[發明專利]一種利用低共熔溶劑電解分離鉛銻合金的方法

有效

• 申請號: 201610136788.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105780060B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 李堅;張賢杰;華一新;徐存英;張啟波;李艷
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用低共熔溶劑電解分離鉛銻合金的方法，屬于有色金屬濕法冶金技術領域。

背景技術

脆硫銻鉛礦（Pb₄FeSb₆S₁₄）屬于多金屬復合硫化礦物，又稱為“羽毛礦”，我國的廣西大廠產出大量脆硫銻鉛礦（Pb₄FeSb₆S₁₄），是鉛、銻生產的重要原料之一，然而實際生產中鉛銻的分離提純具有一定的難度。因為鉛銻二元系在熱力學性質上對理想溶液呈現一定的負偏差，同時鉛與銻的物理化學性質比較相近，在冶金過程中的行為比較相似，導致鉛銻合金的分離比較困難。目前，鉛銻合金的分離主要有火法分離、熔析分離、真空蒸餾、離心偏析和電解分離等方法。

在已公布的專利CN1389584A^[1]中，其先將硫化鉛銻精礦經焙燒、鼓風爐熔煉得到鉛銻粗合金（Sb含量30%～50%），再通過反射爐熔煉將粗合金脫除砷和鎘后，于580～620℃下在隔焰式銻白爐中熔煉，使得合金中的銻氧化揮發，實現鉛銻合金分離。在專利CN1186868A^[2]中，同樣是硫化鉛銻礦先脫硫、燒結、還原得到鉛銻粗合金（Sb含量8%～98%），合金經過脫砷后于700℃下、900～3000 Pa的空氣中使得銻氧化為銻白揮發。火法工藝分離鉛銻合金的直收率低、純堿及除鉛劑消耗量大、熔煉和精煉過程的粉塵及有害氣體會造成嚴重的環境污染。

在專利CN1405341A^[3]中，韋元基將鉛銻粗合金（50%≤Pb≤60%）先置于一次熔析爐中熔析，產出的一次熔析粗鉛（62%≤Pb≤70%）再通過二次熔析爐進行二次熔析得到底鉛，兩次熔析得到的熔析渣經過吹煉得到粗鉛再返回二次熔析爐中。兩次熔析最終可以得到滿足電解精煉要求的粗鉛合金（78%≤Pb≤84%），熔析渣經過吹煉得到銻氧，再經過火法熔煉和精煉得到2#銻。熔析法流程較為復雜，兩次熔析無法直接實現鉛銻分離，同時熔析過程產生的大量熔析渣仍然釆用傳統的火法吹煉法進行處理。

張國靖^[4]采用連續真空蒸餾的方法分離含Sb約90%、Pb約10%的鉛銻合金，控制蒸餾溫度為750℃、真空度99 Pa以下，隨著蒸餾級數增加，餾出產品中Sb的含量也增大，最終在第十五級得到Sb含量大于98%的產品銻。但是該方法要求在高溫和低蒸汽壓下操作，對設備要求很高，生產成本也較高，另外，這種方法需要連續多級蒸餾，并且殘留的合金仍需要進一步處理才能得到較純的金屬鉛和銻。

在專利CN1031568A^[5]中公布了一種利用離心偏析法分離鉛銻合金的方法。具體方法是先將粗合金（含Sb 25%～40%）在高溫熔化，金屬熔體在離心場中控制離心轉速為1500～2000 r/min產生離心液壓，利用鉛銻熔融液的比重差，在450～500℃溫度下，使鉛銻快速偏析分離，一步獲得粗鉛（含Pb≥78%）和粗銻（含Sb≥90%）。此方法由于溫度控制要求嚴格，使得晶粒和富鉛的成分波動較大，無法連續作業，同時銻易被氧化，使得最終的分離效果與理論有一定的偏差。

付正等人^[6]以KCl－NaCl熔鹽為電解質，熔融的鉛銻合金（含Pb 10%）為陽極，石墨或金屬銻為陰極，控制電流密度為2220～6650 A/m²，于700～750℃下進行電解，可得到含Pb＜0.1%的陰極銻。李繼東等人^[7]以陽極泥合金為原料（含Pb 60％、Sb 38％、Ag等少量的貴金屬），以NaCl－KCl－PbCl₂熔鹽為電解質，粗合金作陽極，純鉛做陰極，采用三層液熔鹽電解精煉法于700℃進行電解，陰極得到含Pb99%的純鉛；而電解后陽極剩余的合金（主要是Sb、少量Pb和其他雜質）通過真空蒸餾處理將銻分離出來，銻的純度達到99.5%。熔鹽電解過程的槽電壓在0.6V左右，電流效率為75%～80%。由于高溫作業使得能耗較大，同時對電解槽設備材料的要求也很高，而且電解質難以凈化和循環利用。