锑氧粉砷浸出工艺研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年6 期 锑氧粉砷浸出工艺研究 樊立峰1 ，谢刚1 ，杨大锦2 ，周建勇1 1 ．昆明理工大学材料与冶金学院，云南昆明 6 5 0 0 9 3 2 ．云南冶金集团总公司技术中心，云南昆明6 5 0 0 3 1 摘要通过对锑氧粉中砷物相的分析，根据三氧化二砷的性质，采用碳酸钠高温焙烧一碳酸化除砷一真 空过滤一水洗一真空过滤工艺，将锑氧粉中的元素砷转变为砷酸钠浸出，对影响浸出的几个因素进行了 研究，择取优化条件，砷的浸出率可达到9 4 ％左右。 关键词锑；砷；碳酸钠；提出率 中圈分类号T F S l文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 1 2 0 0 5 1 0 6 0 0 1 6 0 2 S t u d yo nL e a c h i n gP r o c e s so fA r s e n i cf r o mA n t i m o n yO x i d eP o w d e r F A NL i ．f e n 9 1 ，X I EG a n 9 1 ，Y A N GD a - j i n 2 ，Z H O UJ i a n y o n 9 1 i ．T h eF a c u l t yo f M a t e r i a l sa n d M e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，K u n m i n g U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ， K u n m i n g ，6 5 0 0 9 3 ．C h i n a ；2T h eT e c h n i q u eC e n t e ro fY u n n a nM e t a l l u r g yC o ．．L t d ，K u n m i n s6 5 0 0 3 1 。C h b m A b s t r a c t T h em i n e r a lp h a s eo fa r s e n i ci na n t i m o n yo x i d ep o w d e ri si n v e s t i g a t e d ，a c c o r d i n gt Ot h ep r o p e r t yo f A s 2 0 3 ，t h ea r s e n i ci st r a n s f o r m e dt os o d i u ma r s e n a t eu s i n gt h ef o l l o w i n gp r o c e s s r o a s t i n gw i t hs o d i u mc a r b o n a t ei nh i g ht e m p e r a t u r e ，d e a r s e n i cw i t hc a r b o n i ca c i d ，v a c u u mf i l t e r i n ga n dw a t e r w a s h i n g ．T h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c e dl e a c h i n gr a t eo fa r s e n i ca r ed i s c u s s e d ．T h el e a c h i n gr a t eo fa r s e n i ci sa b o v e9 4 ％o nt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n ． K e y w o r d s A n t i m o n y ；A r s e n i c ；S o d i u mc a r b o n a t e ；L e a c h i n gr a t e 锑氧粉属于化工原料，国外客户要求检定的项 目包括砷、铜、铅和锡等多种杂质元素，而砷为评价 其质量指标的一个主要有害元素[ 1 】，特别是当砷以 氧化态三氧化二砷 俗称砒霜 存在时，对人体和环 境危害极大。 砷和锑的物理化学性质特别类似，这两种元素 能无限互溶，在提取冶金中不易彻底分离。因此，研 究一种新的在锑中除砷的工艺方法，对促进锑矿资 源的综合利用及环境保护都具有重要的实际意义。 1 锑氧粉中砷的化学物相 吹风前锑氧粉含砷1 0 ．3 2 ％，物相分析表明其 中三氧化二砷占2 7 ．9 5 ％，砷酸锑占1 2 ．5 1 ％；吹风 作者简介樊立峰 1 9 8 1 一 ，男．河北衡水人，硕士生 后锑氧粉含砷1 2 ．0 8 ％，物相分析表明其中三氧化 二砷占1 4 ．2 6 ％，砷酸锑占I ．5 6 ％， S b A s 2 0 3 占 1 ．5 0 ％。可见，砷在锑氧粉中主要以三氧化二砷的 形态存在。 2 浸出原理 根据A s 2 0 ，是两性氧化物，且以酸性为主的性 质[ “，在高温条件下与N a 2 C O ，生成的砷酸钠与亚 砷酸钠 9 6 ％以上生成砷酸钠 易溶于水，即使在此 过程中部分锑也会氧化成锑酸钠和亚锑酸钠，但由 于砷含量较少，锑酸钠处于绝对优势，可以通过如下 的取代反应，将锑酸钠转化成砷酸钠，反应如下∞J N a3 S 6 0 4 A s N a3 A s 0 4 S 6 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年6 期1 7 N a 3 S b 0 3 A s N a ，A s 0 3 S b 3 实验与结果讨论 在高温条件下，使A s 20 3 与N a z C 0 3 反应的实 验主要从影响浸出率的N a 2 C O a 的加入量、焙烧温 度和焙烧时间几个因素来进行研究。． 3 ．1 N a 2 C 0 3 的加入量 脱砷的纯碱理论用量，按N a 2 A s 0 3 形式计，1k g 砷要消耗N a 2 C 0 32 ．1 2k g ，但实际用量要超过理论 用量，并且随锑矿含砷量增加而增加【3J 。 吹风前试样1 0 0g 以下同 ，焙烧温度9 0 0 ℃， 焙烧时间3h ，结果如表1 所示。 表1 砷浸出率与碱用量的关系 T a b l e1T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na r s e n i cl e a c h i n gr a t ea n ds o d i u mc a r b o n a t ea d d i t i o n 从表1 可以看出，当用量为理论值的5 ～6 ．4 5 倍时，砷的浸出效果较好，但此时过多的N a 2 C 0 3 将 其它元素也以盐的形式浸出，为以后的进一步分离 考虑经济因素，故碱用量为理论量的1 ．5 倍。 3 ．2 焙烧温度 试样1 0 0g ，N a 2 C 0 3 用量为理论值的l ，5 倍，焙 带来困难，而用理论量的1 ．5 倍，浸出率达9 4 ％，再烧时间3h ，结果如表2 所示。 表2 砷浸出率与焙烧温度的关系 T a b l e2T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na r s e n i cl e a c h i n gr a t ea n dr o a s t i n gt e m p e r a t u r e 此反应为放热反应，因而降低温度有助于除砷； 但从表2 可知，随着温度的升高浸出率增大，从而证 明温度较低时不利于除砷，原因是温度低于8 5 0 ℃ 时，纯碱不能熔化，反应速度减慢，从而除砷率降 低口J 。而当温度高于9 0 0 ℃时，浸出率出现下降的 趋势，故9 0 0 ℃为焙烧的最佳温度。 3 ．3 焙烧时间 试样1 0 0g ，碱为理论量的1 ．5 倍，焙烧温度 9 0 0 ℃，结果如表3 所示。 焙烧时间是为了保证反应充分进行，从表3 可 看出，随着焙烧时间的增加。，浸出率增大，当焙烧时 间超过3 h 时，浸出率则有下降的趋势，且熔渣不易 处理，故最佳的焙烧时间为3h ，且在工业应用时，控 制整个生产周期十分重要。 表3 砷浸出率与焙烧时间的关系 T a b l e3T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na r s e n i cl e a c h i n gr a t ea n dr o a s t i n gt i m e 3 ．4 碱洗与水洗 碱洗与水洗的目的是为了让生成的砷酸钠与亚 砷酸钠充分溶解，当液固比4 1 ，稀碱浓度4g ／L ，浸 出时间均为1 ．5h ，温度均为8 0 “ C 时，可保证其充分 浸出。 4 综合实验结果 综合以上各条件参数，选最优化条件参数 N a 2 C 0 3 用量为除砷理论量的1 ．5 倍、焙烧温度为 9 0 0 C 、焙烧时间为3h 、固液比4 1 、稀碱浓度 4g ／L 、浸出时间均为1 ．5h 、温度均为8 0 “ C 、砷的浸 出率在9 4 ％左右。 参考文献 [ 1 ] 吕春秋I C P A E S 法快速测定锑氧粉 三氧化二锑 中 砷[ J ] 理化检验 化学分册 ，1 9 9 9 ，1 2 1 2 3 5 3 8 [ 2 ] 武汉大学，吉林大学无机化学下册 第三版 [ M ] 北 京高等教育出版社，1 9 9 4 [ 3 ] 赵天从，汪键．有色金属提取冶金手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社，1 9 9 9 万方数据