含锑金精矿的硫化钠碱性浸出液中锑电积试验.pdf

2 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 7 j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 。2 0 1 5 ．1 0 ．0 0 6 含锑金精矿的硫化钠碱性浸出液中锑电积试验 张立征1 ，靳冉公2 ，戚兴传3 ，李云2 ，王云2 1 ．招金矿业股份有限公司，山东招远2 6 5 4 0 0 ；2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ； 3 ．甘肃招金贵金属冶炼有限公司，甘肃临洮7 3 0 5 1 2 摘要采用电化学法从含砷、锑金精矿的碱性硫化钠浸出液中电沉积锑。优化电积过程工艺参数，并考 察此过程溶液中金的走向。结果表明，在电积温度5 0 ℃、阴极电流密度2 5 0A ／m 2 的条件下进行电积， 金会随着锑一同在阴极板上沉积，得到阴极锑纯度为9 7 ．1 2 ％，阴极锑含金2 2g ／t 。电积过程中添加聚 乙二醇以及降低电流密度可以有效改善阴极锑的质量。 关键词含锑金精矿；硫化钠碱性浸出液；锑电积 中圈分类号T F 8 1 8文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 1 0 0 0 2 2 0 3 S t u d yo nA n t i m o n yE I e c t r o w i n n i n gf r o mS o d i u mS u l p h i d eA l k a l i n e L e a c h i n gS o l u t i o no fA n t i m o n y b e a r i n gG o l dC o n c e n t r a t e s Z H A N GL i z h e n 9 1 ，J I NR a n g o n 9 2 ，Q IX i n g c h u a n 3 ，L IY u n 2 ，W A N GY u n 2 1 ．Z h a o j i nM i n i n gC oL t d ，Z h a o y u a n2 6 5 4 0 0 ，S h a n d o n g ，C h i n a ；2 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n g ＆M e t a l l u r g y ，B e i i i n g1 0 0 1 6 0 。C h i n a ；3 ．G a n s uZ h a o j i nP r e c i o u sM e t a l C o ．L t d ．，L i n t a o7 3 0 5 1 2 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t A n t i m o n yw a se l e c t r o d e p o s i t e df r o ms o d i u ms u l p h i d ea l k a l i n el e a c h i n gs o l u t i o no fa n t i m o n y - b e a r i n gg o l dc o n c e n t r a t e sb ye l e c t r o c h e m i c a lp r o c e s s ．E l e c t r o d e p o s i t i o np a r a m e t e r sw e r eo p t i m i z e da n d t r e n do fg o l dw a si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tg o l dd e p o s i t so nc a t h o d eb o a r dt o g e t h e rw i t h a n t i m o n yu n d e rt h ec o n d i t i o n si n c l u d i n ge l e c t r o d e p o s i t i o nt e m p e r a t u r eo f5 0 ℃，a n dc u r r e n td e n s i t yo f2 5 0 A ／m 2 ．P u r i t yo fc a t h o d ea n t i m o n yi s9 7 ．1 2 ％w i t hg o l dc o n t e n to f2 2g ／t ．Q u a l i t yo fc a t h o d ea n t i m o n yc a n b ee f f e c t i v e l yi m p r o v e db ya d d i n gp o l y e t h y l e n eg l y c o la n dr e d u c i n gc u r r e n td e n s i t y ． K e yw o r d s a n t i m o n y b e a r i n gg o l dc o n c e n t r a t e s ；s o d i u ms u l p h i d ea l k a l i n el e a c h i n gs o l u t i o n ；a n t i m o n yd e c t r o w i n n i n g 含砷锑难选冶金矿最大特点是砷、锑以类质同 象形式与金共生，经磨矿一浮选流程后难以达到金 与砷、锑的有效分离。北京矿冶研究总院与招金矿 业首次将混合金精矿进行碱性湿法炼锑与两段焙 烧一焙砂氰化工艺相结合，集成创新出碱性湿法综 合回收金、锑工艺，该工艺在传统的二段焙烧一氰化 工艺基础上增加碱性硫化钠浸出预处理工序，其中 超过9 5 ％的锑进入预浸液进行电积作业产出阴极 锑，预浸渣则进入二段焙烧一氰化流程作为黄金冶 炼原料，实现了有价金属的综合回收[ 1 ≈] 。 碱性硫化物溶液在敞开体系中极易由于氧化、 水解等多重因素形成具有一定浸金效应的多硫化 物、硫代硫酸盐、亚硫酸盐。使用碱性硫化钠溶液对 含砷锑金精矿进行预浸锑的过程中，矿物中的金会 收稿日期2 0 1 5 0 4 0 9 基金项目“十二五”国家支撑计划项目 2 0 1 2 B A B 0 8 8 0 4 ；国土资源部公益性行业科研专项 2 0 1 2 1 1 0 6 9 0 2 作者简介张立征 1 9 6 4 一 ，男，山东临沂人，工程师． 万方数据 2 0 1 5 年第l o 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m 。c n 2 3 伴随锑浸出，构成一种含有金、锑、多形态含硫物质 的溶液体系睁引。本文以此含锑硫化钠碱性浸出体 系为研究对象，考察电沉积试验中金的走向，同时优 化锑电积工艺参数，为生产实践提供指导。 1 试验原料及设备 1 ．1 溶液性质 将含砷、锑金精矿在液固比1 1 、氢氧化钠z 0 g ／L 、硫化钠4 0g ／L 的条件下进行浸出，浸出时间 1h ，浸出温度4 0 ℃。对典型浸出后液 简称浸出 液 进行化学分析，主要成分 g ／L S b5 3 ．2 、A s 0 ．2 5 、A u1 ．2 8 、N a O H1 5 ．5 、N a 2 S5 ．0 、S 。2 _ ～1 ．5 。 1 ．2 锑电积槽 电积试验在自制隔膜电积槽中进行，电积槽为 双阳极区。阴极区尺寸2 5c m 1 5c m 4c m ，阳极 区尺寸8c m 1 5c m X 2 5c m 。同极距1 2c m 。不锈 钢阴极，阴极板面积1 7c r u x 8c m 。 2 浸出液电积试验 2 ．1锑电积过程中金的走向 试验在自制电解槽中进行，同极距1 2 c m ，阴极 电流密度2 5 0A ／m 2 、阳极电流密度12 0 0A ／m 2 ，阴 极液含S b5 3 ．6 5g ／L 、A u1 ．2 6m g ／L 、N a 2S2 0 g ／L ，阳极液为自行配制的1 2 0g ／LN a O H 水溶液。 以下试验中电积液成分均与上述相同 特别标注的 除外 。 由于电积溶液中锑的起始浓度远大于金。忽略 放电特征极化电位，假定溶液为理想溶液，采用拉乌 尔定律对溶液活度进行简化处理，对电积过程中金 和锑的析出电位进行了估算[ 7 ] 。 A u S 一 e ，A u S 2 一 E 。一一0 ．4 9 0V ，E 一一0 ．7 9 0V S b S 。3 一十3 e S b 3 S 2 一 E 。一一0 ．9 0 0V ，E 一- - 0 ．9 0 0 7V 估算结果表明，金的放电电位高于锑，在阴极电 积过程中将优先析出。电积过程中每隔一段时间对 溶液中金含量进行分析，绘制5 0 ℃时电积过程中浸 出液中金含量变化曲线，结果见图1 ，电积时液体成 分变化见表1 。 试验电积时间5h ，电流6 ．5 8A ，电积前阴极液 体积10 3 8m L ，电积后阴极液9 7 6m L ，阳极液体积 29 8 5m L 。阴极电沉积产物质量3 5 ．5 6g ，该物质含 锑9 7 ．1 2 ％、A u2 2g ／t 。计算表明，金在电积过程中 金属平衡率达到9 4 ．3 9 ％ 锑平衡率为9 8 ．0 7 ％ ，说 图1电沉积过程中金浓度曲线 F i g ．1C u r v eo fg o l dc o n c e n t r a t i o nd u r i n g e l e c t r o d e p o s i t i o n 明绝大多数金在电积过程中在阴极析出，形成了金 锑合金。 表1电积前后浸出液成分 T a b l e1L e a c h a t ec o m p o s i t i o nb e f o r ea n d a f t e re l e c t r o d e p o s i t i o n 2 ．2 电积温度试验 电积过程中，升高电积液的温度会使电积液的 电阻降低，利于降低槽电压；温度过高会导致电积液 蒸发的蒸发量，隔膜电极过程中，由于阳极液中 N a O H 浓度高达1 2 0g ／L ，电积液大量蒸发的碱雾 将明显恶化。温度由2 0 ℃升高至5 0 ℃过程中，槽 电压随温度变化如图2 所示。 图2 槽电压随温度变化鳇线 F i g ．2 C e l lv o l t a g ev a r i e sw i t ht e m p e r a t u r e __1．∞曼、越艇州 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 0 期 随温度升高，电积过程槽电压不断降低。温度 升高时，锑的析出电位影响不大，但随温度的升高， 氢的超电压降低，导致其在阴极析出，使得电流效率 降低。 当温度上升至5 0 ℃时，碱雾挥发量明显增加， 操作环境较为恶劣。继续升高温度将难以继续操 作，建议电积温度控制在5 0 ℃左右[ 8 ] 。不同温度下 锑电积数据如表2 所示。 表2 不同温度下电沉积参数 T a b l e2 E l e c t r o d e p o s i t i o np a r a m e t e r su n d e r d i f f e r e n tt e m p e r a t u r e 2 ．3 锑电积过程中锑品质量的改善 金属锑性脆、易碎，金属锑原子之间结合力不 强，无延展性，易碾成粉末。如果在阴极电积过程中 产生大量疏松的粉末状锑时，锑产品难以与电极紧 密结合，将产生大量产品掉槽的现象，在加大劳动强 度的同时影响产品质量。 实际生产中采用高的阴极电流密度可以提高电 解槽的生产能力和劳动生产率，但同时增加了槽电 压和电能消耗。电积锑的阴极电位应控制在一1 ．1 0 V 以下，高于这个电位，氢会析出，从而降低锑的质 量和电流效率。这个电位是选择阴极电流密度的重 要依据之一。最佳电流密度的确定还与锑离子浓 度、温度和电解液循环速度等因素有关。关于锑离 子浓度与电流密度的关系，锑的电流效率作为电流 密度的函数有其最大值。锑的浓度愈高，到达这一 最大值的电流密度愈大[ 4 。5 ’9 ] 。 在电积过程中加人添加剂是一种较为常见的改 善电积产品质量的方法。添加剂在电极一溶液界面 的吸附，使得界面性质产生变化。本研究中选择聚 乙二醇作添加剂对锑电积产品性能进行改善，结果 如表3 所示。 表3 聚乙二醇电积锑的影响 T a b l e3E f f e c to fp o l y e t h y l e n eg l y c o lo na n t i m o n ye l e c t r o d e p o s i t i o n 1 、2 号试验的电流密度为2 5 0A ／m 2 ，此时电流 密度高过与其匹配的锑浓度时，电积过程中容易产 生较强的浓差极化，进而促成了粉锑的产生。高的 电流密度虽然降低了电积时间、提高了工作效率，与 此同时电积过程中杂质离子的夹带也较为明显，使 得锑产品质量有所下降。2 号试验由于加入了聚乙 二醇，抑制了氢在阴极的析出，减少了由于氢析出对 电积时锑在阴极板上吸附的冲刷作用，使阴极锑平 整地吸附在极板上。 3 号试验根据不同的锑浓度选择不同的电流密 度，电积产品下部分已呈现出金属光泽，但在上半部 分仍产生了粉状锑，由于锑浓度下降至3 0g ／L 后未 能及时下调电流密度，导致粉锑的产生。 4 号试验选择在低电流密度下电积，在较大程 度上减少了浓差极化对电积的影响，得到光洁平整 的锑产品，同时对杂质离子的夹带也有所降低，保证 了阴极锑的纯度。 3结论 1 在5 0 ℃、阴极电流密度2 5 0A ／m 2 条件下对 浸出液进行电积，金会随着锑一同在阴极板上沉积， 得到阴极锑纯度为9 7 ．1 2 ％、金含量为2 2g ／t 。 2 添加聚乙二醇、以及降低电流密度可以有效 改善阴极锑的质量，聚乙二醇添加量为3 0m g ／L ，阴 极电流密度为1 0 0A ／m 2 时可以得到光洁的金属锑。 参考文献 [ 1 ] 王云．原矿焙烧提金工艺的研究及发展[ J ] ．矿冶， 2 0 0 2 ，1 1 增刊1 1 1 2 一1 1 5 ． [ 2 ] 李云，王云，袁朝新，等．难处理复杂金矿循环流态化焙 烧提金技术0 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 i 3 3 1 3 3 ． [ 3 ] 常耀超，刘大学，王云，等．含砷、锑难处理金精矿提金 工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 1 0 3 1 3 3 ． 下转第3 3 页 万方数据 2 0 1 5 年第l O 期 有色金属 冶炼部分 h t t p f ] y s y l ．b g r i m m ．c n 3 3 u s i n ga i rc l a s s i f i e r [ J ] ．C h e m i c a lE n g i n e e r i n ga n dP r o c e s s i n g ，2 0 0 8 ，4 7 4 5 6 5 5 7 6 ． [ 8 ] H U A N GK u i ，G U OJ i e ，X UZ h e n M i n g ．R e c y c l i n go f w a s t ep r i n t e dc i r c u i tb o a r d s Ar e v i e wo fc u r r e n tt e c h n o l o g i e sa n dt r e a t m e n ts t a t u s i nC h i n a [ J ] ．J o u r n a lo f H a z a r d o u sM a t e r i a l s ．2 0 0 9 ，1 6 4 2 ／3 3 9 9 4 0 8 ． [ 9 ] 陈淑萍，赖绣华，郭其章．M 5 6 4 0 和T n 从酸浸液中萃取 铜试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 7 ，2 7 1 6 1 6 3 ． [ 1 0 ] 陈晓东，唐维学，麦丽碧．N 9 1 0 从氨性溶液中萃取铜的 研究[ J ] ．材料研究与应用，2 0 0 7 ，1 2 1 4 3 1 4 6 ． [ 1 1 ] 向延鸿，尹周澜，冉盈．高位阻伊二酮和L I X8 4 混合 萃取剂从氨性溶液中萃取铜[ J ] ．中国有色金属学报， 2 0 1 1 ，2 1 5 1 1 7 I - 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