本發(fā)明涉及有色金屬濕法冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋流電解浸出直接處理含銻硫化礦的方法。
背景技術(shù)：
銻硫化礦冶煉方法包括火法和濕法兩大類。
火法煉銻主要是揮發(fā)焙燒（熔煉）-還原熔煉法，即先生產(chǎn)三氧化銻，再進(jìn)行還原熔煉生產(chǎn)粗銻；此外對(duì)高品位的輝銻礦也有采用鐵沉淀熔煉法直接生產(chǎn)粗銻?；鸱掍R也存在流程長(zhǎng)、返料多、金屬直收率低、加工成本高等缺點(diǎn)，而且操作環(huán)境差，易產(chǎn)生SO2和砷污染，影響冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
濕法工藝又分為堿性浸出和酸性浸出兩大類，可有效避免SO2和含砷煙氣的污染，在銻冶煉工業(yè)中扮演著日益重要的角色。堿性浸出主要采用硫化鈉堿性體系，浸出母液的處理一般為通過電解沉積、氫還原生產(chǎn)金屬銻或者通過氧化操作制備焦銻酸鈉等化工產(chǎn)品，但堿性浸出工藝中存在硫化鈉等鈉鹽循環(huán)積累嚴(yán)重、廢液處理量大且繁瑣等缺點(diǎn)，而且后續(xù)電積過程電流效率低、電耗高。酸性浸出主要采用氧化劑氧化分解硫化銻，利用配體與銻離子形成配離子進(jìn)入溶液，使銻元素以SbCl3形式進(jìn)入溶液得到回收，而硫元素留在浸出渣中，實(shí)現(xiàn)銻的回收，但是這些氧化劑的成本普遍較高，同時(shí)或因?yàn)檠趸瘦^低，或會(huì)向體系引入雜質(zhì)，造成浸出液成分復(fù)雜、浸出液凈化難度高。
利用傳統(tǒng)酸性濕法浸出方法處理輝銻礦，氧化劑為氧氣，體系為鹽酸溶液，具體工藝條件為：溫度85℃，液固比10：1，鹽酸濃度4.0mol/L，氧氣流量2L/min，浸出時(shí)間4h。在此條件下，Sb的浸出率僅為13%；加入雙氧水與氧氣形成協(xié)同氧化，Sb的浸出率得到明顯提高，達(dá)到75%。雙氧水作為一種氧化能力極強(qiáng)的氧化劑，在該體系中作用顯著，但浸出率仍然有待提高。
基于傳統(tǒng)冶煉方法的不足，我國(guó)自主開發(fā)了可以將傳統(tǒng)濕法冶煉的浸出、凈化和電積工序結(jié)合起來的煉銻新工藝–礦漿電解法。CN1381612A公開了一種“含銻硫化礦物礦漿電解生產(chǎn)銻的方法”，其將含銻硫化礦在鹽酸-氯化銨介質(zhì)中進(jìn)行礦漿電解，含銻硫化礦中的銻、硫在陽極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分別生成銻離子和單質(zhì)硫，銻離子在陰極板上直接得到金屬銻板，單質(zhì)硫進(jìn)入渣中，再將得到的電解渣經(jīng)萃取提硫得到單質(zhì)硫。
該方法可以大大簡(jiǎn)化濕法流程，但也存在以下缺陷：
1、整個(gè)過程在單個(gè)槽中進(jìn)行，傳質(zhì)過程不充分，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)出現(xiàn)“礦漿貧化區(qū)”，影響反應(yīng)的進(jìn)行程度；
2、反應(yīng)速度慢，效率較低，因此耗電較大；
3、更換電解液及漿料時(shí)不方便，操作難度較大。
旋流電解技術(shù)是一種新興的電解技術(shù)，在電解過程中由于高速液流的傳質(zhì)作用，極大地降低了濃差極化，能夠高效高選擇性地完成電解。近年來，旋流電解技術(shù)在多金屬的提純與分離方面呈現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為重金屬濕法生產(chǎn)與回收的一個(gè)重要發(fā)展方向。但其研究及應(yīng)用主要集中在凈化階段，即利用電解過程中陰極的還原作用對(duì)金屬離子進(jìn)行沉積，以達(dá)到凈化提純作用，而對(duì)于其陽極的強(qiáng)氧化作用在現(xiàn)階段仍沒有研究案例。而且在礦物漿料的處理方面，仍然沒有采用旋流電解的先例。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理含銻硫化礦的方法，首次將旋流電解技術(shù)應(yīng)用于含銻硫化礦漿料的電解浸出中，流程短，反應(yīng)速度快，反應(yīng)過程中傳質(zhì)均勻，是一種清潔高效的浸金工藝。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，
一種處理含銻硫化礦的方法，包括以下步驟：
（1）將稀鹽酸溶液與含銻硫化礦按液固體積質(zhì)量比為6-12 ml:1g（優(yōu)選8-10ml:1g）混合均勻，得漿料；
所述稀鹽酸濃度優(yōu)選為110-180g/L；
（2）將漿料置于漿料槽中，漿料通過氣動(dòng)泵（漿料的進(jìn)料速度優(yōu)選0.3-3.0 L/min ，更優(yōu)選0.5-2.0 L/min）進(jìn)入旋流電解系統(tǒng)，進(jìn)行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度55-85℃，陰極電流密度為100-200A/m2。經(jīng)電解后漿料重新進(jìn)入漿料槽中，如此循環(huán)，直至電解浸出完全。電解過程中會(huì)在陽極生成銻離子和硫單質(zhì)，銻離子在陰極電積，產(chǎn)生金屬銻。
本發(fā)明的方法中，所用電解方法為旋流電解，使用一對(duì)同心管，而不是平面電極，在高電流密度條件下以目標(biāo)溶液的高速旋流方式極大的強(qiáng)化傳質(zhì)過程，克服傳統(tǒng)電解工藝中易產(chǎn)生“礦漿貧化區(qū)”的問題，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)金屬離子的高效傳遞。
與現(xiàn)有的隔膜電解相比較，本發(fā)明采用旋流的方式進(jìn)行電氧化過程。與旋流電積相比較，本發(fā)明是利用陽極的電氧化能力浸出礦物。
本發(fā)明利用電解過程中陽極的強(qiáng)氧化作用對(duì)礦物進(jìn)行氧化浸出，創(chuàng)新地將旋流電解應(yīng)用于礦物漿料的處理領(lǐng)域；與礦漿電解比較，本發(fā)明用旋流電解來還原沉積陰極液，實(shí)現(xiàn)在常規(guī)條件，即較低的溫度和壓力下，對(duì)含銻硫化礦中金屬銻的高效提取，而且礦物中硫的產(chǎn)物為單質(zhì)硫而不是以硫酸根離子的形式存在，是一項(xiàng)高效、清潔的工藝。此外，相比于礦漿電解工藝，在陰極區(qū)，本發(fā)明采用的旋流方式可以極大的消除陰極液金屬離子的濃差極化，得到純度較高的陰極銻。
一種適用于上述方法的裝置，由送漿系統(tǒng)和旋流電解系統(tǒng)兩部分組成，送漿系統(tǒng)由漿料槽和氣動(dòng)泵組成，漿料槽中設(shè)有攪拌槳，以保持漿料混合均勻的狀態(tài)，氣動(dòng)泵可以使?jié){料按照一定速度進(jìn)入電解系統(tǒng)。旋流電解系統(tǒng)中設(shè)有隔膜，將漿料和電解液分隔開，漿料經(jīng)電解后，重新回到漿料槽進(jìn)行循環(huán)電解。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：
1、首次將旋流電解浸出技術(shù)應(yīng)用于含銻硫化礦的漿料電解中，相比傳統(tǒng)的礦漿電解生產(chǎn)提純過程，本發(fā)明極大強(qiáng)化傳質(zhì)過程，克服傳統(tǒng)電解工藝中易產(chǎn)生“礦漿貧化區(qū)”的問題，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)金屬離子的高效傳遞。
2、充分利用電解過程中陽極的強(qiáng)氧化作用，不需加入氧化劑，能極大縮短濕法冶金技術(shù)流程，充分利用資源，大大降低成本和能耗，大幅提高金屬回收率，產(chǎn)品質(zhì)量高。
3、漿料在送漿系統(tǒng)和電解系統(tǒng)中循環(huán)，傳質(zhì)過程非常充分，經(jīng)循環(huán)電解后，礦物中的銻直接沉積在陰極，得到高效回收。
4、本發(fā)明流程閉路循環(huán)，三廢排放少，環(huán)境友好。
5、本發(fā)明所采用裝置的旋流電解系統(tǒng)和送漿系統(tǒng)分開，更換漿料時(shí)的操作簡(jiǎn)便快捷。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1為陽極，2為陰極，3為隔膜，4為漿料，5為電解液，6為氣動(dòng)泵，7為攪拌槳，8為漿料。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)原料為湘西某高品位輝銻礦，其該礦物中各元素的含量分別為：Sb40.34%，F(xiàn)e9.53%，S19.07%。具有很高的回收價(jià)值。
本實(shí)施例之處理含銻硫化礦的方法，包括以下步驟：
（1）將輝銻礦磨細(xì)為粒度小于74μm的物料，得礦粉；將稀鹽酸溶液與礦粉按液固體積質(zhì)量比為6ml:1g混合均勻，得漿料；
所述稀鹽酸濃度為150g/L；
（2）將漿料置于漿料槽中，漿料通過氣動(dòng)泵（漿料的進(jìn)料速度為0.5L/min）進(jìn)入旋流電解系統(tǒng)，進(jìn)行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度75℃，陰極電流密度為159A/m2。經(jīng)電解后漿料重新進(jìn)入漿料槽中，如此循環(huán)，電解時(shí)間1.5h。電解過程中會(huì)在陽極生成銻離子和硫單質(zhì)，銻離子在陰極電積，產(chǎn)生金屬銻。
本實(shí)施例電解過程中，首先利用陽極反應(yīng)使礦物中的硫被氧化，形成單質(zhì)進(jìn)入渣中；銻以Sb3+的形式進(jìn)入溶液，與溶液中的Cl-形成配合物，完成銻的電氧化浸出。隨后Sb3+通過隔膜進(jìn)入陰極附近，在陰極發(fā)生電沉積，得到金屬銻。
本實(shí)施例電解完成后，銻的回收率達(dá)到98.13%，陰極銻的純度達(dá)到99%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)原料為湘西某含銻黃鐵礦，其該礦物中各元素的含量分別為：Sb4.2%，F(xiàn)e19.8%，S18.1%。具有較高的回收價(jià)值。
本實(shí)施例之處理含銻硫化礦的方法，包括以下步驟：
（1）將含銻黃鐵礦磨細(xì)為粒度小于74μm的物料，得礦粉；將稀鹽酸溶液與礦粉按液固體積質(zhì)量比為8 ml:1g混合均勻，得漿料；
所述稀鹽酸濃度為150g/L；
（2）將漿料置于漿料槽中，漿料通過氣動(dòng)泵（漿料的進(jìn)料速度為0.5L/min）進(jìn)入旋流電解系統(tǒng)，進(jìn)行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度75℃，陰極電流密度為159A/m2。經(jīng)電解后漿料重新進(jìn)入漿料槽中，如此循環(huán)，電解時(shí)間1.5h。
本實(shí)施例電解過程中，首先利用陽極反應(yīng)使礦物中的硫被氧化，形成單質(zhì)進(jìn)入渣中；銻以Sb3+的形式進(jìn)入溶液，與溶液中的Cl-形成配合物，完成銻的電氧化浸出。隨后Sb3+通過隔膜進(jìn)入陰極附近，在陰極發(fā)生電沉積，得到金屬銻。
本實(shí)施例電解完成后，銻的回收率達(dá)到97.47%，陰極銻的純度達(dá)到98%。