隔膜電積從輝鉍精礦中分離和電沉積鉍

1、1 隔膜電積法從輝鉍精礦中分離和電沉積鉍 1王繼峰 1，李靜 2， 楊建廣 *1,21 廣西堂漢鋅銦股份有限公司博士后科研工作站2 湖南長(zhǎng)沙中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院摘要 ：本文介紹了一種輝鉍礦濕法清潔冶金的新工藝，新工藝包括浸出 -凈化 -隔膜電積等三段主要工序。鉍電積結(jié)束后在陰、陽(yáng)極室可分別得到金屬鉍和 NaClO 3，NaClO 3 可作為氧化劑返回浸出，實(shí)現(xiàn)了流程的閉路循環(huán)。論文首先優(yōu)化了鹽酸浸出和隔膜電積的試驗(yàn)參數(shù)，研究了陰極

2、電解液中鉍和氯化鈉的濃度、溫度、電流密度等對(duì)電沉積鉍時(shí)電流效率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在陰極電解液組成為 Bi 70g/L 、NaCl 25g/L 、HCl 4.5mol/L 和陽(yáng)極電解液組成為 NaOH 25g/L ，電流密度為 200A/m 2，溫度為 55℃時(shí)進(jìn)行電積，陰極電流效率大于 97%且陰極鉍的純度達(dá)到99.98%，并且從陽(yáng)極室得到的濃縮鹽經(jīng) XRD 分析確定為純的氯酸鈉，這些氯酸鈉可以在浸出步驟中作為氧化劑循環(huán)使用。關(guān)鍵詞 ：

3、輝鉍礦；氯化浸出；電沉積The separation and electrowinning of bismuth from a bismuth glance concentrate using a membrane cellJu-feng Wang 1, Jing Li 2, Jian-guang Yang 1,2Post-doctoral scientific Research Center of Guanxi Tanghan Zin

4、c Chloride leaching; Electrowinning 作者簡(jiǎn)介：王繼峰（ 1977.2- ） ，男，漢族，廣西堂漢鋅銦股份有限公司工程師，主要研究方向?yàn)橛猩饘僖苯鸺靶虏牧现苽渫ㄓ嵶髡撸簵罱◤V， jianguang_y@163.com 基金項(xiàng)目： 本項(xiàng)目由中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助 （ 50804056） ； 項(xiàng)目由中國(guó)博士后科學(xué)基金資助 （ 20080431028） ；項(xiàng)目由中國(guó)科技部“十一五”科技支撐計(jì)劃資助（ 2

5、006BAB02B05-04-01/02 ）3 2.2 方法（1）浸出過(guò)程圖 1 為輝鉍精礦浸出、 凈化和電沉積回收鉍的工藝流程圖。 浸出過(guò)程是在 250mL 長(zhǎng)頸燒瓶中進(jìn)行，在長(zhǎng)頸燒瓶中加入一定質(zhì)量的輝鉍精礦、硫酸鈉、氯化鈉、和表面活性劑到稀釋過(guò)的鹽酸溶液中， 在設(shè)定的溫度和 250rpm 磁力攪拌條件下進(jìn)行浸出反應(yīng)， 溫度波動(dòng)控制在 2℃之內(nèi)。長(zhǎng)頸燒瓶上附加一個(gè)冷凝管以防止蒸發(fā)損失。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成之后，先過(guò)濾浸出渣，然后用1mol

6、/L HCl 洗滌浸出渣，再用少量蒸餾水洗滌渣。鉍的浸出率是利用分析精礦和浸出渣中鉍的質(zhì)量平衡來(lái)計(jì)算的。新鮮的輝鉍精礦循環(huán)加入到浸出液中，直到溶液中的鉍離子濃度達(dá)到 70g//L 為止。Bi 2S3+NaClO 3+6HCl=2BiCl 3+NaCl+3H 2O+3S （2）凈化過(guò)程在對(duì)浸出液進(jìn)行凈化時(shí)，首先加入一定量的活性鉍粉到浸出液中并進(jìn)行攪拌，以降低 Fe 3+的濃度和置換出 Cu2+，之后滴加一定量的硫化銨溶液來(lái)沉淀溶液中剩余的

7、銅。3FeCl3+Bi=3FeCl 2+BiCl 3 （I）3CuCl 2+2Bi=2BiCl 3+3Cu (II) Cu 2++S 2-=CuS （3）電積鉍過(guò)程圖 2 為鉍隔膜電解槽示意圖。在電積過(guò)程中，使用丙烯酸材質(zhì)的電解槽（尺寸為85× 75× 150mm） ，中間以陰離子交換膜（ HF-201，中國(guó)北京 Enling 科技有限公司）隔開(kāi)，隔膜離陽(yáng)極和陰極的距離分別為 2.0cm 和 2.5cm。 陽(yáng)極由純

8、度為 99.99%的鈦板制的，表面積為 12cm2，陰極為石墨板，表面積與陽(yáng)極相同。陰極電解液的組成為： Bi 3+ 70g/L （氯化鉍）、NaCl 25g/L 、HCl 4.5mol/L 。陽(yáng)極電解質(zhì)組成為：初始 NaOH 20g/L ，試驗(yàn)開(kāi)始后陰極電解液中會(huì)有一小部分氯離子透過(guò)陰離子膜進(jìn)入到陽(yáng)極電解質(zhì)中，并發(fā)生如式 (III) 所示的陽(yáng)極反應(yīng)。陰、陽(yáng)極室中的電解液均用蠕動(dòng)泵以 600cm 3/min 的流動(dòng)速度循環(huán)流動(dòng)，以確保陰