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1、1、矿浆电解技术的进展第 1 章 总述1.1 矿浆电解的基本概念1.2 矿浆电解的特点第 2 章 矿浆电解的应用2.1 矿浆电解在多金属复杂矿处理中的应用2.1.1 概述2.1.2 复杂锑铅矿矿浆电解反应机理2.1.3 萃取除铁2.1.4 硫的提取2.1.5 银的控制浸出2.16 结论2.2 矿浆电解在其他方面的应用第三章 矿浆电解发展方向及展望第一章 总述1.1 矿浆电解的概念矿浆电解是近 20 多年来发展起来的，被称为清洁、高效的提取冶金，它将湿法冶金通常包含的浸出、溶液的净化、电积三个工序合而为一，利用电积过程的阳极氧化反应来浸出矿石，其实质是用矿石的浸出反应来取代电积的阳极反应，使通常
2、电积过程阳极反应大量耗能转变为金属的有效浸出，同时槽电压降低，电解电能降低，整个流程大为简化。1.1 矿浆电解的概念下图是矿浆电解示意图：（图一）1.2 矿浆电解的特点：与一般湿法冶金不同，矿浆电解具有一些鲜明的特点：、流程短。由于在一个装置中完成了矿石的浸出、部分溶液净化和金属电解沉积等过程，和传统湿法冶金相比，流程大大缩短，其结果是投资节省，操作简化，人员减少和成本降低，并提高了金属的回收率。、能耗低。能耗下降的原因主要在于：充分利用了电解沉积的阳板反应来浸出矿石，浸出反应不需外加能量，一般来说，硫化物的浸出反应其标准电位比水分解反应的标准电位低，因此当用硫化物浸出反应水分解反应作为电解沉
3、积的阳板反应时，槽电压下降，由于整体流程短，设备少，动力耗能也相应下降。、金属分离效率率高，与一般冶金方法相比，矿浆电解具有的金属分离效率。在矿浆电解的阳极区，有可能利用硫化矿的电氧化顺序实现金属的选择性浸出，在阴极区，又有可能利用析出标准电位的不同实现金属分离。也有可能利作这两个顺序的结合来实现一些金属的分离。这就是为什么矿浆电解有可能处理一些得很杂多金属矿的原因。、生态环境好。在矿浆电解过程中一般金属硫化物氧化浸出后生成元素硫，和一般冶金方法生成硫酸相比，元素硫有利于环保和运输贮存，这是冶金学家的共同愿望。第二章 矿浆电解的应用2.1 矿浆电解在多金属复杂矿处理中的应用矿浆电解技术非常适合
4、于处理多金属复杂矿及伴生矿，好复杂锑铅矿、铅锌混合矿、铅锌银混合矿、铜锌混合矿、钼铋混合矿、含铅铜复杂金精矿、铜镍混合矿，大洋结合矿等，这些矿物的共同特点是选矿分选效果差，金属回收率低，所产精矿中金属的互含量高等，常规冶金工艺处理这些多金属复杂矿，存在着有价金属回收率低或只能回收某单一金属，或流稆长，能耗高，环境保护差，经济不尽合理等缺点。采用矿浆电解，不仅可以实现对某种金属的选择性提取，金属回收率高，有价元素的综合利用好，经济效益大大提高，而且对环境友好，符合国家的矿产资源可持续发展利用战略，因此，矿浆电解技术在多金属复杂矿的处理中具有较广的应用范围和良好的推广前景。2.1.1 概述：广西是
5、我国锑及锡、铅的主要产区，金属产量大，副产金属多，矿物种类复杂，其中金属锑储量达56 万吨，居全国第一，矿物形态以复杂的脆硫锑铅矿为主。现有的生产工艺主要采用火法沸腾炉焙烧脱硫-鼓风炉还原熔炼-反射炉两次吹炼再还原熔炼的办法产出2#精锑和 1#电铅，白银被富集在铅阳极泥中回收，该工艺不仅流程长，能耗高，消耗大，金属锑、铅回收率低，成本高，而且生产环境差，二氧化硫污染严重，同时在冶炼过程中，由于返料多，金属直收率低。 用矿浆电解新技术对复杂锑铅矿进行处理，采用具有锑溶解度高，铅溶解度低的 HCl-NH4Cl 体系处理锑铅矿，基本实现了锑、铅的一步分离和金属锑的一步提取，不仅大大简化流程，金属回收
6、率高，而且能源得以充分利用，环境保护好，经济效益明显。因为，采用清洁、高效、低成本的湿法冶金新工艺以取代现有的火法流程势在必行。2.1.2 复杂锑铅矿矿浆电解原理复杂锑铅矿的矿物组成（略）用矿浆电解法处理复杂锑铅矿的阳极浸出过程是一个复杂的反应过程，复杂锑铅矿在阳极区酸性氯盐介质中呈悬浮状，所产生的浸出反应过程，可以通过下列几种途径来实现：、石墨相当于一个导体，当复杂锑铅矿和石墨阳极发生碰撞而接触时，锑铅矿（脆硫锑铅矿为例）相当于一个可溶阳极，将通过下面的反应被氧化，失去电子给石墨电极：Sb6Pb4FeS14-28e=6Sb3+4Pb2+Fe2+14S0、石墨电极上可能产生其它氧化反应，如产生
7、Cl2,O2 析出，这样一些气体再氧化脆硫锑铅矿：Sb6Pb4FeS14+14Cl2=6SbCl3+4PbCl2+FeCl2+14S0Sb6Pb4FeS14+7O2+28HCl=6SbCl3+4PbCl2+FeCl2+14S0+14H2O、铁离子参与脆硫锑铅矿的浸出过程，在阳极上发生如下反应：Fe 2+-e=Fe3+ 所生成的 FeO 再氧化脆硫锑铅矿。Sb6Pb4FeS14+28Fe3+=6Sb3+4Pb2+29Fe2+14S0、脆硫锑铅矿首先和酸反应，分解生成 H2S,H2S 再被氧化。Sb6Pb4FeS14+28HCl+（10n-26)Cl=6SbCl n(3-n)+4PbCl2l(2-
8、n)+FeCl2+14H2S(n=1-6) 2Fe3+H2S=2Fe2+S0+2H+H2S-2e=2H+S0在阴极区，则发生金属离子的还原和析出，Sb3+3e=SbFe3+e=Fe2+2.1.2 复杂锑铅矿矿浆电解原理由以上的反应可以看出，矿浆电解是把脆硫锑铅矿的阳极氧化浸出，金属离子的阴极还原以及浸出剂 Fe2+的氧化再生三个过程有机地结合了起来，使阳板的氧化反应和阴极的还原反应都得以充分利用。2.1.3 萃取除铁复杂锑铅矿矿浆电解时，锑被浸出，部分铁也被浸出进入溶液，导致浸出液中铁的积累。因此矿浆电解液应适时除铁才能返回使用，实现电解液的闭路循环和溶液中铁的平衡。由于矿浆电解液为含锑溶液，
9、且酸度较高，铁的含量较低（6-10g/L),采用部分溶液开路后中和除铁的办法很不现实，也不能实现锑、铁的有效分离。因此，采用 P204 溶剂萃取技术进行高酸高锑氯化物溶液中铁的分离。2.1.4 S 的提取矿浆电解时元素硫的生成是脆硫锑铅矿中-2价的硫被就地氧化为 0 价，并在原位组建元素硫的晶体而形成的，元素硫在阳极上基本不被氧化。矿浆电解渣采用碳铵转化-煤油提取硫，提硫后的滤渣作为铅精矿再火法熔炼回收铅、银。该流程不仅工业化简单，而且铅、银不损失，还可以得到一副产品- 硫，得到的铅精矿，其品质较高，含硫较低，大大降低火法熔炼时 SO2 对环境的污染。2.1.5 Ag 的控制浸出采用矿浆电解法
10、处理复杂锑铅矿，矿物中以锑银矿形态存在的银将被浸出，并在阴极和锑一起析出，导致阴极锑中银含量较高和银分散，不利于银的综合回收。通过添加一定量的 KI，可以控制矿物中银的浸出，可使银浸出率小于 20%，阴极锑含银小于200g/t,抑制在渣中的银被富集在铅精矿中，并在火法炼铅过程得以回收，银的总回收率大于 80%。2.1.6 总结复杂锑铅矿矿浆电解工艺采用 HCL-NH4CL 体系处理锑铅矿，该体系具有锑溶解度高、铅溶解度低的特点，浸出反应速度快，反应温度低，酸度低，能耗小，污染小，锑及铅的浸出(转化）率高的优点，而且在保证在锑溶解度的情况下大大降低了 HCL 的浓度，阴极上可获得致密的电解锑，铅
11、则以 PbCl2 的形态沉淀于渣中，实现了矿浆电解对锑的选择性提取和锑、铅一步分离。2.2 矿浆电解在其它方面的应用矿浆电解除了在有色金属矿物处理方面具有应用前景之外，在其它领域也可能发挥一定的作用。、矿浆电解法制取 MnO2阴极反应：MnO 2+4H+2e=Mn2+2H2O阳极反应：Mn 2+2H2O=MnO2+4H+2e、矿浆电解法处理含汞土壤或废渣。一些黄金矿山采用混汞重选法来回收黄金，这种方法往往产生一些含汞的废渣或被汞污染的土壤，对环境造成了威胁，运用矿浆电解法处理含汞废渣时，汞回收率达 99%，同时还可以回收在渣中残存的少量金，这种方法对资源循环利用和环境保护都有一定意义。矿浆电解
12、作为一种新的冶金工艺技术，相对于浸出- 净化 -电积工艺的湿法冶金技术而言，它具有能耗低的优点，同时在金属分离和防止环境污染方面具有优势，符合人类可持续发展对冶金技术的要求，是一种很有发展前途的技术，随其自身的不断发展和完善将会得到更多的应用，矿浆电解技术的发展方向、中低品位的多金属复杂矿矿浆电解将得到进一步的研究和应用。、提高矿浆电解的电流效率。降低矿浆电解的能耗，以增加矿浆电解的经济效益，将成为矿浆电解技术研究的热点和难点。、电流密度大，制作简单，便于操作，价格便宜且易于工程化的矿浆电解设备的研制。、应用于矿浆电解的高性能选择性隔膜的研制将成为今后研究的一个重要方向。、难选冶金矿石的矿浆电解预处理将得到进一步的研究和应用。、中性或碱性介质的矿浆电解将成为新的矿浆电解研究方向。、矿浆电解在环保方面的应用研究也将成为未来矿浆电解研究的热点。总之，矿浆电解作为一种新生事物，有其独特的优势，必将在不久的将来得到更广泛的研究和应用。
