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《昆明理工大学》 2002年
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复杂锑铅矿矿浆电解工艺及理论研究

王成彦  
【摘要】: 开发了一个具有自主知识产权的处理复杂锑铅矿的新工艺,完成了系统的全流程小型试验和扩大试验研究,并通过对相关问题的基础理论研究,得出了一系列的结论。新工艺是复杂锑铅矿处理技术的创新和对矿浆电解技术应用的新突破。 一、系统地完成了处理复杂锑铅矿新工艺的全流程小型试验和扩大试验研究 1.首次采用矿浆电解技术处理复杂锑铅矿,首次采用具有锑溶解度高,铅溶解度低的HCl—NH_4Cl体系处理锑铅矿,该体系可以实现矿浆电解对锑的选择性提取和锑、铅的一步分离。 二.完成了系统的小型试验,确定矿浆电解技术处理复杂锑铅矿的最佳条件为:NH_4Cl 200g/L、HCl 1mol/L、温度60℃、Sb浓度30~50g/L、Fe浓度3~8g/L,液固比5~10:1,阳极电流密度150~200A/m~2、通电量为锑的理论浸出电量+初始阳极液所含Fe~(2+)氧化为Fe~(3+)所需的理论电量。 3.完成了2.5m~3矿浆电解单槽扩大试验,试验表明,矿浆电解槽结构合理,各元素的浸出率分别为:Sb~97%、Ag~20%、Fe~20%、As~15%、S~15%。平均电耗1377kWh/t Sb,酸耗280kg/t矿。在阴极可以直接得到金属锑板,矿浆电解渣的洗水可以全部返回矿浆电解工序,不存在水膨胀问题。 4.完成了矿浆电解渣后续处理全流程工艺试验研究,包括矿浆电解渣碳铵转化、煤油热滤回收硫、萃取除铁等。研究表明,矿浆电解渣经碳铵转化—煤油热滤,可以直接得到含铅约50%、含硫小于16%的铅精矿和纯的单质硫产品。银不损失而被富集在铅精矿中,可以在火法炼沿时予以回收。萃取除铁实现了高酸物料的锑、铁分离,Fe~(3+)的脱除率为93.4%,Sb、As和Ag不被萃取,萃余液含铁小于30/L,可以返回矿浆电解工序。 总回收率:Sb 95%、Pb 95%、Ag 80%、S~60%。 5.首次采用在矿浆电解过程添加KI控制矿物中银的浸出,抑制银的分散,银浸出率小于20%。 二、通过对相关问题的基础理论研究,丰富了矿浆电解的基础理论。 1.在热力学研究方面,测定了SbCl_3、PbCl_2、AgCl在HCl—NH_4Cl溶液中溶解度,该体系具有锑溶解度高,铅溶解度低的特点,而且在保证锑溶解度的情况下大大降低了HCl的浓度。 2.通过对电极极化曲线的测定,矿浆电解渣的矿物学分析,并借助于相应的试验,研究了复杂锑铅矿的浸出机理。锑铅矿的浸出是一个复杂的过程,锑铅矿可 以通过络合酸溶、化学氧化和阳极氧化三种途径被浸出c矿浆电解试验条件下,阳 . 极上发生的主要反应是二价铁离于的氧化反应,脆硫锑铅矿的氧化是山三价铁离子 完成。矿浆电解过程中,自始至终也存在着脆硫锑铅矿和石墨阳极的亘接碰撞接触 氧化c借助于对脆硫锑铅矿浸出过程渣样的物柏分析,脆硫锑铅矿的阳极氧化浸出 主要是通过反应: Sb6pb4FCS14+28FC3”=6**3”十 4pbZ”十勺gFCZ”上 14SO 来实现的。同时也存在着脆硫锑铅矿与阳极的直接碰壁接触氧化: Sb6pb4FCS14一二SC = 6Sb3”十 4pbZ-+ FCZ,+ 1450 3.电极过程动力学研究表明,门在60~110。。八,之问,h卜阳极氧化过程受中化 学反士 扑制;刃1今10O~180 11〕、之问,Pe二邓时K氧化三 程属千 合反} 控制;门在 lA门~1勺门,,,。十mIW 厂/川们力Z苟仆上f$5牙>广a丁)主牛〔D_ _IOU~二二Ulll\人D:U,厂口】‘H厂义于LH二L土1上二之丁 门人IXi巾J。 4.试验条件下,在矿浆电解的阴极还原过程中,u极发生的主要是Sbh的还 原反应,HZ的析出反应不会发生。阴极液中如果有 F/飞存在,F*呐阴极还原不 可避免,但在电荷传输中所占份额很小。铅在阴极的析出可以忽略,矿浆电解可以 实现锑的选择性提取。只有在溶液中锑含量极低的情况卜 铅才有呵能在阴极析 出,此时的憎电工也将人人提高。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TF81

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