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盐浸法处理氧化铋渣

2019-03-05   
处理氧化铋渣,常选用硫酸加食盐浸出,其工艺流程如图1所示。

图1  氧化铋渣盐浸法工艺流程图
从图1可见,氧化铋渣的盐浸法(混酸浸出)包含混酸二次浸出、中和水解等工序,产出之BiOCl,可经火法还原为粗铋;也可用重溶、铁屑置换,产出海绵铋,碱熔后铸成粗铋。
一、浸出
硫酸加食盐混酸浸出本质上是一种氯盐浸出,即用含有NaCl的硫酸溶液浸出氧化铋渣,使铋呈氯化物溶出。NaCl参加后有两方面效果:一是作为添加剂,带入和添加溶液中氯离子浓度,进步被提取金属在溶液中的溶解度;一是作为氧化剂,参加反响将被提取金属溶解。
氧化铋渣中铋以Bi2O3状况存在,在浸出中按下式反响:
 
这个反响本质是借助于BiOCl从中转化而完结的。所以上反响分两步进行:
 
氧化铋在混酸中的溶解曲线如图2所示。

图2  Bi2O3在H2SO4-NaCl溶液中溶解曲线
从图2可见,当H2SO4为1N,NaCl浓度大于100克/升吋,铋的溶解兴旺20克/升。
依据物相分析得知,氧化铋渣中的铅以PbO状况存在,浸出中以PbCl2形状溶入溶液中,跟着溶液中NaCl浓度的添加,PbCl2在溶液中的溶解度增大。表1展示出这种联系。
PbO溶于混酸的反响如下:
  
表1  PbCl2在食盐溶液中的溶解度

当溶液中有很多NaCl存在时:

溶液中一起还存在很多的硫酸根,所以氧化铅能够生成硫酸铅:

尽管PbSO4的溶度积比氯化铅的溶度积更小,可是生成的硫酸铅又进一步参加反响:

所以PbCl2是铅浸出的终究产品。
氧化铋渣中的铜以CuO与Cu2O状况存在,浸出时,一部分生成硫酸铜,一部分生成:
  
当向溶液鼓入空气时,因为空气的氧化效果,可加快Cu2O的
溶解,进步铜的浸出率:

氧化铋渣中的银以金属银状况存在,浸出时一部分构成氯化银。
经过浸出,铋、铜进入溶液,便于别离收回。铅与银虽部分被浸出,但当浸出结尾因为浸出液酸度下降,液温下降时,氯化铅与氯化银又从头结晶沉积,经过处理结晶、浸出渣而收回。
技能条件与目标:
浸出液组成:H2SO4 250升、NaCl 300千克、氧化铋渣500千克;液固比(4~5)∶1;浸出时刻2小时;浸出温度95℃。
铋浸出率高于95%:铜浸出率高于90%;浸出渣率40%左右;银入渣率高于90%;硫酸耗费为1250升/吨铋;食盐耗费1500千克/吨铋。
浸出设备:1500升带拌和机的珐琅反响釜四个,球磨机一台。
二、中和与水解
选用二段逆流浸出,从产出的二次浸出渣中收回银与铅;而将一次浸出液弄清一昼夜后,抽取上清液中和、水解,别离铜、铋,产出BiOCl,再从中收回铋;后液用铁屑置换,产出海绵铜,从中收回铜。
为了避免一次浸出液中分出硫酸铜结晶,有必要坚持浸出液含Cu2+低于60克∕升,为确保不发生铋的再沉积现象,浸出液的pH值应始终坚持低于1。
当浸出液含有高浓度的铜和铋时,不能用铁屑置换,不然会得到铜与铋的混合物。所以选用加碱和水稀释,以进步溶液的pH值,使铋呈BiOCl沉积别离。
选用加Na2CO3或NaOH以升高溶液的pH值,当pH值从0.6升至1.8时,溶液中铋离子浓度明显下降,pH值与溶液含铋离子浓度联系如表2。
表2  浸出液终究pH值对残Bi3+的影响

当pH 1.8时,溶液含铋小于50毫克/升,尽管铋含量很低,但对下工序从溶液中置换铜影响很大。为了确保海绵铜含铋低于0.04%,当溶液中含铜为25克/升时,有必要使含铋量小于10毫克/升,所以有必要将浸出液终究pH值进步2.3以上。
水解最好分两步进行:第一步用碱液将pH值调至1.5;第二步将溶液体积用水稀释两倍,使pH值上升至2.3。中和与水解次第不能倒置,避免BiOCl被污染。水解反响为:

氯氧化铋被污染主要是因为部分规模pH值偏高引起氢氧化铁沉积。若终究用碱调pH值,杂质铁含量有时达2%;而终究选用水稀释时,即便进步pH值至3,也无铁离子水解沉积。水解能使溶液中99.6%以上的铋沉积,产出易于弄清与过滤的颗粒较粗的BiOCl。
技能条件与目标:
中和:用30% NaOH溶液或40% Na2CO3溶液中和一次浸出液至pH 1.5。
稀释:用两倍体积水稀释,使溶液pH值由1.5进步至2.3。
常温操作,水解后溶液弄清一昼夜。
碱耗由一次浸出液终酸断定。铋水解收回率高于98%;BiOCl含铋量大于70%。
水解设备:质料为钢槽衬腔。其间碱液槽容量2米3,尺度φ1200、H2000毫米;水解槽容积10米2,尺度φ2000、H3500毫米。
三、置换
水解沉铋后液参加铁屑置换铜:

技能条件及目标:
置换温度95℃,加温拌和至溶液通明不显蓝色为结尾。
铁屑耗量为理论量1.5~2倍;置换铜收回率高于95%。
置换设备:因为置换周期短,选用带拌和的1500升珐琅反响釜两个,蒸汽夹套加温,每批结尾后中止拌和,弄清别离,排放上清液,再注入沉铋后液,开动拌和,先使用海绵铜中搀杂的铁屑置换,然后参加新铁屑,直至沉铋后液分批置换结束,再放出铜渣沥干,作为收回铜的质料。

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