论文部分内容阅读
铅锑复杂硫化矿是我国主要炼锑原料之一。铅锑复杂硫化矿经火法熔炼和铅电解精炼提取铅后，从烟尘及铅阳极泥中冶炼获得的粗锑大部分含有铅、砷、铋、铁及贵金属等杂质。目前所产粗锑主要采用火法精炼，加碱剂及除铋剂分段脱除各金属杂质。其主要缺点是碱耗大，生成的碱渣难处理，铅、砷、铋杂质需分段脱除且贵金属无法回收。锑与铅、砷、铋的有效分离是主要技术难题。本文针对现有工艺的不足，采用锑的硫酸盐-氨络合物-氟化物电解液及有机添加剂体系，利用有机添加剂与各金属生成的金属配合物稳定常数及溶解度的差别，经水溶液电解精炼，一步实现粗锑与各金属杂质的分离；获得优质的阴极锑沉积物，且铅、砷、铋及贵金属杂质全部或大部分进入阳极泥中，显著提高了金属的综合回收率，消耗试剂少，可以使传统的粗锑精炼流程大为简化。本文系统地完成了粗锑水溶液电解精炼的小型实验，确定了水溶液电解脱除铅、砷、铋等杂质的最佳工艺参数，并采用X射线衍射、示波极谱法及化学分析等多种研究手段，从热力学和动力学两个方面研究电解过程中各金属的行为及走向，得出一系列重要结论。具体研究结果如下：1．电解精炼体系的热力学及动力学分析结果表明：采用水溶液电解实现粗锑的提纯是可行的，通过选择适当的电解条件，络合剂及其浓度就能改变存在于电解液中的不同金属离子的平衡电位，完成最大可能的锑与杂质的分离。2．工艺实验证明采用锑的硫酸盐-氨络合物-氟化物电解液及有机添加剂体系进行粗锑电解精炼是可行的，能够有效地实现锑与各金属杂质的分离。电解液的基本组成为：Sb3+100g/L，NH4+50g/L，F-80g/L，SO42-360g/L，柠檬酸5g/L。3．小型实验得出的最佳工艺条件为：室温（25℃）；阴极采用不锈钢板，阳极为粗锑板；电流密度为350～400A/m2；异极距为50mm；电解液不循环；电解时间24小时。4．除铋：在电解液中添加草酸作为络合剂，使铋以难溶的铋-草酸络合物进入阳极泥中，降低铋在阴极上的析出。阴极中铋含量随着电解液中草酸浓度的增大而降低。草酸最佳的添加量为10g/L。5．除砷：电解液中EDTA4-离子的存在能改变砷离子的平衡电位，实现砷与锑的分离。阴极中砷含量随着电解液中EDTA4-浓度的增大而降低。6．对于含砷0.19％的粗锑，在以上工艺条件下，电解液中添加草酸浓度10g/L，EDTA浓度0.1g/L时，具有以下综合指标：获得致密的阴极锑沉积物，阴极锑含铅＜0.005％，含砷＜0.05％，含铋＜0.005％，含铜＜0.001％，含铁＜0.003％，含硫＜0.0002％，含银＜0.0002％，达到国标一号精锑标准；电解后液中铜、铁、砷、铋等离子浓度控制在较低的范围：含砷±10.5mg/L，含铋±12mg/L，含铜＜0.1mg/L，含铁±18mg/L。85％以上的铅及银进入阳极泥中，可通过处理阳极泥以回收。7．对于含砷0.52％的粗锑，EDTA二钠最佳添加量为1g/L，获得的阴极锑中含砷量低于0.05％；最佳的草酸加入量为10g/L，阴极锑中含铋量低于0.005％。但是一号粗锑同时除砷铋的电解条件还不能很好控制，电解结果波动较大。需要进一步优化添加剂组成。8．硫脲、乙醇、EDTA二钠、草酸等均能够使阴极锑结晶致密，改善其物理质量。但十二烷基硫酸钠、葡萄糖、β萘酚会恶化阴极锑的沉积质量，不适合作为粗锑电解的添加剂。