CN111534688B - 一种砷菱铅矾的电化学处理方法 - Google Patents

一种砷菱铅矾的电化学处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111534688B
CN111534688B CN202010480706.8A CN202010480706A CN111534688B CN 111534688 B CN111534688 B CN 111534688B CN 202010480706 A CN202010480706 A CN 202010480706A CN 111534688 B CN111534688 B CN 111534688B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arsenopyrite
electrolyte
anode
lead
electrochemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010480706.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111534688A (zh
Inventor
康金星
宋磊
王鑫
于传兵
郭素红
王传龙
刘志国
王亚运
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China ENFI Engineering Corp
Original Assignee
China ENFI Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China ENFI Engineering Corp filed Critical China ENFI Engineering Corp
Priority to CN202010480706.8A priority Critical patent/CN111534688B/zh
Publication of CN111534688A publication Critical patent/CN111534688A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111534688B publication Critical patent/CN111534688B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/045—Leaching using electrochemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B13/00—Obtaining lead
    • C22B13/04—Obtaining lead by wet processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C22B3/065—Nitric acids or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C22B3/10—Hydrochloric acid, other halogenated acids or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B30/00—Obtaining antimony, arsenic or bismuth
    • C22B30/04—Obtaining arsenic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/18—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/20—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of noble metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种砷菱铅矾的电化学处理方法，包括：a将砷菱铅矾与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭；b向阴阳极间输入电压，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，铅在活性炭上沉积；c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性碳电沉积铅产物与电解液分别过滤分离回收。本发明的砷菱铅矾的电化学处理方法，能够充分回收利用砷菱铅矾中的铅，铅与砷分离效率高，无污染、工艺简单，并且能耗低。

Description

一种砷菱铅矾的电化学处理方法
技术领域
本发明属于砷菱铅矾的湿法冶金技术领域，具体涉及一种砷菱铅矾的电化学处理方法。
背景技术
砷菱铅矾是一种硫砷酸盐矿物，标准化学式为PbFe3[AsO4][SO4](OH)6，理论铅含量为29.1％，砷含量为10.5％，见于某些高砷多金属氧化矿或硫化矿床的氧化带中，也作为有害杂质分布在某些铁帽型褐铁矿中，或可能作为有害物质存在于一些物料电化学加工过程中。上世纪90年代末国内开始有了关于砷菱铅矾研究的报道，但研究内容大多局限于成因矿物学及其地质意义。已报道砷菱铅矾的矿物性质表明，矿物中铅与砷关系十分密切，其矿物结晶度较差，呈细脉状、网脉状、浸染状等结构，与其他矿物关系紧密。如福建某铁品位为46.10％铁帽型褐铁矿，矿石中铅和砷的含量分别高达2.54％和1.99％，铁精矿中铅和砷含量直接影响矿石的合理开发。又如皖南南陵吕山地区含金的氧化矿石，砷菱铅矾矿物含量高达50％。相对于国内，国外砷菱铅矾的分布相对较多，如伊朗西北部Anbouran氧化铅锌矿床中铅矿物主要为白铅矿、砷铅矿和砷菱铅矾，中国黄金在非洲刚果(布)开发的索瑞米铜铅锌多金属项目中就有部分高砷菱铅矾含量的铅资源。这些资源的合理开发利用过程，都面临着砷和铅分离及处置问题。
砷菱铅矾存在于某些多金属氧化矿或硫化矿的氧化带中，其含有较高的铅，是铅的重要潜在资源；但因其同时砷含量高，回收利用需同时恰当处置含砷组分。目前，针对砷菱铅矾的加工利用工艺报道极少，开采出的高品位含砷菱铅矾物料基本处于堆存，或低品位伴生的作为难处理组分影响着其他精矿产品的质量，均未对其进行合理利用或分离。
砷菱铅矾选矿富集回收难度系数大，因其表面易水化，可浮性差，硫化浮选困难，尤其是浮选过程受金属离子影响非常显著，如极少量Fe3+明显恶化浮选；另外，砷菱铅矾的比重与磁化系数与褐铁矿相似，通常难以采用物理方法将其从某些铁精矿中分离。
从高含量或富集后的砷菱铅矾中回收铅，仍需采用湿法或火法的方式处理回收铅。
火法处理砷菱铅矾时，通常添加还原剂将含砷物料还原为As2O3后挥发收集为白砷，但白砷市场小，其面对的问题有1)焙烧产出的含砷烟气带来的环境压力非常大；2)焙烧后As仍有部分残留在渣相中，难以充分处理；3)由于该类矿物焙烧过程中优先脱除较多的OH-，处理能耗会非常高；4)火法处理固定投资成本相对要大。
某些含有铅与砷的物料湿法分离过程中，多是采用碱性溶液将砷以碱砷酸盐溶解于溶液中，如氢氧化钠溶浸体系使砷以***溶解，而铅残留在渣相中，但对于砷菱铅矾而言，由于采用碱处理难以破坏分解氢氧化铁及铅矾组分，通常砷的溶浸效率低。
因此，急需开发一种能够从砷菱铅矾中有效回收铅的处理方法。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
从元素及化合物组成来看，砷菱铅矾表现为类似铅矾(PbSO4)、砷酸铁(FeAsO4)及氢氧化铁(Fe(OH)3)三者混合物的物化性质。目前，关于这三类物质的处理工艺的报道，在选矿富集、湿法冶炼及火法处理三个方面均有涉及，但均难应用在砷菱铅矾的回收上。
采用选矿富集方法时，由于砷菱铅矾自身表现出良好的水化特性，天然可浮性差，难被硫化，虽某些氧化矿物捕收能力较强的药剂，如水样羟肟酸对铅矾有一定的浮选能力，但砷菱铅矾浮选过程受pH、Pb2+、Fe3+等离子溶解状态影响十分显著，尤其对Fe2+/Fe3+离子的响应尤为强烈，相关技术如崔瑞等人的“金属离子对CSY捕收体系下铅矾可浮性的影响研究”和“Fe2+/Fe3+对水样羟肟酸捕收铅矾的影响”均指出少量的Fe3+即可强烈抑制铅矾的上浮。因而，采用浮选法富集砷菱铅矾难以达到理想效果。
通过火法分离砷菱铅矾中铅、铁、砷时，是通过添加还原剂将含砷物料还原为As2O3后挥发收集为白砷，但一方面焙烧产出的含砷烟气带来的环境压力大，且焙烧后As仍有部分残留在渣相中，处理不充分，另一方面由于该类矿物焙烧过程中优先脱除较多的OH-，处理能耗会非常高，此外，火法处理固定投资相对大。因此，火法处理该类矿物并不理想。
CN108570684A公开了一种含砷烟灰的电化学处理方法，采用氢氧化钠/氢氧化钾溶浸体系预先浸出含砷烟灰及铜物料中砷，得到可溶的砷酸钠产品，而铅及其他贵金属残留在渣中，得以湿法分离砷与铅；但砷菱铅矾中Fe(OH)3、PbSO4难以被碱腐蚀破坏，因而砷溶浸率不高，碱金属溶浸体系对于砷菱铅矾并不能很好地适用。某些酸性体系，如盐酸-氯化物体系，可将砷菱铅矾结构腐蚀破坏，从而使绝多数的铅与砷溶解为离子进入溶液，然后再进行砷与铅分离，但进入溶液中砷的固定问题仍是难点问题。众多研究表明，铁及其盐可用于含砷废水、废渣、废气固砷，是一类有效的稳定剂，采用铁盐和氧化剂虽中性条件下能将砷稳定固定为砷酸铁沉淀，但其在酸性条件下处理效果较差。
综上所述，发明人认为为获得合适的砷与铅浸出率，应采用酸性溶浸体系处理，将氢氧化铁分解破坏。但酸浸体系虽可获得良好的铅砷浸出率，但面临的难点问题是砷的稳定固化问题。因此，如何溶解砷菱铅矾、分离铅与砷、及稳定固化砷，是砷菱铅矾湿法开发利用的关键。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明第一个方面的实施例提出一种砷菱铅矾的电化学处理方法，能够充分回收利用砷菱铅矾中的铅，铅与砷分离效率高，无污染、工艺简单，并且能耗低。
根据本发明实施例的一种砷菱铅矾的电化学处理方法，包括：
a将砷菱铅矾与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭；
b向阴阳极间输入电压，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性碳电沉积铅产物与电解液分别过滤分离回收。
根据本发明第一个方面实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法的有益效果为：1、本发明实施例的方法中采用酸性电解质溶液对砷菱铅矾进行电化学处理，使砷菱铅矾中砷、铁、铅溶解浸出在溶液中，在阴极室内充填活性炭作为三维电极阴极及充当金属离子的吸附材料，铅以离子形式被酸溶解，选择性迁移至阴极后电沉积为铅金属被回收，铅回收率达到96.0％以上，砷在阳极室内充分浸出后，含砷阴离子选择性富集在阳极反应室内，与电解质溶液中高价阳离子共沉淀在阳极稳定固化，砷回收率达到99.5％以上；2、本发明实施例的方法可以大大提高含砷物料利用的生态相容性，砷在给料的阳极空间中实现浸出并同时同一步骤完成砷的稳定固化，含砷组分溶解浸出与沉淀固化同步进行，无需二次稳定固砷，铅的沉淀在填充活性炭颗粒的三维阴极中进行，铅的浸出及其在三维填充的阴极中的沉淀同一步骤中同时进行，提高了处理效率；3、本发明实施例的方法提高了砷菱铅矾中湿法提铅的效率，能够一次性处理大量砷菱铅矾物料，并且电解液经处理后可以多次循环使用，有效提高了工作效率、减少了能耗和提取时间；4、本发明实施例的方法工艺简单，维护、修理方便，易于实施。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述酸性电解液由盐酸或硝酸及其相应的含Al3+或Ca2+金属阳离子盐组成，所述酸性电解液pH为1～3，Al3+或Ca2+盐的质量百分含量为0.1％～10％。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述金属阳离子与砷菱铅矾中Fe的摩尔量之和与砷菱铅矾中As的摩尔比为1.5。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述酸性电解液与砷菱铅矾的液固比为0.5～10:1。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述阴极电位为：-0.6～-2.0V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为0.6～2.8V。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述阴极电位为：-1.2～-1.6V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为1.2～2V。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述阴极室与阳极室采用渗透膜、石墨毡或惰性筛网隔开。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述酸性电解液采用循环逆流方式，使所述酸性电解液由所述电化学反应装置阳极室流向三维活性炭阴极室，再由所述阴极室流出通过外部循环管路返回所述阳极室。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述砷菱铅矾选自原生砷菱铅矾矿石、含砷菱铅矾的物料或含砷的铅矾中的至少一种。
本发明第二个方面的实施例还提供了一种含砷菱铅矾的金矿的电化学处理方法，其中，包括：
a将金矿与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭，所述酸性电解液中盐酸浓度为0.1-0.2M，次氯酸铝质量浓度为3-6％，所述酸性电解液与金矿的液固比为3～5:1；
b向阴阳极间输入电压，所述阴极电位为：-1.6～-2.0V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为1.6～2.4V，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，金和铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性碳电沉积产物与电解液分别过滤分离回收。
根据本发明第二个方面的实施例含砷菱铅矾的金矿的电化学处理方法的有益效果为，能够在酸性环境下采用电化学方法使含有砷菱铅矾的金矿中砷、铁、铅、金溶解浸出在溶液中，铅、金以离子形式被酸溶解并定向沉积在阴极，砷在阳极室内充分浸出后、沉淀固化，铅回收率可达97.8％，金回收率可达99.8％，砷回收率达到99.8％。
附图说明
图1是本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法的工艺流程图；
图2是本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法的电化学反应原理示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的一种砷菱铅矾的电化学处理方法，包括：
a将砷菱铅矾与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭；
b向阴阳极间输入电压，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性碳电沉积铅产物与电解液分别过滤分离回收。
本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，在处理过程中阳极室发生的酸溶解反应为：
PbSO4·FeAsO4·Fe(OH)3(s)+3H+ (aq)→Pb2+ (aq)+SO4 2- (aq)+AsO4 3- (aq)+3Fe3+ (aq)+3H2O
阳极室内发生的砷稳定固化反应为：
Al3+(Fe3+,Ca2+)(aq)+AsO4 3- (aq)→Al(Fe3+,Ca2+)AsO4(s)↓
活性炭阴极吸附沉积铅的化学反应为：
Pb2++2e→Pb
电化学催化溶解反应是指，将砷和铅由含砷铅的固体化合物溶解为Pb2+及AsO4 3-离子态，便于在电场中迁移运动。
电化学沉积反应是指，含砷阴离子在阳极室内富集后与电解液中某些金属阳离子发生络合沉淀反应，所述金属阳离子优选为酸性电解液中的Al3+，Ca2+及物料自身溶解的Fe3 +，产生的沉淀为AlAsO4、Ca3(AsO4)2、FeAsO4；溶解的阳离子Pb2+在电场力作用下发生定向迁移，向活性炭阴极表面迁移运动，在活性炭表面富集的Pb2+在电场力作用下被电解为单质Pb而沉积在活性炭表面形成活性碳电沉积铅产物。
根据本发明第一个方面实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法的有益效果为：1、本发明实施例的方法中采用酸性电解质溶液对砷菱铅矾进行电化学处理，使砷菱铅矾中砷、铁、铅溶解浸出在溶液中，在阴极室内充填活性炭作为三维电极阴极及充当金属离子的吸附材料，铅以离子形式被酸溶解，选择性迁移至阴极后电沉积为铅金属被回收，铅回收率达到96.0％以上，砷在阳极室内充分浸出后，含砷阴离子选择性富集在阳极反应室内，与电解质溶液中高价阳离子共沉淀在阳极稳定固化，砷回收率达到99.5％以上；2、本发明实施例的方法可以大大提高含砷物料利用的生态相容性，砷在给料的阳极空间中实现浸出并同时同一步骤完成砷的稳定固化，含砷组分溶解浸出与沉淀固化同步进行，无需二次稳定固砷，铅的沉淀在填充活性炭颗粒的三维阴极中进行，铅的浸出及其在三维填充的阴极中的沉淀同一步骤中同时进行，提高了处理效率；3、本发明实施例的方法提高了砷菱铅矾中湿法提铅的效率，能够一次性处理大量砷菱铅矾物料，并且电解液经处理后可以多次循环使用，有效提高了工作效率、减少了能耗和提取时间；4、本发明实施例的方法工艺简单，维护、修理方便，易于实施。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述酸性电解液由盐酸或硝酸及其相应的含Al3+或Ca2+金属阳离子盐组成，所述酸性电解液pH为1～3，Al3+或Ca2+盐的质量百分含量为0.1％～10％。本发明实施例中，采用pH为1～3的盐酸或硝酸及其相应含Al3+、Ca2+金属阳离子的盐作为溶浸体系，即能高效酸溶解出铅离子并提高铅的迁移效率，又能有效使含砷阴离子在阳极固定含砷化合物，同时快速溶解分解氢氧化铁结构，实现了同时将含砷物相的高效稳定固化和铅的选择性分离提取。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述金属阳离子与砷菱铅矾中Fe的摩尔量之和与砷菱铅矾中As的摩尔比为1.5。本发明实施例中，优选了酸性电解质溶液中金属阳离子与砷阴离子的摩尔比，铅回收率可以达到98.9％，砷回收率可以达到99.8％。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤a中，所述酸性电解液与砷菱铅矾的液固比为0.5～10:1。本发明实施例中优选了酸性电解液与砷菱铅矾的液固比，提高了铅的提取率，使本发明的处理方法能够经济有效地对铅进行回收。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述阴极电位为：-0.6～-2.0V，优选为-1.2～-1.6V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为0.6～2.8V，优选为1.2～2V。本发明实施例中，向电化学反应装置中输入电压提供电化学反应驱动力，控制阴离子AsO4 -和阳离子Pb2+的富集区域，使阴离子AsO4 -在阳极富集到一定浓度后，与存在的Fe3+、Al3+或Ca2+发生沉淀反应，被选择性沉淀在阳极，通过输入电压能够控制铅离子的定向运动，Pb2+基于电势差驱动向阴极移动，被电解为Pb回收，并且本发明处理过程中可能产生的PbO、PbS、PbO2等均可被电解为Pb。本发明的实施例优选了阴极电位和电势差，在电解过程中如果电位太低，电压差过小，AsO4-将不能在阳极室内有效富集，无法将砷有效分离，严重影响分离效果，如果电位太高，电压差过大，阴极的H+也可能会发生电解问题，产生氢气，并且Fe3+也可能会发生电解，导致电解效果变差，铅和砷的回收率降低。需要说明的是，本发明实施例中的负号代表阴极电位。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述阴极室与阳极室采用渗透膜、石墨毡或惰性筛网隔开。本发明实施例中，将阴极室与阳极室隔开，有利于分别对阴极产物和阳极产物进行过滤处理，便于分离，提高工作效率。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述步骤b中，所述酸性电解液采用循环逆流方式，使所述酸性电解液由所述电化学反应装置阳极室流向三维活性炭阴极室，再由所述阴极室流出通过外部循环管路返回所述阳极室。本发明实施例中，酸性电解液采用循环逆流方式，循环逆流可以将铅在阴极沉积后的含电解质溶液返回阳极回用，即可以节约电解质(如H+\Al3+\Ca2+等)，又可以实现待分离组分在该***中经多次循环电催化反应，充分实现分离。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述砷菱铅矾选自原生砷菱铅矾矿石、含砷菱铅矾的物料或含砷的铅矾中的至少一种。本发明实施例的方法对待处理的原料没有任何限制，适用于任何含有铅和砷的物料。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述电化学反应装置没有特别限制，任意可实现本发明的电解、电沉积装置均可适用。优选地，电化学反应装置包括电解槽、工作阳极、活性炭三维阴极和对电极，进一步优选地，所述电解槽为逆流式常压电解槽，槽体内三维电极阴极与放置原含砷铅矾物料阳极室用网或膜隔开，便于分别过滤分离阴极产物及阳极产物；所述工作阳极选自碳材料、惰性金属电极，形态独立为棒状或板状；所述活性炭三维阴极选自活性炭、石墨烯、或者其他比表面积较大的碳粉体材料；所述对电极选自惰性电极。优选地，所述电化学反应装置还包括实时电位调控，通过引入参比电极方式实时调控电化学反应装置的电极电位，所述参比电极为适用于电解液***参比的电极。
根据本发明实施例的砷菱铅矾的电化学处理方法，其中，所述分离得到的活性碳电沉积铅产物，可以采用任意从活性炭吸附铅分离的焙烧或湿法回收铅的方法对铅进行回收，优选地采用硝酸溶解为硝酸铅，活性炭脱铅活化后再循环用做三维活性炭阴极；所述阳极沉积产物为含AsO4 3-的金属盐，优选地用于提纯制备砷化工产品，如作为杀虫剂或电化学还原提纯As2O3；所述分离得到的电解液可以进行净化处理，去除里面部分难处理的金属离子，优选地，通过调节pH为碱性后沉淀金属离子，经处理后的电解液可以再返回本发明实施例的电化学处理装置中。
本发明第二个方面的实施例还提供了一种含砷菱铅矾的金矿的电化学处理方法，其中，包括：
a将金矿与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭，所述酸性电解液中盐酸浓度为0.1-0.2M，次氯酸铝质量浓度为3-6％，所述酸性电解液与金矿的液固比为3～5:1；
b向阴阳极间输入电压，所述阴极电位为：-1.6～-2.0V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为1.6～2.4V，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，金和铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性碳电沉积产物与电解液分别过滤分离回收。
根据本发明第二个方面的实施例含砷菱铅矾的金矿的电化学处理方法的有益效果为，能够在酸性环境下采用电化学方法使含有砷菱铅矾的金矿中砷、铁、铅、金溶解浸出在溶液中，铅、金以离子形式被酸溶解并定向沉积在阴极，砷在阳极室内充分浸出后、沉淀固化，铅回收率可达97.8％，金回收率可达99.8％，砷回收率达到99.8％。
实施例1
取某氧化铅锌矿中开采的天然砷菱铅矾矿物，铅品位为25％，砷品位为8.2％，浮选富集该砷菱铅矾矿物。将筛分为100目的该砷菱铅矾物料与酸性电解液混合配置电解质，固液比为5:1，酸性电解液的pH值为1.2，其中酸性电解液中含有0.1M硝酸和质量百分含量为0.5％的硝酸铝，酸性电解液中的Al3+和砷菱铅矾物料中Fe的摩尔量之和与砷菱铅矾物料中As的摩尔比为1.2，将混合电解质置于垂流式柱状电化学反应装置中下部空间的阳极室内，充填活性炭的阴极室位于电化学反应装置的上部，采用石墨毡将阴极室和阳极室隔离，采用泵及外循环管路使电化学反应装置中的酸性电解液由阳极室进入阴极室后，再由阴极室流出通过外循环管路返回阳极室，实现电解液在阴阳极室内循环，待电解液以2L/min循环稳定后，向电化学反应室输入电压，阴极电位为-0.6V，阳极室与所述阴极室的电势差为0.8，发生电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，铅在活性炭上沉积，常温下循环电化学反应4h后，分别将阴极与阳极室内物料进行固液分离，阴极积铅活性炭以硝酸溶解铅活化碳后，铅回收率达到96.3％，活性炭返回电化学反应装置中，砷回收率达到99.6％。
实施例2
与实施例1的方法相同，不同之处在于酸性电解液中的Al3+和砷菱铅矾物料中Fe的摩尔量之和与砷菱铅矾物料中As的摩尔比为1.5。本实施例的铅回收率可以达到98.9％，砷回收率可以达到99.8％。
实施例3
与实施例1的方法相同，不同之处在于阴极电位为-1.2V，阳极室与所述阴极室的电势差为1.2。本实施例的铅回收率可以达到97.8％，砷回收率可以达到99.7％。
实施例4
与实施例1的方法相同，不同之处在于阴极电位为-1.6V，阳极室与所述阴极室的电势差为2V。本实施例的铅回收率可以达到98.1％，砷回收率可以达到99.7％。
实施例5
与实施例1的方法相同，不同之处在于阴极电位为-2V，阳极室与所述阴极室的电势差为2.8V。本实施例的铅回收率可以达到97.1％，砷回收率可以达到99.6％。
实施例6
与实施例1的方法相同，不同之处在于固液比为10:1。本实施例的铅回收率可以达到96.1％，砷回收率可以达到99.5％。
实施例7
取含有砷菱铅矾的金氧化矿，金品位为20g/t，铅品位为12％，砷品位为5.6％。将筛分为200目的该含金氧化矿物料与酸性电解液混合配置电解质，固液比为4:1，酸性电解液的pH值为1.5，其中酸性电解液中含有0.1M盐酸和质量百分含量为5％的氯酸铝，混合电解质置于垂流式柱状电化学反应装置中下部空间的阳极室内，充填活性炭的阴极室位于电化学反应装置上部，由石墨毡将阴极室和阳极室隔离，采用泵及外循环管路使酸性电解液由阳极室进入阴极室后，再由阴极室流出通过外循环管路返回阳极室，实现电解液在阴阳极室内循环，待电解液以4L/min循环稳定后，向电化学反应室输入电压，阴极电位为-2V，阳极室与所述阴极室的电势差为2.5，阳极室内电化学催化浸出金、砷、和铅，同时同一步骤阳极沉积砷，阴极电沉积金和铅，常温下循环电化学反应2h后，分别将阴极与阳极室内物料进行固液分离，阴极活性炭电沉积出97.8％的铅和99.8％的金，99.8％砷沉积在阳极。
对比例1
与实施例1的方法相同，不同之处在于阴极电位为-0.2V，阳极室与所述阴极室的电势差为0.3V。对比例1的铅回收率为84.1％，砷回收率为82.3％。
对比例2
与实施例1的方法相同，不同之处在于阴极电位为-3V，阳极室与所述阴极室的电势差为3.2V。对比例2的铅回收率为92.1％，砷回收率为83.7％。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，包括：
a将砷菱铅矾与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭；
b向阴阳极间输入电压，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性炭电沉积铅产物与电解液分别过滤分离。
2.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤a中，所述酸性电解液由盐酸或硝酸及其相应的含Al3+或Ca2+金属阳离子盐组成，所述酸性电解液pH为1～3，Al3+或Ca2+盐的质量百分含量为0.1％～10％。
3.根据权利要求2所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤a中，所述金属阳离子与砷菱铅矾中Fe的摩尔量之和与砷菱铅矾中As的摩尔比为1.5。
4.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤a中，所述酸性电解液与砷菱铅矾的液固比为0.5～10:1。
5.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤b中，所述阴极电位为：-0.6～-2.0V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为0.6～2.8V。
6.根据权利要求5所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述阴极电位为：-1.2～-1.6V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为1.2～2V。
7.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤b中，所述阴极室与阳极室采用渗透膜、石墨毡或惰性筛网隔开。
8.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述步骤b中，所述酸性电解液采用循环逆流方式，使所述酸性电解液由所述电化学反应装置阳极室流向三维活性炭阴极室，再由所述阴极室流出通过外部循环管路返回所述阳极室。
9.根据权利要求1所述的砷菱铅矾的电化学处理方法，其特征在于，所述砷菱铅矾选自原生砷菱铅矾矿石、含砷菱铅矾的物料或含砷的铅矾中的至少一种。
10.一种含砷菱铅矾的金矿的电化学处理方法，其特征在于，包括：
a将金矿与酸性电解液混合作为电解质置于电化学反应装置阳极室内，阴极室内充填活性炭，所述酸性电解液中盐酸浓度为0.1-0.2M，次氯酸铝质量浓度为3-6％，所述酸性电解液与金矿的液固比为3～5:1；
b向阴阳极间输入电压，所述阴极电位为：-1.6～-2.0V，所述阳极室与所述阴极室的电势差为1.6～2.4V，使所述电解质进行电化学催化溶解反应和电化学沉积反应，砷在阳极沉积，金和铅在活性炭上沉积；
c将步骤b得到的阳极沉积产物、活性炭电沉积产物与电解液分别过滤分离回收。
CN202010480706.8A 2020-05-30 2020-05-30 一种砷菱铅矾的电化学处理方法 Active CN111534688B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010480706.8A CN111534688B (zh) 2020-05-30 2020-05-30 一种砷菱铅矾的电化学处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010480706.8A CN111534688B (zh) 2020-05-30 2020-05-30 一种砷菱铅矾的电化学处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111534688A CN111534688A (zh) 2020-08-14
CN111534688B true CN111534688B (zh) 2022-02-01

Family

ID=71974116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010480706.8A Active CN111534688B (zh) 2020-05-30 2020-05-30 一种砷菱铅矾的电化学处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111534688B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AP538A (en) * 1992-06-26 1996-09-18 Intec Pty Ltd Production of metal from minerals
CN1718778A (zh) * 2005-07-01 2006-01-11 云南冶金集团总公司 难选复杂氧化铅锌矿热压转化的方法
CN106513182A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 青海省地质矿产测试应用中心 一种含砷硫化铅矿石的选矿方法
CN108893603A (zh) * 2018-07-24 2018-11-27 山东国大黄金股份有限公司 一种从金精矿的酸浸液中综合回收有价金属的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111534688A (zh) 2020-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gupta et al. Hydrometallurgy in extraction processes, Volume II
Shen et al. Review of rhenium extraction and recycling technologies from primary and secondary resources
CN111926180B (zh) 一种离子吸附型稀土的提取方法
CA2860614C (en) Recovering lead from a mixed oxidized material
CN103667720B (zh) 从锌冶炼高铁氧化锌混合物中回收锌、铟、铁、铅的方法
US9683277B2 (en) Process for preparing a ferric nitrate reagent from copper raffinate solution and use of such reagent in the leaching and/or curing of copper substances
CN101693952A (zh) 一种从电解锰阳极泥中回收锰和铅的方法
Zhang et al. Manganese metallurgy review. Part III: Manganese control in zinc and copper electrolytes
CN108588420A (zh) 一种废铅酸蓄电池湿法回收铅的方法
CN104480325A (zh) 含钴原料中提取钴的方法
CN105695745A (zh) 一种低品位冰铜渣金属资源综合回收工艺
CN103060553B (zh) 一种从锌精矿中提纯锌的方法
Wu et al. Copper-promoted cementation of antimony in hydrochloric acid system: A green protocol
CN104017991A (zh) 一种高效选择性分离铅冰铜中铜的工艺
CN102296180B (zh) 一种分离硫化铋精矿中钼的方法
Rasskazova et al. Stage-activation leaching of oxidized copper—gold ore: theory and technology
CN105967153A (zh) 一种从高碲渣料中回收碲的工艺
CN105018726B (zh) 一种铅锌共生矿处理方法
CN111534688B (zh) 一种砷菱铅矾的电化学处理方法
CA3081014A1 (en) Method of extracting metals from polymetallic sulphide ores or concentrates
CN1173077C (zh) 含锑硫化矿物矿浆电解生产锑的方法
JP2015048524A (ja) 活性炭に吸着された金の回収方法
CN111663039A (zh) 多金属结核的回收方法及装置
Parga et al. Removal of aqueous lead and copper ions by using natural hydroxyapatite powder and sulphide precipitation in cyanidation process
RU2702250C1 (ru) Способ йод-йодидной переработки золотосодержащего сырья

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant