锑精炼除铅渣硝酸浸出回收铅的研究.pdf

2 0 1 3 年第8 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 8 ．0 0 4 锑精炼除铅渣硝酸浸出回收铅的研究 韦岩松，盘有旺 河池学院，广西宜州5 4 6 3 0 0 摘要采用硝酸浸出的方法从锑精炼除铅渣中回收金属铅，考察了液固比、浸出温度和时间、硝酸浓度等 对铅浸出率的影响。结果表明，适宜的浸出工艺为液固比4 、浸出温度8 0 ℃、浸出时间5 0r a i n 、硝酸浓 度7 ．0m o l ／L 。在此条件下，铅浸出率可以达到9 4 ％。 关键词锑精炼；含铅废渣；硝酸；浸出；铅；浸出率 中图分类号T F 8 1 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 8 0 0 1 1 0 3 S t u d yo nL e a dR e c o v e r yf r o mL e a dS l a go fA n t i m o n yR e f i n i n gb y N i t r i cA c i dL e a c h i n gP r o c e s s W E IY a n s o n g ，P A NY o u w a n g ． H e e h iU n i v e r s i t y ，Y i z h o u5 4 6 3 0 0 ，G u a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t L e a dw a sr e c o v e r e df r o ml e a ds l a go fa n t i m o n yr e f i n i n gb yn i t r i ca c i dl e a c h i n gp r o c e s s ．T h e e f f e c t so fr a t i oo fl i q u i dt os o l i d L ／S ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m e ，a n dn i t r i ca c i dc o n c e n t r a t i o no n l e a dl e a c h i n gr a t ew e r ei 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 tt h el e a dl e a c h i n gr a t ei sa b o v e9 4 ％u n d e rt h e o p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gL ／So f4 ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r eo f8 0 ℃，l e a c h i n gt i m eo f5 0m i n ，a n dn i t r i c a c i dc o n c e n t r a t i o no f7 ．0m o l ／L ． K e yw o r d s l e a ds l a g ；n i t r i ca c i dl e a c h i n g ；r e c y c l i n gl e a d ；l e a c h i n gr a t e 铅在地壳中的含量仅有0 ．0 0 1 6 ％[ 1 ] ，与锌、锡 等具有相同的成矿物质来源和相似的地球化学行 为[ 2 ] ，常与上述金属矿物共生，在提取锌、锡、锑主金 属过程中以附带有价金属的形式回收[ 3 ] 。主要用于 铅蓄电池、各种含铅合金等方面[ 4 ] 。随着铅矿资源 日益减少，品味越来越低，必须开发更多可利用的铅 资源。其中，低品位多金属矿石和含铅冶炼废渣成 为主要的开发对象。由于冶炼工艺不同，锌锑冶炼 废渣中铅的赋存形态和含量也各不相同，普遍存在 有价金属含量偏低、成分及结构复杂、处理技术落 后、成本高等问题，处理难度很大。为实现宝贵资源 的充分利用，减少环境威胁，有必要对锌锑冶炼废渣 中铅的回收利用技术进行深入研究和探索。 锑火法精炼时常采用加入磷酸盐将铅从主体金 属中除去[ 5 ] ，铅以铅、锑磷酸盐和氧化物的形式进入 浮渣 除铅渣 。除铅渣传统的处理方法包括火法和 湿法，火法主要是以碳或铁为还原剂，在反射炉或鼓 风炉内回收金属锑[ 6 1 ] ，或是在回转窑中焙烧生产高 铅锑；湿法则主要以水和铵盐为浸取剂，回收的磷酸 盐返回除铅过程，剩下的含铅锑废渣则仍送回锑冶 炼系统回收锑和铅[ 8 ] 。以上方法都会产生“二次废 渣”，锑和铅均没得到完全分离。本文采用湿法处理 工艺，选择硝酸为浸取剂、硫酸为沉淀剂，研究除铅 渣的酸性浸出方法及工艺条件，为除铅渣的综合利 用提供依据或参考。 收稿日期2 0 1 3 0 2 0 3 基金项目广西高校重点实验室基金项目 桂教科研E z o l o ] 6 号 ；广西教育厅科研项目 2 0 1 0 1 0 L X 4 8 6 作者简介韦岩松 1 9 6 4 一 ，男，广西环江人，硕士，副教授． 万方数据 1 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 3 年第8 期 1试验部分 1 ．1 原料及试剂 锑精炼除铅渣由广西河池某冶炼厂提供，使用 前干燥、破碎至一0 ．1 4 7m m 。主要成分 ％ S b 3 2 ．1 2 、P b1 9 ．5 8 、P1 0 ．8 0 、Z n4 ．4 3 、F e9 ．8 5 ，A s 0 ．1 2 。试验所用试剂为分析纯硝酸、硫酸、无水乙酸 钠、乙酸、氯酸钾、E D T A 溶液等。 1 ．2 试验设备 A E 2 4 0 S 分析天平，E L - S 电子天平，S S Y 4 型恒 温水浴锅，S H Z D 1 1 1 循环水多用真空泵，1 ．5k W 电炉等。 1 ．3 试验方法 浸出反应是一个液固多相反应，根据探索性试 验和正交试验结果，选择如下反应条件液固比4 、 搅拌速度4 0 0r ／m i n 、反应时间5 0m i n 、硝酸浓度 7 ．0m o l ／L 、反应温度7 5 ℃，并进一步探索各因素对 铅浸出率的影响。 具体方法是，称取3 ．0 0g 原料置于1 0 0m L 锥 形瓶中，加少量水湿润，按照不同液固比加入硝酸， 在恒温槽内浸出一定时间，然后冷却、过滤、洗涤，滤 液加硫酸使铅生成硫酸铅沉淀，过滤后使铅得到分 离，再将硫酸铅转化为乙酸铅。在p H 一5 ．5 ～6 ．0 的乙酸一乙酸钠缓冲溶液中，用E D T A 标准滴定法 测定铅含量[ 9 ] ，最后计算铅浸出率。 2 结果与分析 2 ．1 液固比对铅浸出率的影响 固定条件硝酸浓度7 ．0m o l ／L 、反应温度7 5 ℃、反应时间5 0m i n 、搅拌速度4 0 0r ／m i n ，液固比 对铅浸出率的影响如图1 所示。 由图1 可知，随着液固比的增加，铅浸出率明显 增大。这是因为液固比增加，单位体积浸出液中原 料数量减少，有利于浸出剂的扩散，从而使反应速度 加快，铅浸出率增大。图1 表明，当液固比大于4 后，铅浸出率基本稳定在9 5 ％以上，说明浸出反应 基本结束。在实际浸出过程中，若液固比太小，则溶 液的黏度较大，不利于搅拌和过滤；若液固比过大， 则会造成浸出剂的浪费和生产成本的增加。因此， 适宜的液固比为4 。 2 ．2 浸出时间对铅浸出率的影响 固定条件硝酸浓度7 ．0m o l ／L 、反应温度7 5 ℃、液固比4 、搅拌速度4 0 0r ／m i n ，浸出时间对铅浸 出率的影响如图2 所示。 术 、 碍 丑 燃 取 l3579l l 液同比 图1 液固比对铅浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fl i q u i dt os o l i dr a t i oo n l e a dl e a c h i n gr a t e 冰 、 斟 丑 燃 嘏 墁出时l 硼／m i n 图2 浸出时间对铅浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nl e a d l e a c h i n gr a t e 由图2 可见，当浸出时间小于3 0r a i n 时，浸出 率随浸出时间的增加迅速增加，在3 0r a i n 时，铅浸 出率已达到8 8 ．4 ％，此后，再延长浸出时间，铅浸出 率一直维持在9 0 ％以上。随着浸出时间的延长，原 料粒子与浸出剂接触时间增加，反应得以充分进行， 故浸出率增大。综合考虑铅浸出率和生产成本，适 宜的浸出时间为5 0r a i n 。 2 ．3 硝酸浓度对铅浸出率的影响 固定条件液固比4 、反应温度7 5 ℃、反应时间 5 0r a i n 、搅拌速度4 0 0r ／m i n ，硝酸浓度对铅浸出率 的影响如图3 所示。 由图3 可知，铅浸出率随硝酸浓度的增加而明 显增加，其原因在于浸出剂初始浓度增加能增大反 应的推动力，使反应速度加快。当浸出剂浓度大于 7 ．0m o l ／L 后，铅浸出率几乎不再改变，此时浸出反 ∞ ％ ∞ 踮 鲫 衢 加 万方数据 2 0 1 3 年第8 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 1 3 零 、 碍 丑 则 采 硝酸浓度／ m o l - L 。 图3 硝酸浓度对铅浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fn i t r i ca c i do n l e a dl e a c h i n gr a t e 应已接近完成。因此，在保证足够的铅浸出率的前 提下，适宜的硝酸浓度为7 ．0m o l ／L 。 2 ．4 浸出温度对铅浸出率的影响 固定条件硝酸浓度7 ．0m o l ／L 、液固比4 、反应 时间5 0m i n 、搅拌速度4 0 0r ／m i n ，浸出温度对铅浸 出率的影响如图4 所示。 长 、 碍 丑 则 密 6 06 5 7 07 5 8 0 8 59 09 51 0 0 浸出温度，℃ 图4 浸出温度对铅浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to fl e a c h i n gt e m p e r a t u r eo nl e a d l e a c h i n gr a t e 图4 表明，铅浸出率随着浸出温度的升高明显 增大，当浸出温度大于8 0 ℃后，铅浸出率随浸出温 度的增加变化甚微，而此时铅浸出率已达到9 4 ％， 浸出反应基本结束。温度升高能使反应物分子的能 量增大，活化分子数目增加，分子运动的自由程和分 子热运动碰撞的频率增大，从而使反应速度大大加 快，故浸出率显著增加。综合考虑铅浸出率和生产 成本，适宜的浸出温度为8 0 ℃。 3结论 以硝酸为浸出剂能够从锑精炼除铅渣中有效回 收金属铅，适宜工艺条件为液固比4 、浸出时间5 0 m i n 、硝酸浓度7 ．0m o l ／L 、浸出温度8 0 ℃。在此条 件下，锑精炼除铅渣中铅的浸出率可达到9 4 ％。 参考文献 E 1 ] 王蕾，温宏利，马新荣，等．电感耦合等离子体发射光谱 法测定硫化物矿中的高含量铅E J ] ．岩矿测试，2 0 1 1 ，3 0 3 3 0 5 3 0 9 ． [ 2 ] 梁婷，王登红，蔡明海，等．广西大厂锡多金属矿床s 、 P b 同位素组成对成矿物质来源的示踪F J ] ．地质学报， 2 0 0 8 ，8 2 7 9 6 7 - 9 7 7 ． [ 3 ] 郭翠香，赵由才．我国含铅废物现状及铅回收技术研究 进展E J ] ．有色金属冶金设计与研究，2 0 0 7 ，2 8 2 ／3 4 6 4 9 ． [ 4 ] 陈国发．铅冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 0 2 8 ． [ 5 3 邹光平．一种锑火法精炼除铅渣湿法综合回收方法中 国，2 0 1 1 1 0 1 8 4 1 4 3 ．9 [ P ] ．2 0 1 1 - 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