碱性湿法炼锑工艺技术

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:351

一、Sb-S-H2O系碱性负电位区的热力学分析

Sb-S-H2O系是复杂的配合物体系,溶液中除了存在单一配位体的单棱配合离子(SbS2-、SbS33、SbS43)外,还有单一配位体的多核配合离子(Sb2S42、Sb2S54、Sb2S66)以及部分氧代配位体的配合离子,前者如SbSO、SbSO2,后者如SbO、SbO2、SbO33、SbO3、SbO43。作为配位体的S2也有多种变价离子(S22、S2O32、SO42、SO32等)和变体离子(HS)。

根据同时平衡原理和电中性原理,用电子计算机求解指教方程,进行了Sb-S-H2O系的电位-pH值计算,绘制了25℃时[Sb]T=1mol∕L及[S]T分别等于2mol∕L和3mol∕L Sb-S-H2O体系的电位-pH图(图1和图2)。图中[Sb]T和[S]T分别为含和含硫的离子平衡总浓度。

图1  Sb-S-H2O系电位-pH图

[Sb]T=1mol∕L,[S]T=2mol∕L

图2  Sb-S-H2O系电位-pH图

[Sb]T=1mol∕L,[S]T=3mol∕L

由图1可以看出,在固-液平衡线上,随着pH值升高,电位负向移动,溶液中含锑配合离子由以配位数少的配合离子(SbS2)为主(pH<13.6)过渡到以配位数多的配合离子(SbS33、Sb2S66)为主(pH=13.6~14.2);同时锑配合阴离子中代替的氧原子数增加,例如在pH>14.2时,以SbO33为主。

由图1和图2可以看出,溶液的稳定区,特别是简单配位配合离子稳定区很窄。即随着电位的升高,氧代配位体的个数增加,以致最后变成全部氧代的SbO43或SbO3及SbO33或SbO2等离子,而被氧取代的S2氧化成S2O32等,这说明浸出液极易氧化,生成各种钠盐(Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4等)。

由图1和图2还可看出,随着[Sb]T∕[S]T比值的减少,锑固相和Sb2S3固相稳定区缩小,溶液稳定区扩大。在[Sb]T/[S]T=1∕2时,Sb2S3固相稳定区面积很大,当[Sb]T/[S]T=1∕3时,Sb2S3固相稳定区缩成一窄条状。计算表明,当[Sb]T/[S]T≤1∕4时,图中的Sb2S3固相稳定区消失。这说明硫化锑精矿适宜的浸出条件是[Sb]T/[S]T≤1∕4。

二、Sb-Na-S-H2O系碱性负电位区的热力学分析

碱性湿法炼锑过程实际上是存在有Na的更加复杂的Sb-Na-S-H2O体系,该体系中存在有溶液与Na3SbO4晶体,溶液与NaSbS2晶体及固态锑与固态NaSbS2的平衡。通过电子计算机求解指数方程,绘制出图3和图4。

图3  Sb-S-Na-H2O系电位-pH图

25℃,[Sb]T=0.5mol∕L,[S]T=2.0mol∕L

图4  Sb-S-Na-H2O系电位-pH图

25℃,[Sb]T=0.5mol∕L,[S]T=3.0mol∕L

由图1和图2可以看出,Na3SbO4和NaSbS2具有较宽的稳定区,即实际存在的大片溶液稳定区为这两个固相区所覆盖,这与含锑量高的电解液冷却时出现结晶的情况相符。由于Na3SbO4的稳定区较宽,因此在碱性溶液中由Na3SbS3制取Na3SbO4结晶是很容易进行的。这对研究新产品-锑酸钠具有一定的指导意义,直接法制取锑酸钠的新工艺就是该理论指导下完成的。

标签: 湿法
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