矿浆电解通过将锑矿石制成矿浆作为电解液,在电解槽中通电,使锑的化合物(如Sb³⁺)在阴极被还原为金属锑(Sb),同时杂质被分离或留在溶液中。该技术特别适用于处理复杂锑矿石或低品位矿石。
锑矿石的矿浆电解工艺流程:
1.矿石预处理:将锑矿石破碎至细颗粒(通常<100目),增大反应表面积。
2.浸出:
(1)酸浸:用盐酸(HCl)或硫酸(H₂SO₄)溶解锑化合物(如Sb₂S₃ + 6HCl → 2SbCl₃ + 3H₂S↑)。
(2)碱性浸出:针对氧化锑矿(如Sb₂O₃),可用NaOH溶液浸出。
(3)固液分离:过滤去除未反应的矿渣,获得含锑离子的浸出液。
3.溶液净化
(1)去除杂质:通过调节pH、添加沉淀剂(如硫化钠)或萃取剂,去除铁、砷等杂质离子。
(2)浓缩:通过蒸发或离子交换富集锑离子(Sb³⁺)。
4.电解过程
(1)电解槽设计:
阳极:通常为惰性材料(钛涂钌、石墨)。
阴极:不锈钢或钛板,用于沉积金属锑。
(2)电解条件:
电流密度:200-500 A/m²(根据溶液浓度调整)。
温度:40-60℃(控制反应速率和能耗)。
电压:1.5-3.0 V(避免副反应)。
(3)反应式:
阴极:Sb³⁺ + 3e⁻ → Sb↓
阳极:2H₂O → 4H⁺ + O₂↑ + 4e⁻(酸性条件)
5.金属回收与后处理
(1)阴极剥离:定期刮下阴极沉积的金属锑,熔铸成锑锭。
(2)溶液循环:补充电解液或回收残余金属,减少废液排放。
锑矿石的矿浆电解是一种高效、环保的提取技术,尤其适合处理复杂矿石和低品位资源。尽管存在能耗和杂质分离的挑战,但通过工艺优化(如溶液净化、脉冲电解)和环保措施,已成为现代锑冶金的重要发展方向。