[发明专利]一种利用低共熔溶剂电解分离铅锑合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用低共熔溶剂电解分离铅锑合金的方法，属于有色金属湿法冶金技术领域。

背景技术

脆硫锑铅矿（Pb₄FeSb₆S₁₄）属于多金属复合硫化矿物，又称为“羽毛矿”，我国的广西大厂产出大量脆硫锑铅矿（Pb₄FeSb₆S₁₄），是铅、锑生产的重要原料之一，然而实际生产中铅锑的分离提纯具有一定的难度。因为铅锑二元系在热力学性质上对理想溶液呈现一定的负偏差，同时铅与锑的物理化学性质比较相近，在冶金过程中的行为比较相似，导致铅锑合金的分离比较困难。目前，铅锑合金的分离主要有火法分离、熔析分离、真空蒸馏、离心偏析和电解分离等方法。

在已公布的专利CN1389584A^[1]中，其先将硫化铅锑精矿经焙烧、鼓风炉熔炼得到铅锑粗合金（Sb含量30%～50%），再通过反射炉熔炼将粗合金脱除砷和镉后，于580～620℃下在隔焰式锑白炉中熔炼，使得合金中的锑氧化挥发，实现铅锑合金分离。在专利CN1186868A^[2]中，同样是硫化铅锑矿先脱硫、烧结、还原得到铅锑粗合金（Sb含量8%～98%），合金经过脱砷后于700℃下、900～3000 Pa的空气中使得锑氧化为锑白挥发。火法工艺分离铅锑合金的直收率低、纯碱及除铅剂消耗量大、熔炼和精炼过程的粉尘及有害气体会造成严重的环境污染。

在专利CN1405341A^[3]中，韦元基将铅锑粗合金（50%≤Pb≤60%）先置于一次熔析炉中熔析，产出的一次熔析粗铅（62%≤Pb≤70%）再通过二次熔析炉进行二次熔析得到底铅，两次熔析得到的熔析渣经过吹炼得到粗铅再返回二次熔析炉中。两次熔析最终可以得到满足电解精炼要求的粗铅合金（78%≤Pb≤84%），熔析渣经过吹炼得到锑氧，再经过火法熔炼和精炼得到2#锑。熔析法流程较为复杂，两次熔析无法直接实现铅锑分离，同时熔析过程产生的大量熔析渣仍然釆用传统的火法吹炼法进行处理。

张国靖^[4]采用连续真空蒸馏的方法分离含Sb约90%、Pb约10%的铅锑合金，控制蒸馏温度为750℃、真空度99 Pa以下，随着蒸馏级数增加，馏出产品中Sb的含量也增大，最终在第十五级得到Sb含量大于98%的产品锑。但是该方法要求在高温和低蒸汽压下操作，对设备要求很高，生产成本也较高，另外，这种方法需要连续多级蒸馏，并且残留的合金仍需要进一步处理才能得到较纯的金属铅和锑。

在专利CN1031568A^[5]中公布了一种利用离心偏析法分离铅锑合金的方法。具体方法是先将粗合金（含Sb 25%～40%）在高温熔化，金属熔体在离心场中控制离心转速为1500～2000 r/min产生离心液压，利用铅锑熔融液的比重差，在450～500℃温度下，使铅锑快速偏析分离，一步获得粗铅（含Pb≥78%）和粗锑（含Sb≥90%）。此方法由于温度控制要求严格，使得晶粒和富铅的成分波动较大，无法连续作业，同时锑易被氧化，使得最终的分离效果与理论有一定的偏差。

付正等人^[6]以KCl－NaCl熔盐为电解质，熔融的铅锑合金（含Pb 10%）为阳极，石墨或金属锑为阴极，控制电流密度为2220～6650 A/m²，于700～750℃下进行电解，可得到含Pb＜0.1%的阴极锑。李继东等人^[7]以阳极泥合金为原料（含Pb 60％、Sb 38％、Ag等少量的贵金属），以NaCl－KCl－PbCl₂熔盐为电解质，粗合金作阳极，纯铅做阴极，采用三层液熔盐电解精炼法于700℃进行电解，阴极得到含Pb99%的纯铅；而电解后阳极剩余的合金（主要是Sb、少量Pb和其他杂质）通过真空蒸馏处理将锑分离出来，锑的纯度达到99.5%。熔盐电解过程的槽电压在0.6V左右，电流效率为75%～80%。由于高温作业使得能耗较大，同时对电解槽设备材料的要求也很高，而且电解质难以净化和循环利用。