本發(fā)明涉及有色金屬濕法冶煉領(lǐng)域,具體涉及一種采用旋流電積工藝從銅冶煉中間產(chǎn)物白煙塵中短流程高效提鉍的方法。
背景技術(shù):
銅火法冶煉過程中,轉(zhuǎn)爐電收塵煙灰稱作白煙塵。冰銅轉(zhuǎn)爐吹煉過程中,部分有價(jià)元素如鉛、鋅、鉍等均富集于白煙塵中,根據(jù)銅冶煉原料不同,白煙塵中各主要元素及含量分別為:銅2~5%、鉛15~20%、鋅8~10%、鉍10~15%。因此,白煙塵具有有價(jià)金屬種類多,含量高的特點(diǎn),是一種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的金屬提取資源。鉍是一種綠色環(huán)保、價(jià)值較高的有色金屬,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、阻燃劑、顏料、化妝品、化學(xué)試劑、電子陶瓷等領(lǐng)域。
目前,普遍采用的白煙塵提鉍工藝為:白煙塵造球→熔煉→鉛鉍合金→合金電解→富鉍陽極泥熔化→氧化精煉除砷、銻→加鋅除銀→通氯除鋅、鉛→加堿除氯高溫精煉→精鉍(99.95%)。存在的缺陷是該工藝流程長、操作繁瑣,且全流程涉及火法工藝,冶煉過程有害煙塵排放量大、生產(chǎn)環(huán)境差。
孫寶輝等(CN201510867122.5 )提出一種全濕法回收白煙塵中銅、鋅的方法,但未涉及對(duì)鉍的提取。藍(lán)碧波等(CN201510010375.0)指出采用氯化浸出白煙塵中鉍,并沉淀氯氧鉍,但以氯氧鉍為原料精煉鉍仍采用傳統(tǒng)火法精煉工藝,僅達(dá)到提高作業(yè)效率目的。鄧濤等(CN201310281176.4)從單體鉍礦氯化浸出液直接采用旋流電積工藝制取鉍粉或標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,對(duì)電積過程雜質(zhì)離子對(duì)鉍產(chǎn)品的影響考慮不夠全面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種工藝流程短、操作簡單、高效低成本、無污染的從銅冶煉白煙塵中提鉍的方法,解決當(dāng)前白煙塵處理及鉍提取過程工藝復(fù)雜、操作繁瑣、作業(yè)環(huán)境差等問題,以實(shí)現(xiàn)銅冶煉過程伴生金屬的短流程、高效資源化利用。
為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明一種從銅冶煉白煙塵中提鉍的方法以白煙塵為原料,經(jīng)硫酸浸出除雜、氯化浸出鉍、氯氧鉍沉淀、電積液配置和鉍電積工序后直接得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,具體操作步驟如下:
一、硫酸浸出除雜:以白煙塵為原料,控制硫酸與白煙塵的液固比為(3~7):1,硫酸濃度20~70g/L,浸出溫度50~85℃,浸出0.5~2h后過濾;
二、氯化浸出鉍:以步驟一的浸出渣為原料,控制硫酸、氯化鈉溶液與浸出渣的液固比為(3~6):1,硫酸濃度50~100g/L,氯化鈉濃度150~300g/L,在室溫下攪拌浸出1~3h后過濾,實(shí)現(xiàn)鉍的浸出;
三、氯氧鉍沉淀:將步驟二的浸出液經(jīng)質(zhì)量比濃度為10~20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)至pH值為2~3,陳化0.5~1h后過濾,得到氯氧鉍沉淀;
四、電積液配置:以步驟三所得的氯氧鉍為原料,采用質(zhì)量比濃度為38%的濃鹽酸對(duì)其溶解配置電積液,該電積液的鉍離子濃度50~80g/L,鹽酸濃度10~15g/L;
五、鉍電積:以步驟四制備的電積液進(jìn)行旋流電積,在循環(huán)泵作用下將電積液打入密閉旋流電積槽電積提鉍,電積溫度30~60℃,電流密度控制400~1000A/m2,電積時(shí)間2~5h,得到陰極鉍板;當(dāng)電積液鉍濃度小于10g/L時(shí)返步驟四配置電積液。
本發(fā)明涉及的液體與固體的液固比均為體積質(zhì)量比,即液體采用體積,固體采用質(zhì)量,單位mL/g。
上述一種從銅冶煉白煙塵中提鉍的方法具有以下有益效果:
(1)采用浸出-旋流電積工藝提鉍,縮短了傳統(tǒng)白煙塵提鉍工藝流程,操作簡單,提高了生產(chǎn)效率;
(2)將鉍精煉傳統(tǒng)火法流程改進(jìn)為全濕法流程,避免了火法工藝過程中有毒有害氣體、粉塵排放,優(yōu)化了作業(yè)環(huán)境。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種從銅冶煉白煙塵中提鉍的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明一種從銅冶煉白煙塵中提鉍的方法以白煙塵為原料,經(jīng)硫酸浸出除雜、鉍氯化浸出、氯氧鉍沉淀、電積液配置和鉍電積后直接得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,以下列舉四個(gè)實(shí)施例,各實(shí)施例的具體操作步驟和工藝參數(shù)如下:
實(shí)施例一
以含銅2.5%、鉛14.7%、鋅8.5%、鉍10.2%的白煙塵為原料,控制硫酸與白煙塵的液固比3:1,硫酸濃度60g/L,浸出溫度65℃,浸出時(shí)間0.5h,銅、鋅脫除率分別為83.7%、95.1%;
以浸出渣為原料,控制硫酸、氯化鈉溶液與浸出渣的液固比為3:1,硫酸濃度60g/L,氯化鈉濃度150g/L,在室溫下攪拌浸出1h,鉍浸出率達(dá)95.7%;
浸出液采用質(zhì)量比濃度為10%氫氧化鈉調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為2,陳化0.5后過濾得到氯氧鉍;
氯氧鉍采用質(zhì)量比濃度為38%的濃鹽酸溶解,控制鉍離子濃度50g/L、終點(diǎn)鹽酸濃度10g/L作為電積液;
電積液進(jìn)行旋流電積,鉍溶液旋流電積過程控制電積溫度35℃,電流密度控制450A/m2,電積時(shí)間2h,得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,鉍回收率達(dá)到93.2%。
實(shí)施例二
以含銅4.3%、鉛16.2%、鋅9%、鉍11%的白煙塵為原料,控制硫酸與白煙塵的液固比4:1,硫酸濃度60g/L,浸出溫度55℃,浸出0.5h,銅、鋅脫除率分別為88.2%、94.7%;
以浸出渣為原料,控制硫酸、氯化鈉溶液與浸出渣的液固比為4:1、硫酸濃度60g/L、氯化鈉150g/L的條件下室溫?cái)嚢杞?.5h,鉍浸出率達(dá)96.2%;
浸出液采用質(zhì)量比濃度為10%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為2.5,陳化0.5后過濾,得到氯氧鉍;
氯氧鉍采用質(zhì)量比濃度為38%的濃鹽酸溶解,控制鉍離子濃度60g/L、終點(diǎn)鹽酸濃度10g/L作為電積液;
電積液進(jìn)行旋流電積,鉍溶液旋流電積過程控制電積溫度35℃,電流密度控制550A/m2,電積時(shí)間2h得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,鉍回收率達(dá)到95.2%。
實(shí)施三:以含銅1.5%、鉛20.5%、鋅11%、鉍13.4%的白煙塵為原料,控制硫酸與白煙塵的液固比5:1,硫酸濃度70g/L,浸出溫度75℃,浸出1.5h,銅、鋅脫除率分別為82.6%、97.2%;
以浸出渣為原料,控制硫酸、氯化鈉溶液與浸出渣的液固比為5:1、硫酸濃度70g/L、氯化鈉250g/L的條件下室溫?cái)嚢杞?.5h,鉍浸出率達(dá)97.4%;
浸出液采用質(zhì)量比濃度為10%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為2.8,陳化1后過濾得到氯氧鉍;
氯氧鉍采用質(zhì)量比濃度為38%的濃鹽酸溶解,控制鉍離子濃度80g/L、終點(diǎn)鹽酸濃度15g/L作為電積液;
電積液進(jìn)行旋流電積,鉍溶液旋流電積過程控制電積溫度50℃,電流密度控制800A/m2,電積時(shí)間2h得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,鉍回收率達(dá)到97%。
實(shí)施四:以含銅2.1%、鉛19.2%、鋅5.3%、鉍15.8%的白煙塵為原料,控制硫酸與白煙塵的液固比7:1,硫酸濃度70g/L,浸出溫度80℃,浸出3h,銅、鋅脫除率分別為85.6%、86.9%;
以浸出渣為原料,控制硫酸、氯化鈉溶液與浸出渣的液固比為5:1、硫酸濃度80g/L、氯化鈉300g/L的條件下室溫?cái)嚢杞?h,鉍浸出率達(dá)99.2%;
浸出液采用質(zhì)量比濃度為10%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為3,陳化1后過濾得到氯氧鉍;
氯氧鉍采用質(zhì)量比濃度為38%的濃鹽酸溶解,控制鉍離子濃度80g/L、終點(diǎn)鹽酸濃度15g/L作為電積液;
電積液進(jìn)行旋流電積,鉍溶液旋流電積過程控制電積溫度30℃,電流密度控制1000A/m2,電積時(shí)間1.5h得到標(biāo)準(zhǔn)陰極鉍板,鉍回收率達(dá)到98.7%。
對(duì)比以上四個(gè)實(shí)施例,實(shí)施例三的綜合技術(shù)指標(biāo)最好,是最佳實(shí)施例。
應(yīng)當(dāng)指出的是,本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例,對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或修飾,所有這些改進(jìn)或修飾都應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。