锑冶炼厂工艺设计标准 GB51445-2021
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7.4 矿浆电解工艺

7.4.1  矿浆电解宜采用盐酸和三氯化铁或氯化亚铁溶液体系。

7.4.2  原料含锑宜大于20%。

7.4.3  浸出工序技术参数应符合下列规定:

    1  原料粒度宜小于0.15mm;

    2  液固比宜为10:1~15:1;

    3  阳极液酸度宜为2.0mol/L~3.0mol/L,阴极补液锑离子浓度宜为40g/L~60g/L,三价铁离子浓度应小于1g/L;

    4  反应温度宜为50℃~60℃;

    5  反应时间宜大于4h。

7.4.4  浆化工序技术参数应符合下列规定:

    1  调浆液固比宜为4:1~6:1;

    2  浆化工序宜采用机械搅拌方式。

7.4.5  电解工序技术参数应符合下列规定:

    1  电流密度宜为200A/m²,槽电压宜为2.0V~3.0V;

    2  矿浆流量宜为0.4m³/h~1.0m³/h;

    3  单槽阴极补液流量宜为0.3m³/h~0.6m³/h;

    4  浸出渣含锑宜小于2%;

    5  阴极锑含锑宜大于95%。

7.4.6  开路除铁工序技术参数应符合下列规定:

    1  溶液中铁离子浓度大于10g/L时,宜进行开路除铁;

    2  溶液预处理至酸碱度宜为0~1,再进行置换;

    3  置换温度宜为40℃~50℃;

    4  置换时间宜为4h~8h;

    5  置换后,应处理回收溶液中的铁。

条文说明

7.4.1  矿浆电解工艺生产金属锑是在盐酸-氯化铁体系中,主要利用阳极反应浸出硫化锑矿中的锑,利用阴极反应生产金属锑的工艺。在浸出过程中,锑精矿中的大部分硫被氧化为元素硫进入浸出渣,大部分砷、铅、铜等杂质及金、银等贵金属均留在渣中,锑形成可溶性氯化物进入溶液,从而实现锑与杂质以及其他贵金属的初步分离。采用盐酸-氯化铁体系,氯化铁的作用相当于催化剂和反应媒介,锑的浸出和电积同时在电解槽内完成。

    矿浆电解工艺处理硫化锑矿的主要流程为:浸出-浆化-电解-压滤,根据铁的累积情况进行开路除铁。

7.4.3  浸出工序主要为了生成合格的阴极补液,并浸出反应原料中的小部分锑。浸出过程的主要影响因素为浸出液固比、溶液酸度、浸出温度、浸出时间、搅拌强度等。

    2  本款规定了浸出液固比。浸出液固比是指电解后阳极液的体积与原矿的重量之比,液固比和阴极补液的用量密切相关,也和原料锑的百分含量相关。单次浸出液固比一般为10:1~15:1。

    3  本款规定了浸出酸度。在浸出反应中,盐酸的主要作用是防止氯化锑水解、增大锑的溶解度,并起到一定的浸出作用。氯化锑在酸度较低的情况下立即发生水解,因此浸出时应保持较高的酸度,但盐酸浓度太大,对后续处理工序和整体设备影响较大,所以生产中浸出酸度一般控制在2.0mol/L~3.0mol/L。

    4  本款规定了浸出温度。温度对浸出反应影响最大,温度升高,浸出率明显提高,反应速度显著加快,但温度过高,盐酸易挥发,且增加防腐及操作难度。本工艺中,温度一般为50℃~60℃,浸出率约为20%。

7.4.4  浆化工序主要进行调浆作业,以保证进料的稳定。

    1  根据相关企业生产实践,调浆液固比为4:1~6:1时矿浆流动性好;

    2  矿浆进料时宜进行机械搅拌,保证进料稳定均匀。

7.4.5  电解工序是矿浆在电解槽中进行锑的浸出(阳极),阴极补液补入阴极隔膜袋内进行金属锑的生产(阴极)的过程。

    电解工序主要根据日产锑量计算处理量和矿浆流量,根据阴极补液锑离子浓度下降值计算阴极补液流量,再根据阴极补液量计算预浸所需的溶液量。

    1  电流密度过低、过高都会影响电流效率,槽电压过高会降低电流效率,同时使杂质析出,导致阴极锑品位降低;

    2  矿浆流量值可通过计算得出;

    3  单槽阴极补液流量值可通过计算得出;

    4  通过调节电流和控制原料进料,确保锑的浸出率和回收率。

7.4.6  在矿浆电解工艺中,随着锑的浸出,矿物中的铁也会部分浸出,从而在溶液中累积,当溶液中铁离子浓度大于10g/L时需进行除铁处理。

    2  溶液中酸度过高,会消耗大量的金属铁,当溶液酸碱度大于1时,锑开始水解,故将溶液预处理至酸碱度为0~1时再进行置换,则效果佳且铁粉用量少,铁粉用量根据溶液中的锑、三价铁离子和酸的量来计算;

    3  置换过程放热,控制置换温度为40℃左右时,可以保障电解时最佳温度为50℃~60℃;

    4  根据相关企业生产实践,置换时间为4h~8h。

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