低品位多金屬鉛銻硫化礦中濕法提取銻工藝研究

趙增兵

（青海省化工設計研究院有限公司，青海西寧 810008）

中國銻礦資源居世界首位，中國是世界上銻的主要生產國和出口國，銻的地質儲量占世界第一位。中國銻礦主要分布在廣西和湖南，銻儲量約占全國的41.3%；其次為云南、貴州、甘肅、廣東、青海、西藏等省區［1］。青海省已探明儲量超過80萬t，格爾木及周邊地區有豐富的銻資源；阿爾金山南坡龍尾溝地區發現銻礦，與銅鈷金共生；德令哈烏蘭達板地區也發現銻礦。格爾木市與西藏相鄰的東大灘地區和西藏地區緊鄰青海省的安多縣也發現了銻礦。銻總是和別的礦物一起共生，在銻的礦產資源中，多金屬鉛銻硫化礦是最重要的銻礦資源之一，在中國銻資源中具有舉足輕重的地位，其綜合價值較高，但往往也比較難開發利用［2］。國內外濕法浸取銻工藝采用的浸取劑主要有：硫化鈉、氯化鐵、五氯化銻等。硫化鈉作為浸取劑時，浸出液體系中所含的Sb、S、Na 3個組分在水溶液中可以形成多種復雜的絡合離子， 如 SbS2-、、、、、SbSO-、SbSO2-、SbO+、SbO2-、、等，影響銻的浸取效果，并且浸取劑用量較大且回收困難［3］。氯化鐵-鹽酸體系浸取時，會增加Fe3+的濃度，給溶液的凈化帶來麻煩，尤其是本項目所用礦中含有大量的鐵，很可能進入產品而影響銻白的純度和白度［4-5］。五氯化銻作為浸取劑時生產成本較高。筆者采用氯氣作為浸取劑提取低品位復雜鉛銻礦中的銻，既同時兼顧了五氯化銻作為浸取劑的優點，又不引進金屬雜質離子，浸取率較高。

1 實驗方法

1.1 銻礦成分

采用格爾木地區的復雜多金屬鉛銻硫化物礦，呈灰黑色，經粉碎機粉碎至75 μm。銻、鉛、二氧化硅的含量通過容量法測定，其他元素的含量在青海省巖礦測試應用研究所用ICP-MS測定，大部分化學成分測定結果見表1。

表1 原礦的化學成分分析 %

1.2 實驗過程及原理

將75 μm多金屬鉛銻硫化物礦粉加入四口圓底燒瓶中，加入一定比例的蒸餾水攪拌，氯氣通到燒瓶的底部并回流冷凝，觀察溫度計度數并記錄溫度和通氯氣的量。反應一段時間后冷卻至室溫過濾，濾液為茶紅色，濾餅經稀鹽酸洗滌，測定濾液和濾餅中銻的含量，計算浸取率。實驗過程中主要發生的化學反應為：

2 提取工藝條件優化

在前期探索實驗的基礎上設計4因素3水平的正交實驗對礦粉浸取效果進行條件優化，實驗安排及結果如表2所示。

表2 正交實驗方案設計與結果

由表2可知，影響銻浸取效果的顯著性因素順序為浸取溫度＞浸取時間＞通氯氣量＞固液質量體積比（簡稱固液比），浸取溫度對銻浸取率影響最顯著，銻浸取效果為反應控制。固液比（g/mL）為1/5、通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h時，銻的浸取效果最好。而固液比（g/mL）在1/4時與1/5時浸取率相差很小，最優條件為：通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h、固液比（g/mL）為1/4。在最佳條件下銻的浸取率為99.5%。

雖然一次浸取銻的浸取率比較高，但是由于礦中銻含量較低，浸取液中銻的濃度較低，會為后續工作的開展帶來很多不變。由于通入氯氣的量是過量的，浸取液中存在的Sb5+和Fe3+又具有氧化性，本身可作為浸取劑使用，將浸取液循環使用，減少廢液排放量。在最佳實驗條件下循環實驗結果如表3所示。

表3 氯氣浸取銻的循環實驗效果

由表3可知，浸取液循環使用4次，對浸取率幾乎沒有影響，液體中銻的濃度有所增加，且浸取渣有所增多，說明隨著銻濃度的提高，雜質進入固相的量有所增加，浸取液化學成分相對簡單些，這對于銻白的生成有一定好處。浸取液中一部分Sb3+會轉化為Sb5+，一部分Fe2+會轉化為Fe3+，也同時減少了氯氣的用量。

3 結論

通過研究氯化濕法浸取低品位多金屬鉛銻硫化礦工藝，得到提取銻最佳工藝條件：通氯氣的量為理論量的1.2倍、溫度為90℃、浸取時間為4 h、固液比（g/mL）為1/4。最佳工藝條件下，銻的浸取率為99.5%，浸取液循環使用4次后銻浸取率無明顯變化。該工藝能夠解決復雜多金屬鉛銻硫化礦通過選礦不能解決的多金屬分離問題，在氯化浸取過程中很好地實現了銻鉛的分離，礦產資源的利用程度大大提高，有利于資源綜合開發利用和環境保護。

［1］樊立峰，謝剛，楊大錦，等.從銻氧粉中提取銻、砷、鉛的可行性工藝方案［J］.云南冶金，2006，35（4）：33-35.

［2］阮越中，李寧，韋秀龍，等.氯化—干餾—水解法處理鉛銻多金屬硫化礦制取零級銻白［J］.有色金屬：冶煉部分，1993（5）：8-10.

［3］謝兆鳳，楊天足，劉偉鋒，等.脆硫鉛銻礦堿性熔煉渣的綜合利用工藝研究［J］.礦冶工程，2010，30（3）：77-81.

［4］何靜，唐朝波，唐謨堂，等.一種鉍或銻濕法清潔冶金方法：中國，101775619［P］.2010-07-14.

［5］鐘啟愚，列醒泉，林世英，等.硫化銻礦“氯化—水解法”制取銻白：中國， 85107329［P］.1986-07-09.