用含锑烟灰制备焦锑酸钠试验研究

陈 兰

(郴州市金贵银业股份有限公司，湖南 郴州 423038)

铅阳极泥还原熔炼和氧化精炼过程中都会产生大量烟尘，其中含有30%～60%锑，3%～35%铅，1%～15%砷[1]。含锑烟灰的处理方法主要是先将烟灰还原熔炼成锑铅砷合金，再用碱(氢氧化钠或碳酸钠)沉淀除砷，最后氧化吹锑获得高纯锑白。火法精炼的优点是处理量大，缺点是能耗高、环境差、锑直收率低、除砷渣处理困难[2-8]。以含锑烟灰湿法制备焦锑酸钠有多种方法[9-18]：用硫化钠加氢氧化钠浸出，滤液加双氧水氧化，锑浸出率高，但生产环境较差；用氢氧化钾溶液浸出，滤液加氢氧化钠和双氧水氧化，锑浸出率高，但生产成本较高；用氢氧化钠溶液浸出，滤液加双氧水氧化得焦锑酸钠，能耗低，生产成本低，用此工艺制备焦锑酸钠一般要求原料锑含量高、杂质少，对于利用含杂质铅砷较高的锑烟灰制备焦锑酸钠的研究较少。试验针对某铅冶炼厂的烟灰，研究用能耗低、环境相对友好的氢氧化钠溶液浸出、滤液加双氧水氧化工艺回收锑。

1 试验部分

1.1 试验原料

锑烟灰，主要成分见表1。

表1 锑烟灰的主要成分 %

1.2 试验试剂及设备

试验用试剂主要有氢氧化钠，分析纯；30%双氧水，分析纯;一次蒸馏水。

试验用设备主要有搅拌器，聚四氟乙烯烧杯，水浴锅。

1.3 试验原理及方法

1.3.1 试验原理

锑烟灰中，锑、铅、砷分别主要以Sb2O3、PbO、As2O3形式存在。在氢氧化钠溶液中，Sb2O3、As2O3可与NaOH反应生成亚锑酸钠和亚砷酸钠，亚锑酸钠和亚砷酸钠易溶于氢氧化钠溶液；PbO与NaOH基本不反应或生成的物质难溶于氢氧化钠溶液，碱浸后过滤即可将锑、砷与铅分离。亚锑酸钠和亚砷酸钠在氢氧化钠溶液中与双氧水反应分别生成难溶于水的焦锑酸钠和易溶于水的砷酸钠，过滤即可将锑与砷分离。主要反应如下：

1.3.2 试验方法

试验在聚四氟乙烯烧杯中分2步进行：首先对锑烟灰用氢氧化钠溶液浸出，考察温度、氢氧化钠质量浓度、液固体积质量比、反应时间对锑浸出率的影响；然后对碱浸滤液加双氧水氧化，与锑反应生成焦锑酸钠，考察温度、双氧水用量对焦锑酸钠质量及产量的影响。

2 试验结果与讨论

2.1 烟灰中锑的碱浸

控制水浴温度，取一定质量锑烟灰，加入一定质量浓度的氢氧化钠溶液，搅拌反应一定时间后趁热过滤，分析滤液中锑、铅、砷质量浓度，计算锑、铅、砷浸出率。

2.1.1 温度对金属浸出的影响

锑烟灰质量100 g，搅拌反应1 h，氢氧化钠质量浓度360 g/L，液固体积质量比15/1，温度对锑、铅、砷浸出率的影响试验结果见表2。

表2 温度对金属浸出的影响

由表2看出：随温度升高，锑浸出率逐步提高；温度高于80 ℃后，锑浸出率变化不大，砷、铅浸出率变化不大。综合能耗考虑，确定浸出温度以80 ℃为宜。

2.1.2 氢氧化钠质量浓度对金属浸出的影响

锑烟灰质量100 g，温度80 ℃，搅拌反应1 h，液固体积质量比15/1，氢氧化钠质量浓度对锑、铅、砷浸出率的影响试验结果见表3。

表3 氢氧化钠质量浓度对金属浸出的影响

由表3看出：随氢氧化钠质量浓度升高，锑浸出率提高；氢氧化钠质量浓度高于360 g/L后，锑、砷浸出率变化不明显，铅浸出率提高幅度不大。氢氧化钠质量浓度越高，生产成本越高，综合考虑，确定氢氧化钠质量浓度以360 g/L为宜。

2.1.3 液固体积质量比对金属浸出的影响

锑烟灰质量100 g，温度80 ℃，搅拌反应1 h，氢氧化钠质量浓度360 g/L，液固体积质量比对锑、铅、砷浸出率的影响试验结果见表4。

表4 液固体积质量比对金属浸出的影响

由表4看出：随液固体积质量比增大，锑浸出率提高；液固体积质量比为15/1后，锑浸出率变化不明显。液固体积质量比越高，后期溶液处理成本越高，综合考虑，确定液固体积质量比以15/1为宜。

2.1.4 反应时间对金属浸出率的影响

锑烟灰质量100 g，温度80 ℃，氢氧化钠质量浓度360 g/L，液固体积质量比15/1，反应时间对锑、砷、铅浸出率的影响试验结果见表5。

表5 反应时间对金属浸出的影响

由表5看出：反应0.5～1 h，锑、铅、砷浸出率明显提高；反应1 h以后，锑浸出率提高幅度很小，铅、砷浸出率也变化不大。反应时间越长，生产成本越高，综合考虑，确定反应时间以1 h为宜。

2.2 碱浸液中加双氧水氧化制备焦锑酸钠

最优条件下(锑烟灰质量100 g，温度80 ℃，氢氧化钠质量浓度360 g/L，液固体积质量比15/1，反应时间 1 h)氢氧化钠溶液浸出锑烟灰所得碱浸液中，锑离子、砷离子、铅离子质量浓度分别为29.1、2.16、5.36 g/L。控制水浴温度，取碱浸液1.5 L于聚四氟乙烯烧杯中，搅拌条件下缓慢滴入适量双氧水，将三价锑离子氧化成五价锑离子；双氧水滴完后继续搅拌反应一定时间，之后趁热过滤；滤渣用水洗涤数次，干燥即得焦锑酸钠。

2.2.1 温度对焦锑酸钠纯度的影响

含锑溶液中缓慢加入理论量1.2倍双氧水，反应时间0.5 h，温度对焦锑酸钠纯度的影响试验结果见表6。

表6 反应温度对焦锑酸钠纯度的影响

由表6看出：反应温度主要影响杂质的析出，温度越低，杂质铅析出得越多，焦锑酸钠纯度受到影响；80 ℃以后，析出的焦锑酸钠较纯。所以，双氧水氧化制备焦锑酸钠最适宜温度确定为80 ℃。

2.2.2 双氧水用量对焦锑酸钠纯度的影响

在80 ℃下反应0.5 h，考察双氧水用量对焦锑酸钠纯度的影响，试验结果见表7。

表7 双氧水用量对焦锑酸钠纯度的影响

由表7看出：双氧水用量主要影响焦锑酸钠产率，反应过程中双氧水会自反应消耗一部分，所以其加入量要高于理论量才能充分氧化溶液中锑离子；双氧水用量为理论量的1.2倍时，三价锑离子氧化充分。所以，双氧水适宜用量确定为理论量的1.2倍。

3 结论

对锑烟灰采用氢氧化钠浸出—双氧水氧化工艺制备焦锑酸钠是可行的，方法简单易操作。实际生产中，氧化后液补加氢氧化钠后可返回浸出工序，因此成本较低，可工业化生产。在液固体积质量比15/1、氢氧化钠质量浓度360 g/L、温度80 ℃条件下反应1 h，锑浸出率为89%；对于含锑浸出液，在80 ℃下用理论量1.2倍的双氧水将其中的三价锑氧化为五价锑，可获得高纯度焦锑酸钠。