以高铋银锌渣为原料制取超细氧化铋的工艺研究

摘要

铋是一种“绿色金属”，在很多方面具有广泛的用途。我国拥有丰富的铋资源，年产铋量世界第一，但由于产品科技含量较低，大部分以金属铋锭形式出口，在国际市场上竞争力不强，因而开发利用具有高附加值的铋化工产品具有重要意义。 本文以某公司的高铋银锌渣为原料，研究了银锌渣中铋的浸出工艺，利用水解沉淀的方法提取铋并制得纯度较高的氧化铋产品，以此为原料研究了化学沉淀法制备超细氧化铋的工艺，探讨了有关化学沉淀法制备超细氧化铋过程中粒度控制的问题，同时对水热法制备超细氧化铋的工艺也进行了初步探索。 实验得出，银锌渣浸出的最佳工艺为：液固比为10，NaClO<,3>用量为15 g/L，NaCl用量为60 g/L，浓盐酸用量为120ml/L，浸出温度为80℃，浸出时间为5h。在此条件下Bi等贱金属基本上全部浸出，而金、银在渣中得到富集。 在室温下，采用反向滴加的方式，控制工艺条件为Bi(NO<,3>)<,3>浓度0.3mol/L，氨水浓度为1:10，滴加速度为2.5ml/min，终点pH值为9左右，搅拌速度为600r/min的条件下制得前驱体沉淀物，在100℃下干燥2小时，600℃下保温2小时，制得了圆形薄片状的单斜晶型α-Bi<,2>O<,3>超细粉体，颗粒大小比较均匀，直径和厚度分别约为1μm和0.2μm．产品外观为橙黄色，色泽鲜艳。 分析了沉淀法制备超细氧化铋过程中导致粒子长大和团聚的原因，通过在沉淀阶段采取变速滴加、添加表面活性剂，对前驱体湿粉末进行乙醇洗涤、共沸蒸馏等措施有效地控制了粒子的长大和团聚，制备出了分散性较好，平均粒径约为0.116μm的超细氧化铋。 对水热法制备超细氧化铋进行了探索性实验，结果表明：反应温度和时间、溶剂填充度、体系pH值以及反应介质等因素对水热法制备的氧化铋晶体粒径和形貌有很大影响。反应温度的升高和反应时间的延长都将导致晶体平均粒径增大、分布变宽；溶剂填充度的增大则可使平均粒径减小；在不同的体系pH值下可分别制得片状、针状、细丝状等形貌各异的粒子；改变反应介质可分别获得α、β等不同晶型的超细Bi<,2>O<,3>。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1铋的性质和用途

1.1.1铋的性质

1.1.2铋的用途

1.2铋资源的储量和分布

1.3铋的生产及其工业概况

1.3.1铋冶金方法概述

1.3.2世界及我国铋工业发展概况

1.4铋的主要化工产品及其用途

1.5氧化铋的性质及其用途

1.5.1氧化铋的性质

1.5.2 Bi2O3的用途

1.6粉体粒子超细化的意义

1.7超细Bi2O3制备方法综述

1.7.1化学沉淀法

1.7.2溶胶-凝胶法

1.7.3微乳液法

1.7.4室温固相法

1.7.5水热合成法

1.7.6喷雾-燃烧法

1.7.7等离子体法

1.8本课题研究的内容和意义

第二章银锌渣浸出工艺研究

2.1银锌渣的组成及工艺路线的选择

2.1.1银锌渣的组成

2.1.2工艺路线的选择

2.2浸出剂的组成及主要工艺原理

2.3实验仪器、药品和步骤

2.4浸出工艺条件试验

2.4.1 NaClO3用量对Bi浸出率的影响

2.4.2浸出时间对Bi浸出率的影响

2.4.3浸出温度对Bi浸出率的影响

2.4.4盐酸用量对Bi浸出率的影响

2.4.5 NaCl用量对Bi浸出率的影响

2.4.6液固比对Bi浸出率的影响

2.5金、银的富集

2.6粗Bi2O3的制备

2.6.1转化途径的选择

2.6.2实验操作

2.7本章小结

第三章化学沉淀法制备超细氧化铋的工艺研究

3.1反应体系的选择

3.1.1原料的选择

3.1.2酸的选择

3.1.3沉淀剂的选择

3.2 Bi3+-NO3-H2O体系热力学平衡分析

3.2.1反应平衡方程式

3.2.2计算的数学模型

3.3制备实验

3.3.1实验原料和设备

3.3.2分析与检测

3.3.3前驱体制备实验

3.3.4前驱体煅烧实验

3.4条件实验及结果分析

3.4.1加料方式的选取

3.4.2 Bi(NO3)3浓度及滴加速度对产物粒径的影响

3.4.3氨水浓度和终点pH值的确定

3.4.4反应温度的确定

3.4.5搅拌速度的确定

3.5最佳工艺条件实验

3.6本章小结

第四章化学沉淀法制备超细氧化铋粉体的粒度控制

4.1控制粒子粒度的意义

4.2化学沉淀过程中粒子粒度的控制

4.2.1粒子粒度及其分布控制的基础理论

4.2.2沉淀阶段粒子粒度的控制实践

4.3干燥阶段粒子粒度的控制

4.3.1粉末干燥过程中硬团聚的成因与脱水新方法

4.3.2防止干燥过程中粒子团聚的实践

4.4本章小结

第五章水热法制备超细氧化铋工艺的初步探索

5.1引言

5.2水热法综述

5.2.1水热法的概念及其特点

5.2.2水热法原理和装置

5.2.3水热法制备粉体材料的方法

5.2.4水热法条件下影响晶体生长的因素

5.3水热法制备氧化铋的工艺探索

5.3.1实验原料与方法

5.3.2分析与讨论

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文