一种低品位铅锑复杂多金属矿生产立方晶型锑白工艺

摘要

本发明属于湿法冶炼技术领域，特别涉及一种低品位铅锑复杂多金属矿生产立方晶型锑白工艺。原料使用低品位铅锑复杂多金属矿（锑含量小于14.56%），通过氯化浸取提取锑得到氯化锑溶液、水解除杂、滴加氨水中和加入晶型转化剂等过程得到立方晶型的锑白。本发明采用氯气作为浸取剂，既同时兼顾了五氯化锑作为浸取剂的优点，又不引进金属杂质离子，且无二氧化硫气体污染和粉尘污染，能耗较低，回收率较高，产品质量好，生产成本较低。资源能够得到充分的综合利用，提高资源利用率，减少废弃物排放，保护生态环境，尤其是在处理低品位复杂锑矿具有十分重要意义。

说明书

一、技术领域

本发明属于湿法冶炼技术领域，特别涉及一种低品位铅锑复杂多金属矿生产立方晶型锑白工艺。

二、背景技术

低品位锑矿由于矿物成分复杂，伴生的有色金属多，嵌布程度高，分选困难，选矿的回收率不高，多种有价金属分离困难，目前此类资源开发利用比较困难，大多作为闲置资源存放，也有小规模开采利用，但存在耗能高，成本高，污染严重等问题。

立方晶型锑白(sb₂O₃)的生产方法分为火法和湿法两种，目前以火法为主，其产量约占锑白总产量的95%以上。火法生产锑白的原料一般是较纯的单质锑，单质锑的生产大都采用一步火法冶炼工艺焙烧还原硫化锑精矿，污染较大。在火法无污染冶金方面，碱性熔炼法具有金属回收率高、熔炼温度低、污染少等优点，但原料要求含锑量较高。而复杂多金属铅锑硫化物矿，锑含量不高，含有大量的铅，且含有铁、铜、钙、砷、二氧化硅等杂质，用火法吹炼得到的往往是铅锑合金而不是单质锑，进一步分离困难，低品位锑矿火法直接生产锑白较困难。

目前湿法处理锑矿主要有以下几种方法：一、硫化钠浸出-电积法，前苏联拉兹多利宁斯基联合企业首先采用，国内也有类似的工厂处理脆硫铅锑矿，该法锑回收率高，污染少，但硫化钠增生严重，废液处理量大且繁杂，电流效率较低；二、氯化铁浸出-电积法，该法工艺流程简单，对矿物原料适应性较强，与锑结合的硫元素以单质硫形式进入渣中，消除二氧化硫的污染，但溶液中杂质积累速度较快，阴离子交换膜比较昂贵且易损耗，电积控制条件苛刻，杂质分离困难，工业化应用存在相当大的难度；三、氯化-干馏法，该工艺有价金属元素回收率高，综合利用好，但流程繁杂，生产成本高，不适合于大规模的工业运用。还有采用五氯化锑作为浸取剂，只是停留在研究阶段。中南大学采用氯化-水解法处理脆硫铅锑矿，此法为复杂多金属铅锑矿的处理提供必要的技术支持，而只适合锑不低于30%，铅≤0.1%的硫化锑矿，对于低品位复杂铅锑多金属矿（锑低于15%）至今还没有可行的工艺研究。

立方晶型锑白在工业上有重要而广泛的用途，用作树脂、塑料、纤维、橡胶、纺织、油漆、颜料、纸张等的阻燃剂；搪瓷、塑料、橡胶、织染等遮覆剂、填充剂、媒染剂；玻璃工业中澄清剂；有机合成工业中催化剂等。近来光电技术、红外技术、磁感技术方面都在开发立方晶型锑白的应用，尤其是在锑氧防火剂方面的应用发展特别迅速。现在立方晶型锑白采用火法冶炼直接生产较多，而湿法直接生产的锑白为斜方晶系，也有研究发现，斜方晶型锑白在温度400℃，压力666.5Pa下真空干燥时间4h，锑白中立方晶体可达99.6%。

锑白两种晶型结构差别是由其不同配位多面体结构基元及其连接方式所决定的。斜方晶型锑白是由简单的SbO₃E配位四面体共角连接而成的，其基本生长基元为简单SbO₃E配位四面体，锑呈四配位(包括孤对电子)。立方晶型锑白则是由四个球状四面体SbO₃₊₃E共角连接而成的，Sb₄O₆分子通过外围虚拟六个氧原子与相邻Sb₄O₆分子连接再构成晶体大分子，其基本生长基元是SbO₃₊₃E球状四面体，其中锑呈七配位(包括孤对电子)，Sb₄O₆分子则是立方晶型锑白的特征结构基元。斜方晶型锑白单位晶胞内Sb₂O₃分子数远小于立方晶型锑白单位晶胞内Sb₂O₃分子数, 并且斜方晶型锑白结构与氯氧锑更相似，两者相变的熵变小于斜方晶型氯氧锑转化为立方锑白的熵变，因此水解中和转化过程氯氧锑更易转变形成斜方晶型Sb₂O₃晶核，并相应生成斜方晶型锑白。

三、发明内容 

针对目前低品位复杂铅锑多金属矿生产立方晶型锑白存在的问题，进一步提高低品位复杂铅锑多金属矿的利用率，提出了本发明。本发明拟采取的技术方案为：一种低品位铅锑复杂多金属矿生产立方晶型锑白工艺，其特征在于将低品位铅锑复杂多金属矿磨至小于150目，投入反应釜中，加入矿量重量的300％～500％重量的水，搅拌，从反应釜底部通入矿量重量的11％～19％重量的氯气，氯气流速先快后慢，温度控制在90℃以上，反应3.5～4.5h，温度降低到50℃以下，压滤机过滤，浸取液入反应釜中进行搅拌，常温下加入浸取液重量的5～9倍的水进行水解，水解时间0.5～2h，水解后压滤分离，按所得滤饼的重量加入1.5～2.5倍重量的饱和氯化钠溶液，搅拌浸泡4～6h除铅，压滤分离，滤饼再进一步用稀盐酸洗涤，洗液以无+2价铁离子为止，滤饼再入反应釜中，加入滤饼重量的1.5～3倍重量的水调浆，搅拌并加入锑白晶型转化剂，锑白晶型转化剂是酒石酸钠或者酒石酸钾或酒石酸铵，锑白晶型转化剂与滤饼的物质量比为1: 18～30，常温下滴加氨水搅拌，控制反应终点PH=7.8～8.2，反应时间1.5～3h，压滤分离，滤饼水洗，检验洗液无氯离子，经洗涤后的湿滤饼在烘箱100～120℃烘1.5～3h，即得到立方晶型锑白。

原料使用低品位铅锑复杂多金属矿（锑含量小于14.56%），通过氯化浸取提取锑得到氯化锑溶液、水解除杂、滴加氨水中和加入晶型转化剂等过程得到立方晶型的锑白。酒石酸根离子的作用在于改变氯氧锑中和转化反应历程，通过一种“定位”作用改变Sb₂O₃生长基元及其连接方式，反应生成锑配离子而溶解，溶液中配离子与OH^-反应发生定向水解，使沉淀产物生成稳定的立方晶型Sb₂O₃，并且与锑离子结合影响了溶液中沉淀离子的浓度，对沉淀粒子的成核与生长产生影响，同时可能因为其所带的电荷、离子大小抑制了沉淀的生长与团聚，所以生成单分散粒度细的颗粒。

本发明采用氯气作为浸取剂，既同时兼顾了五氯化锑作为浸取剂的优点，又不引进金属杂质离子，且无二氧化硫气体污染和粉尘污染，能耗较低，回收率较高，产品质量好，生产成本较低。资源能够得到充分的综合利用，提高资源利用率，减少废弃物排放，保护生态环境。尤其是在处理低品位复杂锑矿具有十分重要意义。

四、附图说明

    图1为本发明工艺流程图

五、具体实施方式

实例1：称取150目低品位铅锑复杂多金属矿100Kg矿粉（含锑14.56%）直接投入反应釜中，加水300kg搅拌，通入19Kg氯气到反应釜底部，流速先快后慢，温度控制在90℃以上，反应3.5小时，温度降低到50℃以下采用板框压滤机过滤，浸取过程反应方程式：                    

Sb₂S₃+3Cl₂=2SbCl₃+3S

SbCl₃+Cl₂=SbCl₅   

3SbCl₅+Sb₂S₃=5SbCl₃+3S

浸取渣另行处理，得浸取液350L入搪瓷反应釜中进行搅拌，常温下加入浸取液重量的5倍水量水解，水解时间2h，水解后进行板框压滤分离，按所得滤饼氯氧锑的重量加入1.5倍重量的饱和氯化钠溶液，搅拌浸泡4h除铅，压滤分离，再进一步用稀盐酸洗涤，洗液以无+2价铁离子为止。水解过程反应方程式：

SbCl₃+H₂O=SbOCl+2HCl

4SbCl₃+5H₂O=Sb₄O₅Cl₂+10HCl

滤饼经除杂纯化洗涤后，得到较纯净的滤饼氯氧锑20.3Kg，氯氧锑再投入反应釜中加1.5 倍氯氧锑重量的水调浆，搅拌并加入锑白晶型转化剂酒石酸钠，氯氧锑与酒石酸钠的物质量比为18:1，即1.53kg，常温下滴加氨水，控制反应终点PH=7.8，反应时间1.5h，压滤分离，滤饼三氧化二锑经水洗后，检验洗液无氯离子即可。加氨中和过程反应方程式为：       

2SbOCl+2NH₃·H₂O=Sb₂O₃+2NH₄Cl+H₂O

           Sb₄O₅Cl₂+2NH₃·H₂O=2Sb₂O₃+2NH₄Cl+H₂O

经洗涤后的湿滤饼三氧化二锑在烘箱10O℃烘3小时，得到立方晶型锑白16.78 Kg。立方晶型锑白质量达到GB4062-1998零级标准，检测值：Sb₂O₃99.65%、As₂O₃0.05%、PbO0.06%、Fe₂O₃0.002% 、CuO0.001%、白度97。

实例2、称取200目低品位铅锑复杂多金属矿100Kg矿粉（含锑10.58%）直接投入反应釜中，加水500kg搅拌，通入14Kg氯气到反应釜底部，流速先快后慢，温度控制在90℃以上，反应4.5小时，温度降低到50℃以下采用板框压滤机过滤，浸取过程反应方程式同实施例1。                    

浸取渣另行处理，得浸取液510L入搪瓷反应釜中进行搅拌，常温下加入浸取液重量的9倍水量水解，水解时间0.5h，水解后进行板框压滤分离，按所得滤饼氯氧锑的重量加入3倍重量的饱和氯化钠溶液，搅拌浸泡6h除铅，压滤分离，再进一步用稀盐酸洗涤，洗液以无+2价铁离子为止。水解过程反应方程式同实施例1。

滤饼经除杂纯化洗涤后，得到较纯净的氯氧锑14.5Kg，氯氧锑再投入反应釜中加3倍氯氧锑重量的水调浆，搅拌并加入锑白晶型转化剂酒石酸钠，氯氧锑与酒石酸钠的物质量比为30:1，即0.68kg,常温下滴加氨水，控制反应终点PH=8.2，反应时间3h，压滤分离，滤饼三氧化二锑经水洗后，检验洗液无氯离子即可。加氨中和过程反应方程式同实施例1。       

经洗涤后的湿滤饼在烘箱120℃烘1.5小时，得到立方晶型锑白12.45Kg。立方晶型锑白质量达到GB4062-1998零级标准，检测值：Sb₂O₃99.75%、As₂O₃0.04%、PbO0.07%、Fe₂O₃0.002% 、CuO0.001%、白度96。