铅锡锑冶炼浮渣的锡锑分离.pdf

2 0 1 6 年第1 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 d o i 1 0 ．3 9 6 9 l ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 6 ．0 1 ．0 0 1 铅锡锑冶炼浮渣的锡锑分离 杨玮娇1 ’2 ，刘勇3 ，王成彦4 ，赵峰1 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ； 3 ．湖南黄金集团，长沙4 1 0 0 0 7 ；4 ．北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要采用碱性浸出技术对铅锡锑冶炼浮渣中的锡锑分离进行研究。试验表明，控制初始溶液N a O H 浓度1 2 0 ～1 5 0g ／L 、浸出液固比L ／S 2 1 、反应温度4 0 ℃、氧化剂加入量为物料量的3 ％～5 ％、反应 时间2h 的情况下，锡的浸出率可达到8 5 ％以上，而锑基本不浸出。富集了铅锑的浸出渣可直接返回铅 锑合金熔炼系统，铅锡浸出液经结晶后得到含锡4 0 ．7 ％的锡酸钠。 关键词铅锡冶炼浮渣；锡；锑；分离；碱性浸出 中图分类号T F 8 1 2 ；T F 8 1 4文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 0 1 0 0 0 1 - 0 3 S e p a r a t i o no fT i na n dA n t i m o n yf r o mP b - - S n S bS m e l t i n gS l a g Y A N GW e i j i a 0 1 ～，L I UY o n 9 3 ，W A N GC h e n g y a n 4 ，Z H A OF e n 9 1 1 ．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 fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．F a c u l t yo fM e t a l l u r g ya n dE n e r g yE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 3 ．H u n a nG o l dG r o u p ，C h a n g s h a4 1 0 0 0 7 ，C h i n a ； 4 ．S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a la n dE c o l o g i c a lE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i i i n g ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ．C h i n a A b s t r a c t S e p a r a t i o no ft i na n da n t i m o n yf r o mP b S n S bs m e l t i n gs l a gw a si n v e s t i g a t e db ya l k a l i n i t y l e a c h i n gm e t h o d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt i nl e a c h i n gr a t ei s8 5 ％a b o v ea n da n t i m o n yl e a c h i n gr a t e i s a l m o s tz e r ou n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gi n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fN a O Ho f1 2 0 ～1 5 0g ／L ，r a t i oo f l i q u i dt os o l i do f2 1 ，t e m p e r a t u r eo f4 0 ℃，d o s a g eo fo x i d i z i n ga g e n to f3 ％～5 ％o fr a wm a t e r i a l s ，a n dl e a c h i n g d u r a t i o no f2h ．P b - S be n r i c h e dI e a c h i n gr e s i d u ei sr e t u r n e dt oP b - S ba l l o ys m e l t i n gp r o c e s s ．S o d i u ms t a n n a t ew i t h 4 0 ．7 ％S n - c o n t a i n i n gi sr e c r y s t a l l i z e df r o mP b - S bl e a c h i n gl i x i v i u mt or e a l i z er e c o v e r yo ft i n ． K e yw o r d s P b S ns m e l t i n gs l a g ；t i n ；a n t i m o n y ；s e p a r a t i o n ；a l k a l i n i t yl e a c h i n g 在铅锡锑合金的碱性精炼生产过程中，均会产 出一定量的冶炼浮渣，其主要成分为铅、锡、锑的氧 化物和相应的钠盐，具有铅含量高、锡和锑含量相对 较低的特点[ 1 。2 ] 。受铅合金的成分要求影响，该类浮 渣很难直接返回熔炼再生产合金，而必须进行锡锑 的分离。结合工厂的生产实际情况和浮渣的物料特 性，本文提出采用碱性浸出一净化一结晶的工艺，实 现浮渣中锡锑的分离。 1 试验原料、原理和方法 1 ．1 试验原料 试验所用原料为某公司的铅锡冶炼浮渣，主要 成分 ％ P b7 1 ．7 9 、S n5 ．9 7 、S b2 ．4 0 、N a7 ．4 9 、S 0 ．3 2 、C0 ．5 3 。氧化剂为该公司自产的高铅氧化剂， 主要成分 ％ P b7 1 ．0 0 、S6 ．7 5 。 1 ．2 试验原理 基于锡酸钠和锑酸钠在碱性溶液中的溶解度不 收稿日期2 0 1 5 0 8 0 4 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 2 A A 0 6 A 1 1 0 作者简介杨玮娇 1 9 8 3 一 ，女，浙江台州人，硕士，高级工程师． 万方数据 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 6 年第1 期 同，从而实现锡锑的分离。由于浮渣中的锡主要以 亚锡酸钠和氧化亚锡存在，锑主要以亚锑酸钠存在， 因此，采用氧化碱浸的办法，使大部分的低价金属钠 盐转变为高价金属钠盐，进而可实现锡和锑的分 离[ 3 书] 。主要反应 S n O 4 N a O H P b 0 2 一N a 2 S n 0 3 N a 2 P b 0 2 2 H 2 0 1 N a 2 S n 0 2 2 N a O H P b 0 2 N a 2 S n 0 3 N a 2 P b 0 2 H 2 0 2 N a S b 0 2 4 N a O H P b 0 2 一N a 3 S b 0 4 N a 2 P b 0 2 2 H 2 0 3 P b O 2 N a O H N a 2 P b 0 2 H 2 0 4 P b 4 N a O H P b 0 2 2 N a 2 P b 0 2 2 H 2 0 5 1 ．3 试验方法 取一定量的铅锡锑浮渣，配人一定量的氧化剂 和氢氧化钠，按一定的液固比，在装有陶瓷球的搅拌 磨反应器中进行搅拌浸出，保温浸出一定时间后，液 固分离并对滤渣进行洗涤，富含锡铅的浸出液进入 结晶工序，结晶产物 锡铅混合物 通过熔铸即为锡 铅合金，结晶后液返回浸出工序继续浸出。 2 试验结果与讨论 影响锡锑分离的因素有浸出液氢氧化钠浓度、 氧化剂加入量、浸出液固比 L ／S 、浸出温度和浸出 时间等。本文采用单因素试验进行考察。 2 ．1 氢氧化钠浓度 固定条件L ／S 一2 1 、室温、时间2h 、氧化剂 加入量5 ％。氢氧化钠浓度的试验结果 图1 表明， 氢氧化钠浓度对锡的浸出率影响较大，对铅的浸出 率几乎没有影响，而锑基本不被浸出。当氢氧化钠 浓度达到1 5 0g ／L 后，铅锡两者之间的浸出率几乎 达到了该条件下的平衡值。 2 ．2 氧化剂加入量 固定条件L ／S 一2 1 、室温、时间2h 、N a O H 1 5 0g ／L 。图2 表明，当氧化剂加入量为5 ％时，锡 浸出率达到极大值，此时铅的浸出率很低，而锑基本 不浸出。考虑到氧化剂加入量与锑，铅浸出率的关 系，认为3 ％～5 ％的氧化剂加入量可满足锡、铅、锑 浸出率的要求。 2 ．3 液固比 固定条件N a O H1 5 0g ／L 、室温、时间2h 、氧 化剂加入量5 ％。不同液固比的浸出结果表明 图 3 ，锑浸出率基本接近于零，而铅锡浸出率在液固比 为2 ．5 ～3 的范围内存在极值。因此，可认为L ／S 2 ．5 ～3 1 是铅锡锑选择性浸出的优势区间。 术 、 锝 号| 燃 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 N a O I - I ／ g ’L - 1 图1氢氧化钠浓度对浸出的影响 F i g , ．1 E f f e c to fN a O Hc o n c e n t r a t i o no nl e a c h i n g 02468i 0 氧化剂加入量／％ 图2 氧化剂加入量对浸出的影响 F i g ．2 E f f e c to fo x i d i z i n ga g e n ta d d i t i o n o nl e a c h i n g 1 ．52 ．0 2 ．5 30 3 ．54 ．0 液固比 图3 液固比对浸出的影响 F i g ．3 E f f e c to fr a t i oo fl i q u i dt os o l i d o nl e a c h i n g 2 ．4 反应温度 固定条件N a O H1 2 5g ／L 、L ／S 2 ．5 1 、时间 2h 、氧化剂加入量3 ％。对于大部分反应而言，升 高反应温度可加速反应进行，提高反应速率，缩短反 万方数据 2 0 1 6 年第1 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 3 应时间，提高生产效率，同时升高反应温度也将增加 生产成本。因此，从企业生产效益角度来说，在保证 一定反应效率的前提下，如何降低反应温度具有重 要意义。图4 结果表明，若只考虑铅锡锑的浸出率， 存在一个最佳反应区间，即5 0 ～6 0 ℃。但由于企业 实际可用的加热资源并不丰富，需要尽可能低的热 能消耗，因此，在综合比较温度升高区间和浸出率提 高空间后，选择4 0 ℃为最佳反应温度。 冰 、 哥 丑 则 2 03 0 4 0 5 06 07 08 0 } 踱，℃ 图4 反应温度对浸出的影响 F i g ．4 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n g 2 ．5 反应时间 固定条件N a O H1 5 0g ／L 、L ／S 2 ．5 1 、反应 温度4 0 ℃、氧化剂加入量3 ％。图5 的结果表明， 反应0 ．5h 后，锡的浸出率就能达到8 0 ％，随着浸出 时间的延长，锡的浸出率逐步提高，但是始终无法超 越8 5 ％。而铅的浸出率随着浸出时间的延长，变化 并不规律，基本维持在一定区间内波动，锑则基本不 被浸出。 冰 、 斟 丑 鼎 时I 司／h 图5 反应时间对浸出的影响 F i g ．5 E f f e c to fr e a c t i o nt i m eo nl e a c h i n g 2 ．6 浸出综合试验 综合上述单因素试验的最佳条件，进行综合试 验和验证试验，最佳条件氧化剂加入量3 ％、 N a O H1 5 0g ／L 、L ／S 2 1 、反应温度4 0 ℃、反应 时间2h ，试验结果如表1 所示。 表1 优化浸出条件综合试验结果 T a b l e1R e s u l t so fc o m p r e h e n s i v el e a c h i n gt e s t s 从表1 可见，锡的浸出率大于8 5 ％，铅的平均 浸出率约为1 2 ％，锑在此条件下不浸出。通过浸出 后，浮渣中铅含量由7 1 ％提高到8 5 ％，锑含量由 2 ．4 ％提高到3 ．4 ％，锡含量则降至1 ％左右。该浸出 渣可直接返回熔炼系统生产适宜牌号的铅锑合金。 3 锡酸钠结晶 根据锡酸钠随温度升高溶解度降低，而铅酸钠 随温度升高溶解度增加的特性，将所得铅锡浸出液 进行蒸发结晶，结晶物再在1 0 5 ℃烘干。结晶得到 的锡酸钠含锡4 0 ．7 ％，接近按N a S n O 。4 H O 化 学计量式得到的锡含量 4 1 ．4 4 ％ 。 4结论 1 在N a O H 溶液中对铅锡锑浮渣进行浸出，可 实现锡、锑分离，得到铅锡浸出液和铅锑浸出渣。 2 最佳浸出条件氧化剂加入量3 ％、N a O H 1 5 0g ／L 、L ／S 2 1 、反应温度4 0 ℃、反应时间2h 。 锡浸出率可达到8 5 ％以上，铅浸出率维持在1 0 ％左 右，而锑基本不浸出，实现了锡锑的有效分离。 3 浸出铅锑渣中的铅含量由原料的7 1 ％提高 到8 5 ％，锑含量由原料的2 ．4 ％提高到3 ．4o A ，该铅 锑渣可直接返回铅锑还原熔炼系统，进行循环利用。 而铅锡浸出液通过结晶，可得到含锡4 0 ．7 ％的锡酸 钠，从而实现锡的回收利用。 参考文献 [ 1 ] 铅锌冶金学编委会．铅锌冶金学[ M ] ．北京科学出 版社，2 0 0 3 2 8 8 ． [ 2 ] 赵天从．铅锌冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 8 6 2 1 ． [ 3 ] 张荣良，丘克强．从含锡渣中提取锡制取锡酸钠的研究 [ J ] ．矿冶，2 0 0 8 ，1 7 1 3 4 3 7 ，4 i ． 下转第3 3 页 万方数据 2 0 1 6 年第1 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 3 3 精矿[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 1 1 4 1 7 ． [ 6 ] 李云，王云，孙建伟，等．降低含砷金精矿两段焙烧提金 过程中氰化物用量的途径[ J ] ．矿冶，2 0 1 0 ，1 9 4 4 5 4 8 ． [ 7 ] 李云，王云，袁朝新，等．提高含砷金精矿两段焙烧焙砂 中金浸出率的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 6 3 3 - 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