王文軍，魏文武，林文軍，戴慧敏，張記東，諶可頌

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲 412004)

鉛陽(yáng)極泥是在電解精煉中附著于殘陽(yáng)極表面或沉淀于電解槽底的泥狀物［1］，主要富含 Au、Ag、Te、Pb、Sb、Bi等有價(jià)金屬［2］，隨煉鉛工藝和原料的不同，鉛陽(yáng)極泥中富含各有價(jià)金屬的品位有較大差異。近年來(lái)針對(duì)鉛陽(yáng)極泥貴金屬冶煉的工藝研究較多［3～5］，而對(duì)鉛陽(yáng)極泥中賤金屬的研究相對(duì)較少，如鉛陽(yáng)極泥中鉛金屬，大多冶煉企業(yè)在稀貴金屬回收中并不對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的回收，造成了鉛金屬在稀貴金屬回收過(guò)程中的極度分散，不能形成鉛金屬的高效回收。湖南某公司鉛陽(yáng)極泥中鉛金屬含量較高且波動(dòng)較大，最高可達(dá)30%以上，且主要存在形式為:(1)可溶于水的鉛化合物，主要成分為硅氟酸鉛等［1］;(2)可溶于硅氟酸的鉛化合物，主要成分為氧化鉛等［6，7］;(3)不溶于硅氟酸的鉛基合金及化合物，主要成分為鉛鐵礬、硫酸鉛等。

本文設(shè)想通過(guò)用硅氟酸溶液對(duì)鉛陽(yáng)極泥進(jìn)行攪拌浸出［8］，將鉛陽(yáng)極泥中可溶于水的硅氟酸鉛稀釋洗出;同時(shí)將鉛陽(yáng)極泥中可溶于硅氟酸溶液的氧化鉛等與硅氟酸溶液反應(yīng)，使其從固相進(jìn)入液相。在攪拌浸出時(shí)，向溶液中加一定量的活性碳，對(duì)浸出液中殘留的骨膠、β－萘酚等有機(jī)成分進(jìn)行吸附沉降至鉛陽(yáng)極泥中，實(shí)現(xiàn)浸出反應(yīng)與浸出液物理凈化同步進(jìn)行。浸出反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中添加少量硫化鉛，除去溶液中少量銻、鉍等雜質(zhì)離子，實(shí)現(xiàn)浸出液化學(xué)深度凈化。凈化后向溶液中加定量硫酸進(jìn)行硫酸鉛的制備。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取湖南某公司鉛陽(yáng)極泥按表1設(shè)計(jì)進(jìn)行浸出條件試驗(yàn)，得出較佳浸出條件。按較佳條件進(jìn)行循環(huán)浸出，具體操作為:(1)浸出反應(yīng)時(shí)加少量活性炭，凈化除溶液中骨膠、β－萘酚等有機(jī)成分;(2)根據(jù)溶液中Sb3+、Bi3+的含量，向溶液中加定量硫化鉛，凈化除溶液中Sb3+、Bi3+均小于0.1 g/L，將溶液過(guò)濾得凈化液;(3)根據(jù)凈化液中鉛離子含量在攪拌條件下加定量硫酸快速制備出硫酸鉛，將硫酸鉛通過(guò)過(guò)濾、水洗、烘干處理后，所制備的硫酸鉛純度達(dá)99%以上;(4)將制備硫酸鉛后濾液返回進(jìn)行循環(huán)浸出。

表1 條件試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度

圖1為液固比10∶1、硅氟酸濃度73.4 g/L、攪拌轉(zhuǎn)速500 r/min、反應(yīng)時(shí)間60 min條件下，考察不同溫度對(duì)鉛浸出率的影響。從圖1中可看出，溫度對(duì)鉛浸出率影響較大，隨著溫度上升鉛浸出率呈先上升后下降趨勢(shì)。主要原理:溫度過(guò)低，浸出時(shí)有效化學(xué)反應(yīng)速率較慢，鉛浸出率較小;硅氟酸是一種易分解的酸，在溫度過(guò)高條件下易分解成SiF4和HF［10］，而HF易與溶液中鉛離子發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)PbF2沉淀留在鉛陽(yáng)極泥中，影響鉛浸出率的大小。試驗(yàn)得出較佳溫度為60℃。

圖1 溫度對(duì)鉛浸出率的影響

2.2 時(shí)間

圖2為液固比10∶1、硅氟酸濃度73.4 g/L、攪拌轉(zhuǎn)速500 r/min、反應(yīng)溫度60℃條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)鉛浸出率的影響。從圖2中可看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，鉛浸出率呈先大幅上升后趨于平穩(wěn)趨勢(shì)，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，增幅逐漸減小。主要原理:在反應(yīng)前期，鉛陽(yáng)極泥中鉛含量較高、溶液酸度較高，有效化學(xué)反應(yīng)速率較快，鉛浸出率增幅較為明顯;隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，鉛陽(yáng)極泥中鉛含量逐漸升高、溶液酸度逐漸降低，致有效化學(xué)反應(yīng)速率逐漸降低，使鉛浸出率逐漸趨于平緩。試驗(yàn)得出較佳反應(yīng)時(shí)間為60 min。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鉛浸出率的影響

2.3 硅氟酸濃度

圖3為液固比10∶1、攪拌轉(zhuǎn)速500 r/min、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間60 min條件下，考察硅氟酸濃度對(duì)鉛浸出率的影響。從圖3中可看出，隨著硅氟酸濃度的升高，鉛浸出率先呈直線上升后趨于平穩(wěn)趨勢(shì)，且硅氟酸濃度超過(guò)93.6 g/L時(shí)對(duì)鉛陽(yáng)極泥含鉛影響較小。主要原理:硅氟酸濃度過(guò)低，有效化學(xué)反應(yīng)速率較慢，鉛浸出率較小;在一定酸度范圍內(nèi)，隨著酸濃度的逐漸升高，有效化學(xué)反應(yīng)速率逐漸加快，鉛浸出率增幅較大。酸洗時(shí)，硅氟酸濃度不是越高越好，硅氟酸濃度過(guò)高，溶液相對(duì)飽和時(shí)會(huì)抑制鉛陽(yáng)極泥中化合態(tài)鉛進(jìn)入液相，制約鉛陽(yáng)極泥含鉛的降低。試驗(yàn)得出較佳硅氟酸濃度為93.6 g/L。

圖3 硅氟酸濃度對(duì)鉛浸出率的影響

2.4 液固比

圖4為攪拌轉(zhuǎn)速500 r/min、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間60 min、硅氟酸濃度93.6 g/L條件下，考察液固比對(duì)鉛浸出率的影響。從圖4中可以看出，隨液固比的增大，鉛浸出率整體呈逐漸升高趨勢(shì)。主要原理:(1)酸洗時(shí)能稀釋洗出鉛陽(yáng)極泥中夾帶的硅氟酸鉛，液固比越大，殘留在鉛陽(yáng)極泥中的硅氟酸鉛越低，鉛浸出率越大;(2)硅氟酸能與鉛陽(yáng)極泥中化合態(tài)氧化鉛等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，液固比越大，溶液與鉛陽(yáng)極泥接觸幾率越大，有效化學(xué)反應(yīng)速率越快，鉛浸出效果越明顯。試驗(yàn)得出較佳液固比為10∶1。

圖4 液固比對(duì)鉛浸出率的影響

2.5 轉(zhuǎn)速

圖5為液固為10∶1、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間60 min、硅氟酸濃度93.6 g/L條件下，考察攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)鉛浸出率的影響。從圖5中可以看出，隨攪拌轉(zhuǎn)速的加快，鉛浸出率先呈直線上升后趨于平穩(wěn)趨勢(shì)，且當(dāng)轉(zhuǎn)速大于400 r/min時(shí)，轉(zhuǎn)速對(duì)鉛陽(yáng)極泥含鉛影響較小。主要原理:攪拌轉(zhuǎn)速越小，有效化學(xué)反應(yīng)速率較慢，鉛浸出率較小;攪拌轉(zhuǎn)速越大，有效化學(xué)反應(yīng)速率較快，鉛浸出率較大。試驗(yàn)得出較佳攪拌轉(zhuǎn)速為400～600 r/min。

圖5 轉(zhuǎn)速對(duì)鉛浸出率的影響

2.6 循環(huán)浸出次數(shù)

圖6為液固比10∶1、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間60 min、硅氟酸濃度93.6 g/L、轉(zhuǎn)速500 r/min條件下，考察循環(huán)次數(shù)對(duì)鉛浸出率的影響，每次浸出后加硫化鉛對(duì)浸出液進(jìn)行凈化、加硫酸制備硫酸鉛操作，將硫酸鉛制備后酸液進(jìn)行循環(huán)使用，如圖6所示，總計(jì)循環(huán)15次。從圖6中可以看出，隨著循環(huán)次數(shù)的增多，鉛浸出率整體呈緩慢下降趨勢(shì)，但整體降幅較小。主要原理:在循環(huán)酸洗初期，溶液中雜質(zhì)離子較少，鉛浸出化學(xué)反應(yīng)較為徹底，致鉛浸出率較大;隨著循環(huán)次數(shù)的增多，溶液中可溶性雜質(zhì)離子濃度逐漸升高，有效浸出化學(xué)反應(yīng)速率相對(duì)較小，一定程度影響鉛浸出率效果。

圖6 循環(huán)次數(shù)對(duì)鉛浸出率的影響

3 結(jié)論

試驗(yàn)以鉛浸出率為主要考察指標(biāo)，得出較佳浸出控制條件為:反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間60 min、硅氟酸濃度 93.6 g/L、液固比 10∶1、轉(zhuǎn)速 500 r/min，按較佳條件進(jìn)行試驗(yàn)可使鉛陽(yáng)極泥中的鉛大部分被浸出，浸出率為74.56%。同時(shí)，按較佳條件進(jìn)行15次循環(huán)浸出，能使鉛浸出率穩(wěn)定在68%以上。將浸出液經(jīng)活性炭吸附、硫化鉛凈化后制備的硫酸鉛純度可高達(dá)99%以上。

［1］ 彭容秋.鉛冶金［M］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2010.132－136.

［2］ 劉吉波，吳文花.某鋅鉛冶煉廠鉛陽(yáng)極泥濕法預(yù)處理新工藝［J］.有色金屬工程，2014，4(5):38－40.

［3］ 陳進(jìn)中，曹華珍，鄭國(guó)渠，等.高銻低銀類鉛陽(yáng)極泥制備五氯化銻新工藝［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2008，18(11):2 094－2 096.

［4］ 阮書鋒，尹飛，王成彥，等.鉛陽(yáng)極泥選擇性脫銅試驗(yàn)研究［J］.礦冶，2012，21(1):39 －41.

［5］ 陳進(jìn)中，楊天足.高銻低銀鉛陽(yáng)極泥控電氯化浸出［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，41(1):45 －47.

［6］ 楊喜云，恭竹青，李義兵.鉛陽(yáng)極泥濕法提鉛淺述［J］.礦冶工程，2002，22(4):73 －75.

［7］ 吳文花，劉吉波，王志堅(jiān)，等.鉛陽(yáng)極泥中有價(jià)金屬的分離研究［J］.有色金屬(冶煉部分)，2013，(7):47－49.

［8］ 吳錫平，吳立新.從高銀陽(yáng)極泥中提取金銀并回收鉛銻等有價(jià)金屬［J］.黃金，1996，(1):44－45.

［9］ 袁鐵文.用硅氟酸從硫化鉛精礦浸出鉛的工藝［P］.中國(guó)專利:92109710.7，1994－03－02.

［10］王俊中，魏昶，姜琪.氟硅酸性質(zhì)［J］.昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，26(3):93 －95.