矿浆电解法提取银精矿有价金属.pdf

4 0 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年4 期 矿浆电解法提取银精矿有价金属 王维熙，罗建平 广西工学院生物与化学工程系，柳州5 4 5 0 0 6 摘要以广西富产的高砷、高锑凤凰山银精矿粉为原料，根据矿粉的组成特征及矿石矿物的特征，通过试 验摸索出适于后续加工的预处理工艺及条件设计，同时研究了电懈过程中各有价金属元素浸出规律，并 进行了中试。银精矿中银的提取率达到9 5 ％以上，各种有价金属得到了很好的浸出。 关键词矿浆电解；银精矿；预处理；提取率 中图分类号T F 8 3 2 ；T F 8 0 3 ．2 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 4 0 0 4 0 0 3 A b s t r a c t i n gt h eV a l u a b l eM e t a l sf r o mS i l v e rC o n c e n t r a t e b yS l u r r yE l e c t r o l y s i sP r o c e s s W A N GW e i x i ，L O UJ i a n p i n g D e p a r t m e n to fB i o l o g ya n dC h e m i c a lI n d u s t r y ，G u a n g x iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，L i u z h o u5 4 5 0 0 6 ，C h i n a A b s t r a c t T h es i l v e rc o n c e n t r a t e sw i t hh i g ha r s e n i ca n da n t i m o n yi nG u a n g x ip r o v i n c ei su s e da sr a wm a t e r i a l ． T h ep r e t r e a t m e n tp r o c e s sa n dt e r md e s i g nt ob es u i t a b l ef o rt h ef o l l o w u pp r o c e s s i n gi sp u tf o r w a r da c c o r d i n gt o t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em i n e r a lp o w d e rc o m p o s i t i o na n dm i n e r a lf o r m ．A tt h es a m et i m e ，t h el e a c h i n go ft h e v a l u a b l em e t a l si ne l e c t r o l y s i sp r o c e s si ss t u d i e d ，a n dt h el a r g e s i z ee x p e r i m e n th a sa l s ob e e nf i n i s h e d ．T h em e t a l e x t r a c t i o nr a t eo fs i l v e ri so v e r9 5 ％．E v e r yv a l u a b l em e t a lw e r el e a c h e dv e r yw e l l ． K e y w o r d s S l u r r yE l e c t r o l y s i sP r o c e s s ；S i l v e rc o n c e n t r a t e ；P r e t r e a t m e n t ；E x t r a c t i o nr a t e 广西凤凰山银矿系原生硫化矿，其中银矿物有 9 种，与砷、锑、铅、铜、锡等构成复合含银矿种，属高 砷、高锑难浸矿。有的学者已对广东廉江银矿进行 了研究uJ 。目前尚无采用矿浆电解法对这类矿物 进行浸出的研究报导。 矿浆电解法具有流程短、低能耗、浸出率较高及 低污染特性[ 2 | ，这方面较传统的火法冶金有较大的 优越性。 根据矿粉的组成及矿石矿物的组成特征，通过 试验摸索出预处理工艺，以及电解槽设计、电解工艺 和电解产品湿法分离提纯工艺，并进行了单槽放大 研究，试验证明工艺具有良好的重现性和良好的经 济技术指标。 基金项目广西自然科学基金项目 桂科自0 1 4 6 0 0 9 作者简介王维熙 1 9 4 5 一 ，男，黑龙江省哈尔滨市人，副教授 1 基本原理 广西凤凰山银矿精选矿粉中以黄铁矿为主，有价 金属以硫化矿的形式存在，其中主要的载银矿物有深 红银矿、银黝铜矿、辉锑银铅矿、脆银矿等，除有价金 属元素舷、C u 、P b 、M n 外，均含有相当量的S b 、A 5 旧J 。 由于金属银的品位较低，且含有较高的砷、锑，因此， 采用一般的湿法提取银很困难，银的提取率低，应用 矿浆电解法却能有效的提取银精矿粉中的有价金属。 矿浆电解最本质的特征就是阳极间的矿物浸出与阴 极上金属的沉积同时进行【4J ，能够提高电解效率。在 电解过程中，利用阳极区金属硫化物与体系中所产生 的氯气、三价铁离子等发生的氧化反应，以及阳极的 氧化作用等使金属呈离子溶于溶液中，矿物得到了有 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年4 期4 l 效的浸出；金属离子透过隔膜进入阴极区，在阴极上 析出，实现浸出产物与矿粉自然分离。 在阳极区金属硫化物发生的氧化反应可表示 为 M e S n C l 一一2 n e M e C l 一十S O M e S 一2 e M e 2 s o 阴极上金属沉积的还原反应M e 时 D e M e 2工艺流程 图1 为矿浆电解提取银精矿有价金属工艺流 程。 电解槽被隔膜分解成阴极区和阳极区，隔膜用 耐酸滤布制作，阳极和阴极均用石墨材料制作，阳极 区设有机械搅拌装置，电解液为酸性的氯化钠溶液。 经过细磨及预处理后的银精矿粉加入电解槽阳极 区，在搅拌下形成悬浮矿浆。金属矿物在阳极区被 浸出，在电场力的作用下金属离子透过隔膜进入阴 极区并在阴极上以单质金属形式析出。电解过的矿 浆经过液固分离后，矿浆液返回电解槽循环使用，电 解产物为金属单质混合物，可采用湿法自行分离。 型一臣圈一匝巫田 M 砰 大部分 T■ 预处理2I l 矿浆电解I 一电解后矿浆 坠二垒堕堡主塑 l 鲨里坌曼l 匝囹螋哗 ‘ L A g 、C a 、M n 、P b 图1 矿浆电解工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o ws h e e to ft h e S l u r r yE l e c t r o l y s i s 3 原料成分及预处理 原料银精矿的化学成分 ％ A g0 ．3 3 、M n 3 0 ．2 0 、C u0 ．3 5 、P b5 ．7 0 、A s3 ．3 3 、S b1 ．8 6 、S 2 9 ．4 2 、F e1 7 ．3 5 。 由于黄铁矿是矿浆电解中最难被浸出的矿物，为 使有价金属矿物尽可能暴露，对矿粉要适当磨细，试验 中矿粉原料经细磨后粒度为一0 ．1 0 41 T 1 1 T I 达到8 0 ％。 进行原料预处理的目的是除去矿粉中的某些成 分，减少电解工艺设备的负荷，同时使有价元素硫化 物易于与电解液及电极直接接触而被浸出。步骤 一经过稀酸等预处理，在还原性气氛中溶出部分铁 和大部分锰；步骤二在碱性条件下加热去除部分 S b 、A s 及步骤一可能产生的硫。 经过以上两步预处理得到的矿粉质量为原料矿 粉质量的7 5 ％。两步处理后银精矿粉的元素含量 为 ％ A g0 ．4 3 8 、C u0 ．4 6 8 、P b4 ．2 8 、S b1 ．2 5 、M n 1 ．5 3 、A s3 ．3 8 。 4单槽放大电解工艺条件 经单因素试验确定适宜的工艺条件为直流电 压3 ．2V 、阴极电流密度0 ．0 3 3A ／c m 2 、液固比4 1 、 电解液酸度p H i ～2 、氯化钠浓度2 0 0g ／L 、温度 5 0 0 ．2 ℃、搅拌转速1 0 0r ／m i n 、电解槽阳区体积 1 0 0L 、矿粉2 5 艇、电解残渣1 9k g 残渣率7 6 ％ 、 电解时间8h 。 5 结果与讨论 试验表明，各种有价金属在矿浆电解时浸出过 程及进行的程度取决于矿物的性质和矿浆电解的条 件。适宜的工艺条件能使电解槽阳极区中欲提取的 金属尽可能的浸出。影响因素有电解液酸度、氯化 钠浓度、时间、液固比、搅拌速度、电流密度、温度及 矿物的粒度。经过单因素试验确定处理原料矿粉的 适宜条件，并在此条件下对不同时间段的电解渣进 行测定，研究各金属元素浸出规律。 在已确定的电解条件下，电解过程中，不同时间 段电解物中各金属元素百分含量与时间关系如图2 所示，电解物中各金属元素百分含量变化与时间关 系如图3 所示。 冰 、 卿 抽 采 ， 龆 ， 恭 ， 莒 啦 、 嘲 抽 ， 罐 图2电解物中各金属元素含量与时间的关系 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n t e n to fe a c h m e t a l se l e m e n ti ne l e c t r o l y s i sa n dt i m e 万方数据 4 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年4 期 堡 蓑 槊 { 粕} 1 窖 焉 缦出时I 司／h 图3电解物中金属元素含量变化与时间关系 F i g ．3R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n t e n tv a r i a t i o n o fe a c hm e t a l sd e m e n ti ne l e c t r o l y s i sa n dt i m e 由图2 可知，电解过程中A g 、C u 、P b 、M n 以及 A s 、S b 均以不同速度浸出。电解8h ，各金属元素的 浸出结果如表1 所示。 表1电解8h 后各金属元素的浸出率 T a b l e1 E x t r a c t i n gr a t eo fe a c hm e t a l se l e m e n t i ne l e c t r o l y s i sf o r8 h／％ 元素 A g C uP bS bM n A s 预笺霎盖喜霎中。．。。s 。．z - a。．z s- ．z s。．s ss ．。s 电解渣中含量0 ．0 1 9 90 ．0 0 4 3 10 ．1 0 1 0 ．2 1 1 0 ．1 1 1 0 ．4 1 4 浸出率9 5 ．59 8 ．5 9 8 ．28 7 ．2 8 4 ．09 0 ．6 由图3 可知，电解过程开始时M n 含量降低最 快，4h 后浸出困难；P b 、C u 在1 ～8h 几乎均匀 浸出；A g 的浸出峰较晚出现，8h 后浸出减慢，如电 解的目的是浸出A g ，此时电解可以停止了；而8h 后主要是S b 、P b 、A s 浸出。 6结论 1 经预处理后，原料质量减少到原来的7 5 ％， 可为下一步矿浆电解减轻生产负荷，有利于有价金 属浸出。电解后电解渣主要成分是硫铁矿，质量是 电解前的7 6 ％； 2 电解从开始到结束，F e 及A g 、C u 、P b 、S b 、 M n 、A s 在3 ．2V 电压均可同时被不同程度地浸出， 前4h 阴极主要产物是M n 、P b 、A s 、C u 、A g ，后4h 阴极主要产物是P b 、S b 、赴、A g 、C u ； 3 电解过程A g 的浸出率可达到9 5 ．5 ％，其它 金属也可得到可观的回收率； 4 同一种元素在不同的矿物中，浸出的速率不 相同，加上受其它矿物的包裹，不同时间段阴极析出 的金属成分有较大差异。 参考文献 [ 1 j 江培海，王含渊，孟杰，等．矿浆电解法处理复杂银精矿 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 7 2 3 l 一3 3 ． [ 2 ] 邱定蕃．矿浆电解[ M ] ．北京；冶金工业出版社，1 9 9 9 ． [ 3 ] 黄崇轲，朱裕生，张忠伟，等．南岭银矿[ M ] ．北京地质 出版社，1 9 9 7 ． [ 4 ] 杨显万，张英杰．矿浆电解原理[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 0 ． 上接第3 0 页 涤干净，这是因为溶液中含有的大量c a ”、M 9 2 、 N a 等离子会吸附于镍精矿 氢氧化亚镍沉淀物 上，否则这些杂质与镍形成复盐而影响产品质量。 浸出贵液经净化沉镍，得到含镍4 1 ．2 4 ％的 N i O H 2 镍精矿，沉镍收率为8 8 ．6 ％，综合收率达 到7 5 ．9 3 ％。 4结论 采用硫酸浸出一浸出液净化沉镍的化学选矿工 艺处理含N i0 ．5 5 4 ％的蛇纹石，在磨矿细度0 0 ．0 7 4 m m 为8 7 ．1 ％、固液比1 5 、硫酸浓度1 ．5 0m o l ／L 、 6 0 ℃条件下浸出6h ，浸出贵液中镍浸出率为 8 5 ．7 ％，浸出贵液经净化沉镍，可得含镍4 1 ．2 4 ％的 N i O H 2 镍精矿，沉镍收率8 8 ．6 ％，综合收率达到 7 5 ．9 3 ％。 参考文献 [ 1 ] 许荣华．硫化镍及硫化铜镍矿石选矿概述[ J ] ．昆明理 工大学学报，2 0 0 0 ，2 5 2 1 6 一1 9 ． [ 2 ] 朱训．中国矿情 第二卷 一金属矿产[ M ] ．北京科学 出版社，1 9 9 9 3 2 7 。 万方数据