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、電流密度等對電沉積鉍時電流效率的影響。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 和陽極電解液組成為 NaOH 25g/L ，電流密度為 200A/m 2，溫度為 55℃時進行電積，陰極電流效率大于 97%且陰極鉍的純度達到99.98%，并且從陽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，主要研究方向為有色金屬冶金及新材料制備通訊作者：楊建廣， jianguang_y@163.com 基金項目： 本項目由中國國家自然科學(xué)基金資助 （ 50804056） ； 項目由中國博士后科學(xué)基金資助 （ 20080431028） ；項目由中國科技部“十一五”科技支撐計劃資助（ 2

5、006BAB02B05-04-01/02 ）3 2.2 方法（1）浸出過程圖 1 為輝鉍精礦浸出、 凈化和電沉積回收鉍的工藝流程圖。 浸出過程是在 250mL 長頸燒瓶中進行，在長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的鹽酸溶液中， 在設(shè)定的溫度和 250rpm 磁力攪拌條件下進行浸出反應(yīng)， 溫度波動控制在 2℃之內(nèi)。長頸燒瓶上附加一個冷凝管以防止蒸發(fā)損失。在每一個實驗完成之后，先過濾浸出渣，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)量平衡來計算的。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到 70g//L 為止。Bi 2S3+NaClO 3+6HCl=2BiCl 3+NaCl+3H 2O+3S （2）凈化過程在對浸出液進行凈化時，首先加入一定量的活性鉍粉到浸出液中并進行攪拌，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）電積鉍過程圖 2 為鉍隔膜電解槽示意圖。在電積過程中，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，中國北京 Enling 科技有限公司）隔開，隔膜離陽極和陰極的距離分別為 2.0cm 和 2.5cm。 陽極由純

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 。陽極電解質(zhì)組成為：初始 NaOH 20g/L ，試驗開始后陰極電解液中會有一小部分氯離子透過陰離子膜進入到陽極電解質(zhì)中，并發(fā)生如式 (III) 所示的陽極反應(yīng)。陰、陽極室中的電解液均用蠕動泵以 600cm 3/min 的流動速度循環(huán)流動，以確保陰