真空蒸馏铅阳极泥制备粗锑的研究
采用高锑铅阳极泥为原料,对其真空蒸馏制备粗锑的原理和工艺进行探讨,理论和实验均证实了该方法的可行性。试验结果表明:系统压力5~10 Pa,蒸馏时间60 min,一次蒸馏温度在923~1143 K范围内均可得到含Sb量大于84%的粗锑。Sb,Pb的脱除率随蒸馏时间的延长而增大。X射线衍射仪研究表明冷凝物中Sb为单质态Sb,其纯度受Pb,Bi,As含量影响较大。将一次蒸馏冷凝物分别在温度为873,773 K真空蒸馏分离Pb,Bi,As后可获得纯度为95.2%的粗锑。此工艺流程短,操作简单,无污染,符合冶金工业清洁生产的发展需求。
关键词：铅阳极泥;真空蒸馏;分离;粗锑
锑( Sb) 是三种常用化工金属材料( 铋, 锑, 锂) 之一, 广泛应用于合金制造、军工、化工颜料、搪瓷玻璃、半导体、阻燃剂制备等领域[ 1- 3] 。中国是世界上锑资源最丰富的国家, 锑矿主要有辉锑矿和脆硫锑铅矿。含Sb, Pb, Zn, Cu, Bi, Cr, Ag, In 等多种金属的脆硫铅锑矿精矿是中国锑储量超过单一辉锑矿的复杂锑矿, 其在锑冶金中的应用越来越广泛[4-5] 。现行的脆硫铅锑矿精矿冶炼工艺多数采用烧结脱硫) ) ) 鼓风炉还原熔炼法, 此法在生产过程中产出的底铅经电解后得到电铅和高锑铅阳极泥[6-7] 。目前国内外对于这类阳极泥普遍采用火法处理[8], 其工艺一般包括预处理除Se,Te, Cu, 再依次经过还原熔炼, 氧化精炼, 电解分银, 电解分金工序综合回收Ag, Sb 等有价金属。其中Sb 以氧化物形态挥发进入烟气而被分离。该法对原料适应性强、处理能力大, 但银回收率低, Sb, Bi , Pb, As 综合回收程度差,Pb,As 烟害污染环境, 能耗高、劳动条件恶劣。为此, 许多研究者进行了新工艺技术的研究。聂晓军等[9] 提出低温空气预氧化、氯化浸出、亚硫酸钠浸银) ) ) 甲醛还原提银、浸出液水解制取立方锑白的湿法处理工艺, 综合回收伴生金属。但此工艺在制备锑白过程中排放大量的废酸废水, 回收处理困难。唐谟堂等[10] 采用AC 法处理高锑低银类铅阳极泥,氯化浸出分离贵贱金属, 虽然一定程度上提高了银回收率和解决环境污染问题, 但含贱金属的浸出液干馏获得纯SbCl3 的连续性问题未被解决。为了获得纯度较高的元素锑、简化工艺流程、提高金属回收率、减少环境污染[11] , 本文对含锑量较高的阳极泥真空蒸馏直接获得金属Sb 的新工艺进行了实验研究。工艺流程如图1 所示。
图1 高锑铅阳极泥真空蒸馏工艺流程
结论
(1) 利用高锑铅阳极泥真空蒸馏直接获取粗Sb在理论和工艺的角度是可行的, 工艺简单, 无废水、废气产生, 符合冶金工业清洁生产的发展需求。
(2) 系统压力为5~ 10 Pa, 蒸馏温度低于1143K, 一次蒸馏该铅阳极泥后冷凝物中Sb 含量均大于84% , 且随蒸馏温度的降低而增大。Pb 含量则随温度升高而增大, 残留物中Ag 含量富集了近三倍。
(3) Sb 的脱除率随着蒸馏时间的延长而增加,温度为1028 K, 蒸馏时间为60 min 时, Sb 脱除率接近80% 。Pb 的脱除率随蒸馏时间延长而增大。
(4) 冷凝物中的Sb 以单质Sb 形态存在, 其纯度受As, Bi, Pb 的含量影响较大。经三次真空蒸馏后,可获得含锑量为9512% 的粗Sb, 所得粗Sb 可跟据实际需要进一步精炼提纯。
Abstract: A novel technique was developed to extract crude antimony from the lead anode slime by vacuum distillation.The impacts of the distillation conditions on the Sb extraction were evaluated.The results show that under the favorable conditions,highly pure Sb can be extracted with advantages over conventional techniques,including simple operation and environmental friendliness.For instance,at a pressure of 5～10 Pa,a temperature of 923～1143 K,over 84% pure crude Sb could be extracted after distilled for 60 min.As the distillation time increased,the removal rate of Sb and Pb decreased.X-ray diffraction analysis show that the Sb element dominates in the condensate,with As great majority of,Pb,and Bi as the major impurities.After the Sb condensate was further distilled at 773 and 873 K,respectively,and the great majority of Pb,Bi and As impurities was removed,the purity of the crude Sb could be as high as 95.2%.
Keywords: Lead anode slime,Vacuum distillation,Separation,Crude antimony
基金项目: 云南省基金项目(2010ZC061,2010CI009)
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