论文部分内容阅读
随着复杂难处理低品位铋矿增多,传统熔炼工艺环境污染问题日益突出,湿法处理含铋物料的研究愈来愈受到重视。铋矿或含铋烟尘等原料经过不同的湿法浸出过程,铋及其他伴生金属以金属离子的形式进入到浸出液中。盐酸氯盐体系作为铋湿法工艺最为常用的阴离子体系之一,研究如何在氯盐体系下开发一种有效、经济的除杂工艺具有重要意义。 基于本课题组前期关于交互焙烧、焙砂盐酸浸出的思想,本文进行了复杂氯化铋溶液的净化及直接制备氧化铋产品的相关研究,以期为发展环境友好的铋湿法冶金新工艺提供理论基础和实践参考,实验得出如下结论: (1)本文以辉铋矿焙烧预处理后,盐酸浸出得到的浸出液为原料,论述了水解净化的原理,考察了终点pH值、氨水浓度及温度条件对水解过程的影响。实验结果表明,水解净化过程可在净化前期将大部分杂质与铋分离,但仅水解工序不足以达到净化要求,还需要深度净化。 (2)实验以分析纯氯化铋溶液为原料,探究了盐酸介质下磷酸三丁酯(TBP)萃铋的性能和机理,得到了TBP萃取铋的热力学数据。考察了时间、温度、萃取剂浓度、盐酸浓度、氢离子浓度、氯离子浓度等因素对Bi(Ⅲ)萃取的影响。结果表明,低酸度条件下,H+浓度对铋的萃取影响不大,TBP萃铋的能力随着Cl-浓度的增加而迅速降低。通过斜率法确定了萃合物的组成主要为BiCl3·2TB、BiCl3·3TBP,且表明TBP主要以配位取代机理萃铋。测定了该萃取反应的表观摩尔焓变△H*=-34178 J/mol,表明萃取反应为放热反应。 (3)在理论探究的基础上,利用溶剂萃取的方法对水解净化后溶液进行深度净化,研究了氯盐体系下从含铋复杂溶液萃取铋的工艺,通过考察各因素包括温度、萃取剂浓度、氯离子浓度、相比对铋和铁萃取的影响,得到了优化工艺条件。在有机相组成60%TBP-40%磺化煤油,相比V(O)/V(A)=1∶1,温度293 K,振荡时间5 min,总氯浓度46 g/L,总铋浓度19 g/L,水相pH=0.8的条件下,经四级逆流萃取,铋的萃取率达98.5%。 (4)负载有机相经洗涤后采用沉淀反萃法,以H2C2O4水溶液为反萃剂,反萃含铋负载有机相。在有机相铋离子浓度17 g/L,相比V(O)/V(A)=1∶1,温度293 K,搅拌时间20 min的条件下,铋反萃率达到99.3%。反萃后获得草酸铋前驱体,前驱体经洗涤、干燥、煅烧后得到氧化铋产品。考察了温度、时间等条件对前驱体热分解的影响,结果表明,在煅烧温度600℃、时间2h、空气气氛条件下,煅烧得到α-Bi2O3。