低品位含硒物料加壓浸出生產(chǎn)實踐

曾曉冬

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

硒是一種稀散金屬元素，主要是從有色金屬冶煉過程的副產(chǎn)品中綜合回收，因而硒的產(chǎn)量很低。硒主要應(yīng)用于半導(dǎo)體材料和光學(xué)材料領(lǐng)域［1-2］。

現(xiàn)有品位在45%左右成分復(fù)雜的硒物料，該物料直接作為原料生產(chǎn)二氧化硒或硒粉，由于雜質(zhì)含量高、且部分硒以金屬間化合物形式存在，硒難以與雜質(zhì)有效分離，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、成本高，同時難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

這類硒物料需經(jīng)精煉除雜后方可進(jìn)入硒粉、二氧化硒產(chǎn)品生產(chǎn)線。傳統(tǒng)精煉工藝是用硝酸或氯酸鈉等強(qiáng)氧化劑氧化，使其氧化成亞硒酸，凈化除雜后，用液態(tài)二氧化硫或亞鈉還原溶液，得到硒粉。由于在溶解過程中使用硝酸或氯酸鈉，產(chǎn)生的二氧化氮或氯氣煙害較大，粗硒中金銀損失較大［3-4］。

加壓浸出作為一種清潔的濕法強(qiáng)化冶金新技術(shù)，具有浸取高效﹑流程短﹑無污染等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜難處理物料浸出方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文重點(diǎn)介紹低品位含硒物料的加壓浸出生產(chǎn)實踐［5-6］。

2 原料

硒物料典型化學(xué)成份見表1。

表1 硒物料典型化學(xué)成份/%

物料經(jīng)XRD 檢測，無法探明物料中硒的賦存形態(tài)。

3 原理及工藝流程

針對硒物料雜質(zhì)成分的特點(diǎn)，選擇硫酸介質(zhì)下脫除銅等雜質(zhì)，同時少量硒也酸浸進(jìn)入溶液，為減少硒損失，可采用亞鈉加以還原沉硒。

將預(yù)處理渣配以燒堿投入攪拌槽，攪拌漿化后泵至10m3立式反應(yīng)釜。密閉反應(yīng)釜，升溫，鼓入壓縮空氣至釜內(nèi)，反應(yīng)釜內(nèi)主要發(fā)生化學(xué)反應(yīng):

其中，M 為重金屬元素。

浸出液加入硫酸調(diào)節(jié)溶液酸度以提高溶液電極電位，再通二氧化硫進(jìn)行還原:

圖1 含硒物料處理工藝流程

4 生產(chǎn)實踐

本文主要是在小型實驗研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的工業(yè)試驗，試驗條件主要采取小型實驗最優(yōu)條件進(jìn)行。

4.1 濕法預(yù)處理

濕法預(yù)處理工藝條件:溫度80～85℃、液固比6∶1、攪拌時間4h，控制終點(diǎn)酸度5g/L、10g/L，考察終點(diǎn)酸度對預(yù)處理的影響。預(yù)處理液化學(xué)成分、預(yù)處理渣化學(xué)成分分別見表2、表3。

表2 預(yù)處理液化學(xué)成分/(mg/L)

由表2 知，酸度上升，預(yù)處理液中各金屬元素含量均有所增加，其中溶液中硒、銅、金、銻含量大幅度上升。酸度增加，預(yù)處理雜質(zhì)的脫除效果更好，但同時硒的損失也增加。為盡可能脫除雜質(zhì)，終點(diǎn)酸度保持10g/L 左右。

由表3 知，預(yù)處理液酸度增加，預(yù)處理渣銅含量大幅度下降，金、銀、銻、鐵均有所下降，硒品位增加。

預(yù)處理液硒含量1360mg/L、銅含量8.12g/L，可采用亞鈉進(jìn)行還原沉硒，還原后液硒低于50mg/L，而還原渣硒含量40.36%、銅含量42.33%，再進(jìn)行硒銅分離回收其中硒。

4.2 加壓浸出

加壓浸出工藝條件:浸出壓力1MPa、空氣流量220m3/min、液固比9∶1、初始堿度100g/L、浸出時間5h，重點(diǎn)考察反應(yīng)溫度對浸出效果的影響。

反應(yīng)釜通過蒸汽盤管加熱，升溫至130℃，停蒸汽，利用冷卻水控制反應(yīng)溫度分別在135～140℃和125～130℃和115～120℃間進(jìn)行浸出。為減少硒揮發(fā)損失，反應(yīng)釜尾氣需經(jīng)堿液吸收，方可進(jìn)入除害塔。

表4 反應(yīng)溫度對加壓浸出效果的影響

反應(yīng)溫度控制135～140℃，浸出過程中發(fā)現(xiàn)尾氣雖經(jīng)堿液吸收，但仍可見淡淡白煙冒出。從表4可見，在135～140℃下釜內(nèi)部分硒直接揮發(fā)進(jìn)入氣相，并隨廢氣從釜內(nèi)排出，這導(dǎo)致硒液計浸出率和加壓浸出過程中硒回收率較低;反應(yīng)溫度為115～120℃，硒液計浸出率較低，主要是重金屬硒化物未全部浸出，從而導(dǎo)致浸出渣含硒偏高。

因此，反應(yīng)溫度選擇125～130℃。

表5、表6 是最優(yōu)加壓浸出工藝條件下，批量生產(chǎn)實踐投入產(chǎn)出情況。

表5 加壓浸出工業(yè)生產(chǎn)投入情況

表6 加壓浸出工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出情況

由表5、表6 可知，浸出渣硒含量加權(quán)平均值為6.09%，硒液計浸出率為90.35%，加壓浸出過程硒回收率為93.02%。浸出渣金含量加權(quán)平均值為4423 g/t，較含硒物料金含量(772 g/t)富集了5.7倍;浸出渣銀含量加權(quán)平均值為6.80%，較含硒物料銀含量(1.724%)富集了4.0 倍。浸出渣可返反應(yīng)釜進(jìn)行二次加壓浸出，硒含量可降至1%左右，金銀可得到進(jìn)一步富集。

4.3 硒粉還原

浸出液加入硫酸調(diào)節(jié)溶液酸度，控制硫酸濃度40 g/L、溫度85℃，通入二氧化硫進(jìn)行還原，得到的還原硒粉經(jīng)水強(qiáng)化洗滌后主品位可達(dá)到91.20%。還原硒粉成分見表7。

表7 還原硒粉成分/%

5 結(jié)論

(1)含硒物料經(jīng)濕法預(yù)處理，可有效脫除雜質(zhì)，富集硒。控制終點(diǎn)酸度10g/L，預(yù)處理渣硒含量由43.84%增加至65.83%;雜質(zhì)元素銅、鐵、鉛、錫、銻分別由5.25%、1.47%、3.19%、0.54%、1.12%降低至0.67%、0.78%、2.65%、0.43%、0.65%。

(2)加壓浸出過程中反應(yīng)溫度控制在125～130℃，浸出壓力1MPa，浸出渣含硒降至6.09%，硒液計浸出率90.35%，硒回收率93.02%。浸出渣金含量為4423 g/t，較含硒物料金含量(772 g/t)富集了5.7 倍;銀含量為6.80%，較含硒物料銀含量(1.724%)富集了4.0 倍。

(3)控制浸出液硫酸濃度40 g/L、溫度85℃，通入二氧化硫進(jìn)行還原，得到的還原硒粉經(jīng)水強(qiáng)化洗滌后主品位可達(dá)到91.20%。

［1］韓漢民.高純硒的制備［J］.江蘇化工，1993，21(4):36 -38.

［2］王紅艷，張莉，張勝義，等.納米硒的制備及表征［J］.淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報，2004，25(3):36 -39.

［3］周令治.稀散金屬冶金［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1988.

［4］蔡世兵.從高品位硒、碲廢料中分離回收硒和碲［J］.濕法冶金，2008，27(1):35 -37.

［5］徐志峰，嚴(yán)康，李強(qiáng)，等.復(fù)雜硫化銅精礦加壓浸出動力學(xué)［J］.有色金屬，2010，62(4):76 -82.

［6］徐志峰，聶華平，李強(qiáng)，等.高銅高砷煙灰加壓浸出工藝［J］.中國有色金屬學(xué)報，2008，18(1):59 -64.