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《中南大学》 2011年
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硫化锑精矿湿法清洁冶金新工艺研究

高亮  
【摘要】:针对现有复杂硫化锑精矿湿法处理工艺存在的流程长、废水排放量大等问题,本论文提出并系统研究了硫化锑精矿氯盐氧化浸出—净化—隔膜电积新工艺。新工艺首先以SbCl5-HCl作为浸出剂浸出辉锑矿,之后对浸出液进行还原净化,所得净化液进行隔膜电积。电积后在阴极析出金属锑,在阳极室则得到SbCl5并作为氧化剂返回浸出,从而实现了流程的闭路循环。 论文首先开展了SbCl5-HCl-H2O体系热力学分析,结果表明,SbCl5-HCl-H2O体系浸出Sb2S3时,当体系的[H+]1mol/L、[Cl-]3mol/L时有利于锑的浸出;通过Matlab编程得到了锑粉还原主要反应的ΔrG(?)-T关系式,获得了还原反应热力学判据;应用金属硫化物残留浓度与pH值关系图对高酸溶液硫化除重金属进行了分析,验证了次磷酸钠还原除砷的理论,得出在HCl浓度约4mol/L条件下加热至较高温度有利于浸出液硫化除杂及还原除砷。 论文其次开展了隔膜电积时电极过程动力学研究,结果表明,试验条件下阴极首先放电的是SbCl4-和SbCl52-两种络阴离子,中间产物SbCl(s)再得电子析出金属锑。阳极不会析出氧气及氯气,而是Sb3+氧化生成Sb5+;阴极极化曲线分析表明,随[Sb]T和温度升高,阴极反应速度加快,有利于降低电耗;而随添加剂浓度、[H+]和[C1-]的增加,阴极电化学极化增大,有利于得到结晶细致的产物。 在上述理论基础之上,论文开展了锑精矿氯盐浸出—净化—隔膜电积试验研究,得到优化条件及结果如下:(1)浸出过程:温度85℃、[H+]3.5mol/L液固比8:1、SbCl5过量系数1.1、浸出时间1.5h,Sb3+浸出率可达99.5%;(2)净化过程:浸出液通过锑粉还原、硫化除杂和Na3PO2还原除砷,Cu2、Cd2、Pb2+和As3+去除率分别达到96.32%、83.33%、88.57%和81.51%;(3)电积过程:温度42±2℃,电流密度200-250A/m2,阴极液[Sb3+] 70g/L, [H+] 4mol/L, NaCl浓度40g/L, [Cl-] 6.0mol/L,添加剂A 30mg/L,添加剂D 20 mg/L。得到的阴极锑达到GB/T Sb99.50号锑锭标准,阴极效率99%,阳极效率88%,电耗约1200kWh/t锑。 论文最后还开展了浸出液直接电积锑试验,试验结果表明,阴极仍然能够得到致密平整的锑板,不会发生爆锑,得到的产物颜色较黑,槽压上升较快,阴极电流效率98.36%。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF818

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