PDF《高砷锑金矿湿法选择性浸出锑》

第28 卷第

1 期 中国有色金属学报

2018 年1月Volume

28 Number

1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals January

2018 DOI:10.

19476/j.ysxb.1004.0609.2018.01.25 高砷锑金矿湿法选择性浸出锑 刘伟锋 1,

2 ,黄克洪

1 ,杨天足

1 ,张杜超

1 ,陈霖1(1. 中南大学 冶金与环境学院,长沙 410083;

2. 河南豫光金铅集团有限责任公司,济源 459000) 摘要:针对高砷锑金矿利用难度大的问题,提出高砷锑金矿在碱性硫化钠体系选择性浸出锑的方案,考查各因 素对锑浸出率的影响并确定了最优浸出条件,同时,查明了最优浸出条件下金和砷的浸出率.结果表明:硫化钠 过量系数、 氢氧化钠浓度和温度的升高均有利于提高锑的浸出率, 过度延长反应时间会使部分溶解的锑氧化沉淀, 提高搅拌速度可以强化硫化钠与高砷锑矿物之间的扩散过程, 增大洗水比可以实现锑的完全脱除. 在最优条件下, 锑的浸出率达到 99.0%以上,金和砷的浸出率分别为 1.50%和0.06%,表明浸出过程中金和砷的溶解损失较小;

浸出液静置后析出的沉淀物分子式为 NaSbO. 关键词:锑金矿;

浸出;

锑;

砷;

硫化钠 文章编号:1004-0609(2018)-01-0205-07 中图分类号:TF831;

TF818 文献标志码:A 含锑难处理金矿是黄金提取的重要资源之一[1] , 根据锑含量高低分为低锑难处理金矿(锑含量小于 15%)和锑金矿(锑含量大于 15%)两类[2] ,低锑难处理 金矿通常作为直接提取金的原料,而锑金矿作为直接 提取锑的原料. 目前,锑金矿处理有我国的鼓风炉挥发工艺和俄 罗斯的电炉熔炼工艺[3] . 鼓风炉熔炼工艺[4] 是锑金矿在 鼓风炉中挥发熔炼,使大部分锑挥发并产出锑氧,并 产出富集了金的贵锑,该工艺在国内锡矿山闪星锑业 有限责任公司[5] 和湖南辰州矿业股份有限公司[6] 等重 点锑冶炼企业获得广泛应用.俄罗斯的电炉熔炼工 艺[7] 则是锑金矿在电炉中还原熔炼使锑和金还原进入 粗锑中,粗锑进一步吹炼产出锑氧,同时使金富集在 底合金中.这两个锑金矿的火法工艺都是将锑挥发并 以锑氧形式产出, 锑氧在反射炉内依次经过还原熔炼、 精炼除砷和精炼除铅过程产出锑锭.但是,锑金矿中 的砷也会挥发进入锑氧,最终在粗锑碱性精炼过程以 砷碱渣[8] 的形式产出,砷含量的增加不仅使得精炼时 间延长,而且导致锑的夹杂损失增加,所以,冶炼企 业通常严格控制锑金矿中砷含量(通常小于 2.0%)[9] , 此限制使得高砷锑金矿变成锑冶炼企业的 鸡肋 . 高砷锑金矿[10] 的利用有两个途径:第一个是高砷 锑金矿脱除砷后用鼓风炉熔炼工艺回收锑和金;

第二 个是高砷锑金矿脱除锑后用预处理?氰化提金工艺回 收金[11] .通常采用第二个方法从高砷锑金矿中选择性 溶解锑,根据试剂不同分为碱性硫化钠体系和酸性氯 化物体系两种,它们都被用来从辉锑矿[12?13] 、脆硫铅 锑矿[14] 、硫砷铜矿[15] 和难处理金矿[16] 中脱除锑,两种 体系各有优缺点,但是具体选用何种湿法冶金体系, 还需要充分考虑后续金属回收和溶液返回利用等 因素[17] . 基于此,本文作者提出从高砷锑金矿提取锑的清 洁生产工艺,高砷锑金矿在硫化钠溶液中浸出,含锑 浸出液再采用加压氧化方式使锑沉淀为焦锑酸钠产 品[18] ,氧化后溶液经过中和净化和浓缩结晶后产出硫 代硫酸钠产品[19] .在此,重点研究高砷锑金矿碱性硫 化钠体系浸出过程的因素影响,同时,查明最优条件 下金和砷的溶解行为,为高砷锑金矿资源的合理化利 用提供有益的指导.

1 实验 1.1 原料 实验原料是四川省甘孜县山盛矿业有限公司产出 的高砷锑金矿,该金矿经过

110 ℃干燥后筛分,以保 基金项目:国家自然科学青年基金资助项目(51404296);

中国博士后科学基金面上资助项目(2016M602427) 收稿日期:2016-11-09;

修订日期:2017-03-22 通信作者:张杜超,讲师,博士;

电话:13787003744;

E-mail:[email protected] 中国有色金属学报

2018 年1月206 证100%过孔径

74 μm 的筛.高砷锑金矿的主要化学 成分见表 1. 本实验所用硫化钠和氢氧化钠均为分析纯.高砷 锑金矿的 XRD 谱见图 1.由图

1 可以看出,该高砷锑 金矿主要有辉锑矿、黄铁矿、砷黄铁矿和二氧化硅, 可以判断, 锑和砷分别以辉锑矿和砷黄铁矿形态存在. 表1高砷锑金矿的主要化学成分 Table

1 Main chemical composition of high-arsenic antimony-gold concentrate (mass fraction, %) Au Ag S Fe Sb As Cu SiO2 32.01) 15.01) 22.80 15.02 35.0 10.33 0.10 9.35 1) g/t. 图1高砷锑金矿的 XRD 谱Fig.

1 XRD pattern of high-arsenic antimony-gold concentrate 1.2 浸出原理和实验方法 1.2.1 浸出原理 高砷锑金矿浸出过程是 Sb2S3 与Na2S 发生反应, 使锑以 Na3SbS3 形式进入溶液,加入 NaOH 可以抑制 Na2S 的水解,浸出过程发生的化学反应如下: Sb2S3+3Na2S=2Na3SbS3 (1) Na2S+H2O=NaOH+NaHS (2) 1.2.2 实验方法 高砷锑金矿的硫化钠浸出实验室在

250 mL 的三 角烧杯中进行.将三角烧杯置于配备有磁力搅拌器的 恒温水浴中,配制要求浓度的硫化钠和氢氧化钠混合 溶液,升高温度至要求数值时加入

50 g 高砷锑金矿, 在要求搅拌强度下反应一段时间,反应完成后真空过 滤,取浸出液量体积,浸出渣用洗涤水分两次倾倒洗 涤,滤饼在

110 ℃烘干后称量.金属浸出率是各金属 的溶解量占总金属量的分数,其按式(3)计算: %

100 )

1 ( mat mat res res Me * * * ? = C m C m L (3) 式中:LMe 为金属浸出率(%);

mmat 和mres 分别为原料 和浸出渣的质量(g);

Cmat 和Cres 分别为原料和浸出渣 中金属含量(%). 1.3 分析检测与表征 样品中金属含量采用 ICP?AES 分析仪测定(美国 热电公司 IRIS Interprid Ⅲ XRS 型电感耦合等离子体 发射光谱仪).固体样品的物相采用 XRD 衍射仪测定 (日本理学 TTRAX?3 型,相应的测试电压为

50 kV, 测试电流为

300 mA,扫描条件为

10 (°)/min).固体样 品的形貌采用 SEM 表征(Japan Jeol JSM?6360LV,

20 kV).

2 结果与讨论 在碱性硫化钠体系浸出分离高砷锑金矿中的锑, 详细研究了硫化钠过量系数、氢氧化钠浓度、温度、 液固比(液体体积(L)与固体质量(kg)之比)、时间、搅 拌速度和洗水比(水体积(L)与固体质量(kg)之比)等因 素对硫化钠浸出过程的影响. 2.1 硫化钠过量系数对锑浸出率的影响 合适的硫化钠用量有利于提高锑的浸出率,但是 过高的过量系数将对溶液后续分离带来困难.初始条 件如下:液固比 L/S=4.

0、NaOH 浓度

20 g/L、反应温 度50 ℃、时间

2 h、搅拌速度

180 r/min 和洗水比 2.0, 考察硫化钠过量系数对锑浸出率的影响, 结果见图 2. 图2硫化钠过量系数对锑浸出率的影响 Fig.

2 Effect of Na2S excess coefficient on Sb leaching rate 第28 卷第

1 期 刘伟锋,等:高砷锑金矿湿法选择性浸出锑

207 从图

2 可以看出,随着硫化钠过量系数的增加, 锑的浸出率先增加后保持不变,当硫化钠过量系数由 0.90 增加至 1.0 时,浸出渣中锑含量由 1.4%降低至 0.50%,锑的浸出率由 98.0%提高至 99.2%,继续增加 硫化钠过量系数,锑的浸出率基本不变.与脆硫铅锑 矿[14] 和硫砷铜矿[15] 的硫化钠浸出过程有所区别,高砷 锑金矿中以硫化锑形态........