí)間3h，分別對渣相、液相進(jìn)行分析，液相中鉍還原置換率可達(dá)98.1%，產(chǎn)品海綿鉍中含鉍85.6%、含鐵1.9%，鉍的綜合回收率92.3%。

7 結(jié)果與討論

針對銅陽極泥熔煉渣浮選精礦中高鉍特點(diǎn)，提出酸浸脫鉍、中和沉淀、鹽酸重新及還原提鉍工藝，特別是對主要雜質(zhì)砷的脫除進(jìn)行優(yōu)化研究，獲得了脫砷的最佳工藝參數(shù)條件：堿料比3:4、浸出溫度80℃、浸出時(shí)間3h、液固比5:1，砷的脫除率可達(dá)到93.25%。經(jīng)鹽酸重溶、鐵粉還原置換后，最終獲得含鉍85.6%的海綿鉍。

因此，采用本文提出的工藝，對銅陽泥熔煉渣浮選精礦進(jìn)行處理，既能有效降低精礦中鉍含量，避免了對kaldo作業(yè)周期的影響，又能實(shí)現(xiàn)精礦的有價(jià)元素鉍的回收利用。