鎢粗精礦氯化冶金工藝研究

1、鎢粗精礦氯化冶金工藝研究摘 要 :研究了氣相氯化法從鎢粗精礦中揮發(fā)多金屬的影響因素。 研究結(jié)果表明 :稀鹽酸可以適當(dāng)?shù)靥岣哝u品位， 并可以除去40% 的鈣;鎢粗精礦經(jīng)過(guò)鹽酸預(yù)處理后，主要元素的氯化揮發(fā)率高于未處理精礦。最佳氯化工藝條件為:溫度700 ，保溫時(shí)間 1 h ， 活性碳用量為原礦的 20% ， 在此條件下還原氯化， 鎢的氯化揮發(fā)率大于 99% ，鉬、錫的氯化揮發(fā)率大于 97%; 同時(shí)，鐵、鋁揮發(fā)率也較高，導(dǎo)致氯化物中的鐵、鋁含量較高;氯化殘留礦樣為熔融的鹽狀，結(jié)塊嚴(yán)重。關(guān)鍵詞 :鎢粗精礦;氯化;揮發(fā)有色金屬的氯化物沸點(diǎn)較低易揮發(fā)， 而且不同金屬氯化物的沸點(diǎn)不同并易溶于水， 利用這些性

2、質(zhì)可方便、 有效地將礦石中的有色金屬提取并分離。 氯化冶金具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可處理各種不同類(lèi)型的原料， 甚至液態(tài)粗金屬;作業(yè)溫度比其他火法冶金過(guò)程低；分離效率高，綜合利用好 C。氯化冶金經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)展，已成為處理復(fù)雜礦以綜合回收有價(jià)元素的有效方法之一。在高品位礦石資源逐漸枯竭的情況下， 對(duì)儲(chǔ)量很大的低品位、 成分復(fù)雜難選的貧礦來(lái)說(shuō)，氯化冶金的優(yōu)勢(shì)將日益凸顯。國(guó)內(nèi)在 20 世紀(jì) 80 年代曾開(kāi)展過(guò)鎢氯化冶金方面的研究2-3 ，但由于多種原因， 后續(xù)有關(guān)研究較少。 湖南柿竹園復(fù)雜鎢多金屬礦中除鎢外含有大量的有色金屬資源， 且嵌布粒度極細(xì)， 難以采用物理選礦方法進(jìn)行分選、 富集成相

3、應(yīng)的有色金屬精礦。 為了考查柿竹園復(fù)雜鎢多金屬礦中其它有色金屬的可開(kāi)采利用價(jià)值，本文采用氣相氯化法探索鎢粗精礦中有色金屬的氯化揮發(fā)性。1 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)方法1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑本試驗(yàn)所用礦樣為柿竹園提供的鴇粗精礦，其化學(xué)成分如表1所示表1鴇粗精礦主要元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%FrFMiiO ShOjBiCli Si。工7.6U3.3123.73IO. X40. 130.607.32 0. 051U .0&4 21.4B實(shí)驗(yàn)所用試劑有：鹽酸（化學(xué)純）;活性碳（化學(xué)純）;氯氣（工業(yè)級(jí)）。1.2 實(shí)驗(yàn)流程及主要設(shè)備將鴇粗精礦采用1%鹽酸溶液進(jìn)行預(yù)處理脫除部分碳酸鈣；將處理過(guò)的鴇粗 精礦及未處

4、理的鴇粗精礦分別與碳粉混合均勻 ；裝入石英培竭，放入SSX-12-16 高溫管式電阻爐中，試驗(yàn)裝置如圖1所示。通入氯氣，進(jìn)行氯化焙燒，氯化氣體 冷凝收集。將氯化后的礦樣殘?jiān)屠淠聛?lái)的氯化物分別稱(chēng)重并分析含量， 計(jì)算 各金屬的氯化揮發(fā)率。圖1試驗(yàn)裝置1 冷凝水出口 ；2 冷凝水進(jìn)口；3 冷凝器；4溫度計(jì)；5 爐體;6石英管；7 加熱元件;8熱電偶1.3 分析方法所有元素分析委托廣州有色金屬研究院分析檢測(cè)中心測(cè)試，主要采用重量法、 容量法和ICP儀器分析2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1 鴇粗精礦鹽酸預(yù)處理為了進(jìn)一步提高鴇粗精礦的品位和除掉部分鈣，采用濃度為 1%的稀鹽酸對(duì) 鴇粗精礦進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)。鴇粗精礦

5、100 g ,室溫下浸出2 h,在不同鹽酸添加量 的條件下的浸出渣質(zhì)量如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)鹽酸添加量大于1 500 mL后，浸出渣質(zhì)量變化不大。對(duì)鹽酸添加量為1 500 mL時(shí)的浸出渣進(jìn)行成分 分析，結(jié)果如表2所示。對(duì)比表2與表1可以看出，稀鹽酸可以適當(dāng)?shù)靥岣啉d 品位，但提高幅度不大；酸浸可以除去40%的鈣，但可將大部分的鈿、銅浸出。圖2稀鹽酸添加量與浸出渣質(zhì)量的關(guān)系表2浸出渣主要元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%Kr F 5CMijOj Sirf), A12Oj Hi q SifhH.JG 4. 11 17.76 ILIH 0. 17 O. 79 務(wù) U7 0. (W4 0.026 27.

6、122.2 氯化時(shí)間對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響為考察氯化時(shí)間對(duì)各金屬氯化揮發(fā)率的影響， 將預(yù)處理過(guò)的鴇粗精礦樣品與碳粉按100 ：40混合均勻，取20 g混合礦樣裝入自行設(shè)計(jì)的氯化揮發(fā)爐中；在 1 073 K下，氯氣流量為0.6 L/min ,分別采用不同氯化時(shí)間進(jìn)行氯化實(shí)驗(yàn)；氯化 后，氯化殘留礦樣呈黑色，有未反應(yīng)完的碳粉，樣品酥松。試驗(yàn)結(jié)果如圖34所示。從圖34可以看出:在1 073 K下鴇粗精礦中鴇、鋁、錫的氯化揮發(fā)率 大于96%;隨著時(shí)間延長(zhǎng)鴇、鑰、錫等的氯化揮發(fā)率都提高，但其它金屬如鐵、 鋁的氯化揮發(fā)也加大。綜合考慮，保溫 1 h就可以保證主要有價(jià)元素有很高的 揮發(fā)率。40 m Hn

7、1<M1 tlo 時(shí)H/曲圖3氯化時(shí)間對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響圖4揮發(fā)物中主要金屬含量與氯化時(shí)間的關(guān)系2.3不同碳含量對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響為考察碳粉含量對(duì)各金屬氯化揮發(fā)率的影響，將預(yù)處理過(guò)的鴇粗精礦樣品與碳粉按不同比例混合均勻，取20 g混合礦樣裝入自行設(shè)計(jì)的氯化揮發(fā)爐中，在1 073 K下，氯氣流量為0.6 L/min ,氯化1 h。試驗(yàn)結(jié)果如圖56所示。從 圖56可以看出：隨著碳含量增加，鴇、鋁氯化揮發(fā)率明顯提高，鴇粗精礦中鴇、鋁、錫的氯化揮發(fā)率大于96%;但碳含量增加，鐵鋁在氯化物中的比例增加。可以看出，當(dāng)碳含量為原礦質(zhì)量的 20%30%時(shí)就可保證主要有價(jià)元素有很高的揮發(fā)率

8、。當(dāng)含碳量低于 30%時(shí)，氯化殘留礦樣呈白色，為熔融的鹽狀，結(jié)塊嚴(yán) 重。211153。 3S 如畸含量圖5碳含量對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響10152025 M J5 物圖6揮發(fā)物中主要金屬含量與碳含量的關(guān)系2.4 不同氯化溫度對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響為考察氯化溫度對(duì)各金屬氯化揮發(fā)率的影響，將預(yù)處理過(guò)的鴇粗精礦樣品與 碳粉按100 ： 20混合均勻，取20 g混合礦樣裝入自行設(shè)計(jì)的氯化揮發(fā)爐中， 氯氣流量為0.6 L/min，分別采用不同氯化溫度進(jìn)行氯化實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖7 8所示。從圖78可以看出:溫度對(duì)鴇、鋁、錫的氯化揮發(fā)率影響不大；在650 700 c下，主要有價(jià)元素有很高的揮發(fā)率。 鐵

9、、鋁在氯化物中的含量很高；氯化殘 留礦樣呈白色，為熔融的鹽狀，結(jié)塊嚴(yán)重。6Ml EWP 72tl 74什 7Ml -WO MM I圖7氯化溫度對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響2.5 不同氯氣流量對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響將預(yù)處理過(guò)的鴇粗精礦樣品與碳粉按 100 ：20混合均勻，取20 g混合礦樣裝入自行設(shè)計(jì)的氯化揮發(fā)爐中；在973 K下，分別在不同氯氣流量下進(jìn)行氯化 實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖910所示。從圖910可以看出：氯氣流量對(duì)鴇粗精礦 中鴇、鋁、錫的氯化揮發(fā)率影響較大，當(dāng)氯氣流量大于0.6 L/min時(shí)，可以保證 主要有價(jià)元素有很高的揮發(fā)率。鐵、鋁在氯化物中的含量很高；氯化殘留礦樣呈白 色，為熔融的

10、鹽狀，結(jié)塊嚴(yán)重。0.4116O.» l.f»mwMI70mw4u和2(|陽(yáng)口圖9氯氣流量對(duì)主要金屬氯化揮發(fā)率的影響圖10揮發(fā)物中主要金屬含量與氯氣流量的關(guān)系根據(jù)前一階段試驗(yàn)可知 溫度650700 C ,碳加入量為原礦的20%30% , 氯氣流量0.6 L/min ,氯化時(shí)間1 h為最佳氯化工藝條件。在該條件下鴇氯化率 大于99%、鋁錫氯化率大于97%。2.6 優(yōu)化預(yù)處理鴇粗精礦與未處理鴇粗精礦的氯化工藝試驗(yàn)在前述最佳氯化工藝條件基礎(chǔ)上，對(duì)未處理鴇粗精礦按溫度700 C,礦/碳=100 ：20,氯氣流量0.6 L/min ,氯化時(shí)間1 h條件進(jìn)行氯化試驗(yàn)，比較預(yù)處 理工藝的必要性。對(duì)比結(jié)果如表 3所示。表3預(yù)處理前后礦樣中主要元素的氯化揮發(fā)率實(shí)驗(yàn)視化揮發(fā)率曾霄仇Mi。SnOj隊(duì)CinP未處理姚LU29LM 93.3597.8049. 12酸浸預(yù)處理99.2797.()l97.5679.96100從表3可知:鴇粗精礦經(jīng)過(guò)鹽酸處理后進(jìn)行氯化焙燒，主要元素的氯化揮發(fā) 率高于未處理精礦。未處理精礦鴇氯化率為98%左右、錫氯化率為93%左右。3結(jié)論1）稀鹽酸可以適當(dāng)?shù)靥岣哕?chē)§品位，并可以除去40%的鈣，但酸浸出能將大部分的鈿、銅浸出。2）鴇粗精礦經(jīng)過(guò)鹽酸預(yù)處理后，最佳氯化工藝條件為：溫度650700