铜阳极泥熔炼渣浮选精矿中铋的回收利用

朱新生

(金隆铜业有限公司 安徽铜陵 244021)

1 前言

kaldo炉处理酸浸脱铜阳极泥产出的熔炼渣，由于含有少量的金、银等贵金属，国内外通常全部返回铜冶炼系统再循环，实现金银二次回收。由于循环流程过长导致的有价元素分散，降低了贵金属的直收率及综合回收率。国内某企业开发了浮选富集金、银技术，将熔炼渣中99%以上的金、银富集到精矿中，精矿返回kaldo炉再回收，在实际生产过程中，杂质元素铋、砷等杂质在浮选过程中也得以富集，精矿入炉处理延长单炉处理时间2小时以上[1]，降低了卡尔多炉的处理能力，其中的有价元素铋未能得到回收。因此本文对kaldo熔炼渣浮选精矿中铋的脱除及综合利用进行了研究。卡尔多炉熔炼渣浮选精矿主要组成如表1。

2 原理与工艺流程

2.1 基本原理

在硫酸氯盐体系下，铋以可溶的氯化铋形式进入液相，经中和水解生所氯氧铋。氯氧铋碱浸脱砷除杂，浸出渣酸浸重溶铁粉还原制得海绵铋。主要化学方程式[2]如下:

2.2 工艺流程

拟采用的工艺流程如图1所示

3 硫酸-氯盐浸出

控制温度在90℃～98℃，在固液质量比1:4、硫酸浓度2.5mol/l、氯化钠浓度125g/l 条件下，连续搅拌4小时，冷却澄清，过滤。精矿酸浸渣组成如表2。

由表2可以看出，熔炼渣精矿经酸浸后,由于Bi、Ca、Mg等杂质的进入酸浸液，金，银品位进一步得以富集，该部分浸出渣可直接返回kaldo循环利用。精矿中的铋由15.28%下降到了0.23%,达到了精矿返回kaldo炉使用的要求。

图1 铜阳极泥熔炼渣浮选精矿中铋的回收流程

4 中和沉铋

上述浸出液，采用30%的氢氧化钠，调节溶液pH值至3.0～3.5，充分搅拌60分钟，静止澄清至上清液清亮，底流进行固液分离，得到固体氯氧铋。其组成见表3。

5 碱浸脱砷

由表3可以看出，砷作为沉铋渣中主要杂质元素，有必要在提铋前去除，可以利用砷在碱液中生成易溶的砷酸钠进入液相，铋则留在渣中，实现砷的开路分离。

表1 kaldo熔炼渣浮选精金矿成分

表2 精矿酸浸渣成分

表3 中和沉铋渣主要成份

5.1 浸出时间对砷脱除率的影响

设定浸出温度为90℃、氢氧化钠与沉铋渣质量比(碱料比)为1:2、液固比为6:1，考察浸出时间对砷脱除率的影响。结果见图2。

由图2可知，砷浸出率随着浸出时间的增加而升高，当浸出时间从1h延长到3h时砷浸出率增加较为显著，由81.85%增加到89.68%，浸出时间再延长砷浸出率增幅变缓。浸出3h时可作为最佳时间。

5.2 氢氧化钠加入量对砷脱除率的影响

设定浸出温度为90℃、液固比为6:1、浸出3h后，考察碱料比对砷脱除率的影响。结果结图3。

图2 浸出时间对脱砷效果的影响

图3 碱料比对脱砷效果的影响

由图3可能看出，砷浸出率随着碱用量的增加而升高，当碱料由1:4增大到3:4时，砷的浸出率增幅较大，由86.21%增加到93.25%为最高，碱料比再升高到1:1时砷浸出率为92.57%略微有所下降。因此选定碱料比3:4为适宜的碱用量

5.3 浸出温度对砷脱除率的影响

取碱料比为3:4、液固比为6:1、浸出3h后，考察浸出温度对砷脱除率的影响。结果见图4所示。

由图4可以看出，温度由20℃增加到80℃时，砷浸出率随着温度的升高大幅增加80℃时，砷的浸出率达到92.38%，温度再升高到90℃时砷浸出率为变化不大。因此80℃可作为适宜的浸出温度

图4 温度对脱砷效果的影响

图5 液固比对脱砷效果的影响

5.4 液固比对砷脱除率的影响

浸出温度为80℃、碱料比为3:4、浸出3h后，考察液固比对砷脱除率的影响。结果见图5所示。

由图5可知，当液固由3:1增加到5:1时，砷浸出率由80.3%增加到93.25%，液固比继续增加时砷浸出率基本不变，甚至出现微弱下降趋势。

6 海绵铋的制取

6.1 盐酸重溶

根据陈兰、谢兆风、覃小龙等相关研究结果[3]，以室温条件下，将脱砷后含铋渣经盐酸浸出重溶，盐酸浓度2.5mol/l、液固比5:1，反应1小时，制备富铋溶液，组成为砷0.12g/l、锑3.55 g/l、铜1.62 g/l、铋90 g/l。

6.2 铁粉还原

盐酸重溶反应结束后，向浸出液中加入还原铁粉，铁粉加入量为溶液中铋量的1.25倍，还原反应时间3h，分别对渣相、液相进行分析，液相中铋还原置换率可达98.1%，产品海绵铋中含铋85.6%、含铁1.9%，铋的综合回收率92.3%。

7 结果与讨论

针对铜阳极泥熔炼渣浮选精矿中高铋特点，提出酸浸脱铋、中和沉淀、盐酸重新及还原提铋工艺，特别是对主要杂质砷的脱除进行优化研究，获得了脱砷的最佳工艺参数条件：碱料比3:4、浸出温度80℃、浸出时间3h、液固比5:1，砷的脱除率可达到93.25%。经盐酸重溶、铁粉还原置换后，最终获得含铋85.6%的海绵铋。

因此，采用本文提出的工艺，对铜阳泥熔炼渣浮选精矿进行处理，既能有效降低精矿中铋含量，避免了对kaldo作业周期的影响，又能实现精矿的有价元素铋的回收利用。