酸泥浸铅渣中铋回收工艺研究

巢 冲

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

江铜集团贵溪冶炼厂所产酸泥为硫酸生产过程中烟气经过淋洗处理后得到的渣，年产出量为500到800t，其中含铅和铋等有价金属元素。2018江铜贵冶对酸泥进行湿法浸铅工业试验，主要工艺流程为转型—酸浸—沉铅。试验结束，产出酸泥浸铅渣185t,渣中含一定的铋金属量。因浸铅渣中夹带残酸，铋品位较低，直接进行火法冶炼［1］，会造成设备腐蚀严重，天然气消耗增加。因此，有必要对其研究处理［2-6］。酸泥浸铅渣的典型成分如表1。

表1 酸泥浸铅渣的典型化学成分

2 工艺原理和流程

将酸泥浸铅渣水洗脱除残酸后，铋主要以(BiO)2SO4的形式保留在渣中。以H2SO4，NaCL为介质对其进行浸出反应，主要化学反应方程式为：

(BiO)2SO4+ 3H2SO4+ 8NaCl = 2HBiCl4+4Na2SO4+ 2H2O

此时，酸泥中铋以HBiCL4的形式浸出到液相中，达到了与杂质分离的目的。通过对浸出液添加NaOH进行中和，生成BiOCL沉淀：

HBiCl4+ 3NaOH = BiOCl↓ + 3NaCl + 2H2O

通过上述系列反应，酸泥浸铅渣中的铋得到了有效的回收与富集，实验处理如图1所示。

图1 酸泥浸铅渣回收铋工艺流程

3 实验与结果

实验采用单因素考察方式确定最佳条件，实验过程只对铋元素进行分析。

3.1 氯盐酸浸工艺条件研究

每次取500g酸泥浸铅渣实验，分别考察酸度，氯离子浓度，反应液固比，反应温度，反应时间对铋浸出率的影响。

3.1.1 酸度对铋浸出率的影响

控制反应氯离子浓度130 g/L，液固比4∶1，温度85℃，时间2h，在此条件下，考察酸度对铋的浸出率影响，结果如图2所示。

图2 酸度对铋浸出率的影响

当酸度在110 g/L以下，铋浸出率随酸度的增加而上升；当酸度继续增加至110 g/L以上，铋浸出率变化幅度不大。酸度继续增加，将造成试剂硫酸用量增加，同时也加重对设备的腐蚀。因此氯盐酸浸过程最佳酸度控制在110 g/L为宜。

3.1.2 氯离子浓度对铋浸出率的影响

控制反应酸度110 g/L，液固比4∶1，温度85℃，时间2h，在此条件下，考察氯离子浓度对铋的浸出率影响，结果如图3所示。

图3 氯离子浓度对铋浸出率的影响

溶液氯离子浓度小于130 g/L，铋浸出率随氯离子浓度的增大而上升；当溶液氯离子浓度在130 g/L以上，铋浸出率基本无变化。氯离子浓度的增大，将增加工业盐的用量。因此，氯盐酸浸过程氯离子浓度控制在130 g/L为宜。

3.1.3 液固比对铋浸出率的影响

控制反应酸度 110 g/L，氯离子浓度 130 g/L，温度85℃，时间2h，在此条件下，考察液固比对铋的浸出率影响，结果如图4所示。

图4 液固比对铋浸出率的影响

由图4可以看出，液固比小于4∶1，随着液固比的增加，铋浸出率也增加明显；溶液液固比在4∶1到6∶1之间，铋浸出率随液固比增加的变化不大。液固比过小，溶液粘度大，不利于搅拌和过滤，液固比过大，则酸、工业盐的消耗大。因此，氯盐酸浸过程液固比取4∶1为宜。

3.1.4 反应温度对铋浸出率的影响

控制反应酸度 110 g/L，氯离子浓度 130 g/L，液固比4∶1，时间2h，在此条件下，考察温度对铋的浸出率影响，结果如图5所示。

图5 反应温度对铋浸出率的影响

由图5可以看出，反应温度小于85℃，铋浸出率随温度的上升而明显增加；继续升高至85℃以上，铋浸出率变化不大。反应温度越高，产生的氯化氢气体挥发严重，将使得生产现场环境恶劣，设备的腐蚀加重。因此，氯盐酸浸过程反应温度取85℃为宜。

3.1.5 反应时间对铋浸出率影响

控制反应酸度 110 g/L，氯离子浓度 130 g/L，液固比4∶1，温度85℃，在此条件下，考察反应时间对铋的浸出率影响，结果如图6所示。

图6 反应时间对铋浸出率的影响

由图6可以看出，反应时间在2h以内，铋浸出率随反应时间的延长而增加；反应时间超过2h，继续延长反应时间对于铋的浸出率作用不大。因此，氯盐酸浸过程反应时间控制在2h，能较好满足工艺要求。

根据以上实验确定酸泥浸铅渣浸铋的最佳工艺条件为：浸出酸度110g/L，氯离子浓度130 g/L，液固比4∶1，反应温度85℃，反应时间2h。

3.2 中和沉铋

研究探索PH值对铋的沉降率的影响，获得最佳沉铋工艺参数。实验将浸铋液控制在60℃，反应时间1h，通过添加 NaOH调节溶液 pH值，得到了铋的沉降率与pH值的关系图7。

图7 pH值对铋的沉降率的影响

由图7可以看出，pH值在2.1以下的时候，铋的沉降率较低，未达到96%。随着pH值的提高，铋的沉降率增加，当pH值达到2.5后，铋的沉降率上升幅度变小，如进一步将溶液Ph值调高，溶液中的铜，砷等杂质元素沉降进入沉铋渣，对后续铋冶炼不利，故本实验中和沉铋的pH值控制在2.5。

4 工业试验

根据实验得出的最佳工艺条件对酸泥浸铅渣进行工业试验，5个批次数据结果见表2,得到的沉铋渣化学成分见表3。

表2 酸泥浸铅渣工业试验结果

表3 沉铋渣的主要化学成分 %

由表2可以看出，5批次总投入酸泥浸铅渣17.45t，铋的浸出率为96.9%，铋的沉降率为98.9%，整个过程铋的综合回收率为 95.8% 。

由表3可以看出，工业试验产出的沉铋渣品位较高，杂质含量低，为4N精铋的生产提供了优质的原料。

5 结语

（1）研究获得酸泥浸铅渣氯盐酸浸最佳条件：控制浸出酸度110g/L，氯离子浓度130 g/L，液固比4∶1，反应温度85℃，反应时间2h。中和沉铋最佳工艺条件：pH值2.5，温度60℃，时间1h。

（2）采用最佳工艺条件对酸泥浸铅渣进行工业试验得出：浸铋过程的浸出率96.9%，中和沉铋时铋的沉降率98.9%，铋的综合回收率95.8%，为4N精铋生产提供了优质的原料。

（3）此工艺流程简单，铋回收率高。