彭國敏，俎小鳳，張福元

(河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司，河南三門峽 472000)

酸浸渣綜合回收浸鉛工藝研究

彭國敏，俎小鳳，張福元

(河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司，河南三門峽 472000)

針對氰化提金工藝酸浸渣中低品位金屬鉛的綜合回收，采用鹽浸法對金屬鉛進(jìn)行了浸出實(shí)驗(yàn)研究，通過正交試驗(yàn)詳細(xì)考察了浸出液固質(zhì)量比、浸出溫度、氯化鈉濃度、浸出pH和浸出時(shí)間等因素對浸鉛率的影響。結(jié)果表明，浸出液固質(zhì)量比為5、浸出溫度為333.15 K、氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、pH=0、浸出時(shí)間為4 h的實(shí)驗(yàn)條件下，最佳平均浸鉛率為92.05%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD=4.3‰;室溫下最佳平均浸鉛率為90.20%，RSD=4.1‰。因此，酸浸渣常溫鹽浸提鉛是綜合利用礦產(chǎn)資源回收鉛及提高金、銀回收率的有效途徑。

酸浸渣;氯化鈉;浸出;鉛

金精礦中伴生金屬元素鉛在黃金濕法冶煉的硫酸化焙燒工藝流程中，在礦物顆粒表面形成一層致密的非可溶性硫酸鉛氧化膜［1］，一定程度上影響金銀回收率，氰化浸出前將其分離或轉(zhuǎn)化，可以減少氰化物用量、提高金銀氰化浸出率。有一種工藝是將其轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)穩(wěn)定的碳酸鉛［2－3］，金屬鉛最終被遺棄在氰渣中，這種處理方法影響了冶煉技術(shù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，特別是造成鉛零直收率及環(huán)境污染。針對酸浸渣中低品位金屬鉛的回收利用，采用NaCl－HCl－H2O體系浸出硫酸鉛，使其轉(zhuǎn)化為可溶性的絡(luò)合物進(jìn)入水溶液中［4－6］，再對其進(jìn)行回收，不但可以減少金屬鉛環(huán)境污染，而且可以達(dá)到提高企業(yè)綜合利用水平和經(jīng)濟(jì)效益的目的。筆者通過正交試驗(yàn)研究氯化鈉浸鉛的工藝條件。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

以金精礦硫酸化焙燒—酸浸除雜后的酸浸渣為原料，其多元素分析結(jié)果見表1。酸浸渣中金屬鉛物相分析結(jié)果表明，硫酸鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)占97%，硅酸鉛占2%，其余為其他形式存在，可見金屬鉛在酸浸渣中主要是以硫酸鉛形式存在。

表1 酸浸渣多元素分析

1.2 鹽浸正交試驗(yàn)

稱取自然風(fēng)干的酸浸渣 200.00 g，放入1 000 mL燒杯中，加適量工業(yè)氯化鈉和自來水，在NaCl－HCl－H2O體系中維持礦漿濃度及pH，在恒溫水浴中保持恒溫，用S210型電磁攪拌器持續(xù)攪拌下進(jìn)行鹽浸，分析濾渣中鉛含量。為快捷地獲得浸鉛最佳工藝條件，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案考察了浸出液固質(zhì)量比(以下簡稱液固比)、浸出溫度、浸出時(shí)間、NaCl濃度和浸出pH等因素對浸鉛率的影響，正交試驗(yàn)因素水平取值如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平表

2 結(jié)果與討論

2.1 L16(45)鹽解浸鉛實(shí)驗(yàn)

表3為正交試驗(yàn)結(jié)果。表3結(jié)果表明，各影響因素中氯化鈉濃度極差值最大，為60.92，對浸鉛率影響最強(qiáng);其次是礦漿液固比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度，浸出pH對浸鉛率影響最小。最佳工藝條件組合為A4B3C3D4E4，即氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、礦漿液固比為5、浸出時(shí)間為4 h、反應(yīng)溫度為353 K、浸出pH=0。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

各因素的f檢驗(yàn)如表4所示。由表4可知，只有氯化鈉濃度對浸鉛具有顯著性影響，其他因素均無顯著性影響，故選擇實(shí)驗(yàn)條件的時(shí)候應(yīng)該綜合考慮各因素的作用，采用高氯化鈉濃度時(shí)具有較高的浸鉛率。

表4 因素f檢驗(yàn)結(jié)果(α=0.05)

2.2 單因素影響

2.2.1 液固比和浸出溫度的影響

圖1為浸出液固比對浸鉛率的影響。由圖1可知，隨浸出液固比的增加浸鉛率逐漸增加，液固比為5時(shí)浸鉛率最高。硫酸鉛的氯化鈉浸出過程是復(fù)雜的液－固多相催化反應(yīng)過程，浸出反應(yīng)首先在固體顆粒表面進(jìn)行［6］，浸出速率與物質(zhì)擴(kuò)散速度有關(guān)，礦漿液固比間接影響著各種離子的擴(kuò)散傳質(zhì)過程，即影響著各種粒子在礦漿中的流動(dòng)。液固比較大時(shí)礦漿黏度較小，各種反應(yīng)離子的擴(kuò)散速度較快，因而加快了反應(yīng)的速度和程度;反之礦漿液固比較小時(shí)礦漿黏度較大，在某種程度上束縛了反應(yīng)離子的傳質(zhì)速率，降低了反應(yīng)效率。另外，液固比較大時(shí)反應(yīng)器體積較大，藥劑的消耗量也較大，故鹽浸液固比要根據(jù)設(shè)備要求和浸出條件綜合考慮。

圖2為浸出溫度對浸鉛率的影響。由圖2可知，隨溫度的上升浸鉛率開始增加較慢后逐漸變快，當(dāng)溫度增加到353 K后浸鉛率基本不變。升高溫度不僅可以增加反應(yīng)離子的擴(kuò)散速度，還可以提高反應(yīng)離子的活化能、增加反應(yīng)速率;溫度較高雖然反應(yīng)速率和浸出率都有所增加，但工藝成本也相應(yīng)增加。

圖1 液固比對浸鉛率的影響

圖2 浸出溫度對浸鉛率的影響

2.2.2 浸出時(shí)間和氯化鈉濃度的影響

圖3為浸出時(shí)間對浸鉛率的影響。由圖3可知，隨時(shí)間的增加浸鉛率波動(dòng)較大，4 h時(shí)已有較高的浸出率，再延長反應(yīng)時(shí)間對提高浸鉛率的作用不大，浸出時(shí)間不宜過長。

圖4為NaCl濃度對浸鉛率的影響。由圖4可知，隨NaCl濃度的增加鉛的浸出率開始增加較快，之后增幅減小，25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl可保證80%左右的浸出率。NaCl濃度是影響浸鉛率的最主要因素，酸浸渣中的鉛主要以硫酸鉛狀態(tài)存在，在有大量Cl－存在時(shí)，硫酸鉛可轉(zhuǎn)化為氯化鉛溶解到氯化物溶液里從而實(shí)現(xiàn)金屬鉛的溶出。鉛的溶出不僅可使酸浸渣質(zhì)量減少、增加金銀品位，還可使金、銀等貴金屬充分暴露出來，進(jìn)而提高金銀回收率。

圖3 浸出時(shí)間對浸鉛率的影響

圖4 NaCl濃度對浸鉛率的影響

2.2.3 浸出pH的影響

圖5為浸出礦漿pH對浸鉛率的影響。由圖5可知，隨pH的增加鉛的浸出率逐漸減小，pH=0時(shí)鉛的浸出率較高，且在各種因素中浸出pH對鉛浸出率的影響最小，考慮浸出成本及高酸度對設(shè)備的腐蝕，浸出酸度的控制在不影響浸出率條件下盡量降低酸度值。

圖5 浸出pH對浸鉛率的影響

2.3 L9(34)鹽解浸鉛實(shí)驗(yàn)

反應(yīng)溫度對鉛浸出率的影響非常小，升高溫度雖然可以加快反應(yīng)速率，但能耗提高、設(shè)備要求比較苛刻，再加上氯離子對鋼材具有較強(qiáng)的腐蝕作用，故考慮常溫浸出。L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可知，4種影響因素中氯化鈉濃度極差值最大，為40.04，對浸鉛率影響最大，與表3結(jié)果相一致;其次是礦漿液固比;反應(yīng)時(shí)間和浸出pH極差值較小，對浸鉛的影響也較小。最佳工藝條件組合為A3C3D3E1，即氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、礦漿液固比為5、浸出pH=0、常溫浸出4 h。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

考慮到溫度對鉛浸出的影響較小，實(shí)驗(yàn)分別在室溫和333.15 K條件下，保持液固比為5，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，浸出pH=0，反應(yīng)4 h，進(jìn)行了平行實(shí)驗(yàn)(n=3)。結(jié)果表明，室溫下的最佳平均浸鉛率為 90.20%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 RSD=4.1‰; 333.15 K條件下的最佳平均浸鉛率為92.05%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD=4.3‰。因此，酸浸渣常溫鹽浸提鉛是綜合利用礦產(chǎn)資源回收鉛及提高金、銀回收率的有效途徑。

［1］ 全忠.黃金生產(chǎn)工藝學(xué)［M］.沈陽:東北大學(xué)出版社，1994: 402－431.

［2］ 唐淑貞，張榮良，丘克強(qiáng).超聲波強(qiáng)化HCl－NaCl浸出高鉛銻吹渣［J］.過程工程學(xué)報(bào)，2006，6(2):210－214.

［3］ 李義兵，陳白珍，王之平，等.分銀渣鉛銻浸出工藝研究［J］.有色金屬(冶煉部分)，2004(5):9－11.

［4］ 楊喜云，龔竹青，李義兵.鉛陽極泥濕法提鉛工藝淺述［J］.礦冶工程，2002，22(4):73－75.

［5］ 郭翠香，趙由才.我國含鉛廢物現(xiàn)狀及鉛回收技術(shù)研究進(jìn)展［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007，28(3):46－48.

［6］ 張榮良，唐淑貞，佘媛媛，等.HCl－NaCl浸出鉛銻合金氧化吹煉渣過程中銻的浸出動(dòng)力學(xué)［J］.過程工程學(xué)報(bào)，2006，6(4): 544－547.

Study on leaching process of lead from acid residue

Peng Guomin，Zu Xiaofeng，Zhang Fuyuan
(Henan Zhongyuan Gold Smelter Co.，Ltd.，Sanmenxia 472000，China)

In allusion to the comprehensive recovery of low－grade lead in acid residue from cyanidation process of golden leaching，salt leachingmethod was adopted to extract lead in the experimental study.Influences of the factors，such as liquid and solid(L/S)mass ratio，leaching temperature，leaching time，concentration of NaCl，and leaching pH，on leaching ratio of lead were studied through orthogonal experiment.Itwas found that when L/Smass ratio was 5，leaching tempeture was 333.15 K，mass fraction of NaClwas 30%，pH=0，and leaching time was 4 h the best average lead leaching rate was 92.05%and relatively standard deviation was 4.3‰.At room temperature，lead leaching rate also reached 90.20%and relatively standard deviation was 4.1‰.So salt leachingmethod is an effective way of lead recovery and gold and silver yield improvement in comprehensive utilization ofmines at room temperature.

acid residue;NaCl;leaching;lead

TQ134.33

A

1006－4990(2012)01－0052－03

2011－07－25

彭國敏(1970— )，男，高級工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)橛猩饘僖睙挕?/p>

聯(lián) 系 人:張福元

聯(lián)系方式:sanzhfy@163.com