铋是一种“绿色”金属，在地壳中的丰度和银的相当。主要铋矿物有辉铋矿（Bi2S3）、铋华（Bi2O3）和泡铋矿（nBi2O3 mH2O）。金属铋－般作为钨、钼、铅、铜、锡冶炼过程中的副产品回收。据美国矿业局1991年的资料，1990年国外铋的探明储量为8. 95万t，其他铋资源11.4万t，合计20. 35万t，主要分布在中国、日本、秘鲁、澳大利亚、墨西哥、美国、加拿大等，在环太平洋沿岸地区形成一个非连续性的大圈。国外铋资源分布情况见表1。
表1 国外铋资源分布 万t
我国铋资源丰富，储量总计50～60万t，占世界总储量的70%，集中分布在湖南、广东、江西、云南4省。湖南柿竹园有色金属矿铋的储量占全国总储量的74%，而且品位高、易开采，是我国最重要的铋原料基地。近年来，国内许多科研机构根据铋矿的不同组成，围绕降低生产成本、解决环境污染、FeCl3再生和溶液中有价金属的富集问题，开展了大量工作，开发了多种湿法冶金工艺流程，主要有：1）FeCl3浸出－铁粉置换法，2）FeCl3浸出－隔膜电极法，3）FeCl3－水解沉铋法，4）氯气选择性浸出法，5）盐酸－亚硝酸浸出法，6）新氯化水解法，7）矿浆电解法等。这些工艺流程大都已进行扩大试验或半工业、工业试验，其中矿浆电解法已用于工业生产。
一、国外铋矿的湿法冶金技术及工艺参数
国外用湿法技术处理铋矿石回收金属铋始见于1958年。Fester，等采用10%的HNO3从含铋钨精矿中浸出金属铋，浸出温度为80℃；采用10%H2SO4＋NaNO3和H2SO4＋KClO3作浸出剂，在较低的温度下浸出铋，也得到了较为满意的结果。表2是国外处理低品位铋矿的工艺参数。
表2 国外铋矿湿法处理技术及工艺参数
二、国内湿法冶金技术及存在的问题
（一）FeCl3浸出－铁粉置换法
该方法可分为三氯化铁、盐酸浸出，铁粉置换，海绵铋熔炼3个主要步骤，工艺流程见图1。
图1 FeCl3浸出－铁粉置换法回收金属铋的工艺流程
1、三氯化铁＋盐酸浸出。用三氯化铁与盐酸的混合液浸出硫化铋矿，矿石中的Bi2S3为FeCl3所溶解生成可溶性三氯化铋：
同时，矿石中夹杂的少量天然铋也被溶解：
矿石中的氧化铋则为盐酸所溶解：
浸出剂中加入盐酸有助于防止BiCl3水解为不溶
性的BiOCl沉淀。
2、铁粉置换。矿石中的铋经浸出后都转入到溶液中，加铁粉可置换出海绵铋：
3、海绵铋的精炼。置换出的海绵铋需加热熔化铸成铋锭，但直接熔化会发生严重的氧化反应，因此工业上是在熔融的氢氧化钠（熔点318.4℃，密度2.13g／cm3）中进行熔化，这样既可防止铋的氧化，而且熔融的液铋（熔点271 0C，同温液体密度为10.064g∕cm3）也易于聚集，同时铋的氧化物及其中某些杂质也能被NaOH吸收。下层聚集的液铋经流铸形成一定大小的铋锭，其中仍含有一些杂质，属于粗铋，须进一步精炼。
此法工艺比较成熟，铋的浸出率高（94%～94.5%），环境污染小。其缺点是材料消耗高，每
吨海绵铋消耗盐酸1.5～1.8t，氯气0.4～0.5t，铁粉0.5～0.6t。由于采用铁粉置换和氯气再生技术，铁和氯离子在溶液中的积累不容忽视，废液排放量大，浸出液中离子浓度较高，溶液粘度较大，渣的过滤和洗涤较为困难。
（二）FeCl3浸出－隔膜电极法
用隔膜电极法取代铁粉置换法，适当控制电位，铋在阴极被还原：
铁在阳极发生氧化：
该方法的关键是电极电位的控制和溶液透过隔膜的速度控制。在阴极区，溶液中的主要阳离子是Bi3＋、Fe2＋和H＋，在阳极区，溶液中的主要阳离子是Bi3＋、Fe3＋和H＋。为使阳极区的三价铁离子不致在阴极放电而降低电流效率，采用适当的隔膜材料把阴、阳两极分开，阴极区液面高于阳极区液面。控制电解液的渗透速度，使与二价铁的氧化速度相当。
与三氯化铁浸出－铁粉置换法相比，此流程较短，但由于溶液中铁离子浓度高，电沉积过程中三价铁不可避免地透过隔膜在阴极还原，因而电流效率低（42%～50%），二价铁的电氧化率也不高。
（三）FeCl3－水解沉铋法
利用氯化铋易水解的特性，在弱酸性溶液中水解氯化铋，使生成氯氧化铋，制取氯氧铋精矿。
为使水解完全，溶液pH值一般控制在1～2之间。溶液需稀释数倍，造成水和试剂耗量大、铋回收率低、废水排放量大。柿竹园选厂曾采用此法生产氯氧铋精矿，每吨精矿消耗工业盐酸800kg，铋的回收率仅为60%。
（四）氯气选择性浸出法
控制溶液电位，用氯气选择性浸出硫化铋矿，同时抑制杂质的浸出：
此法消除了大量铁离子在流程中的循环和积累问题，提高了产品质量，渣的过滤、洗涤性能也得以改善，铋的浸出率较高，但氯气的消耗量大，部分单质硫会进一步氧化为硫酸根，氯气的污染和腐蚀较为严重，设备材质和密封要求较高。与三氯化铁浸出法相比没有明显的优越性。
（五）盐酸－亚硝酸浸出法
该法已进行半工业试验，处理的是难选含铋辉铋矿。基本化学反应为：
该法消耗试剂种类多且量大，除盐酸和氯化钠外，还需硝酸纳、煤油和双氧水等。
（六）氯化－水解法
中南大学多年来的研究结果表明，采用高浓度氯离子溶液，在90～105℃下，二段循环浸出
硫化铋矿，铋浸出率超过94%，工艺流程如图2所示。氯化－水解法浸出硫化铋矿，解决了大量铁在溶液中的循环和浸出剂的氧化再生问题，而且浸出液中有价金属的浓度比较高。但浸出时所需温度较高，元素硫的氧化严重，杂质元素如As的浸出率也较高，因而氧化剂的消耗量大，同时还存在设备腐蚀、废液排放量大等问题。
图2 氯化－水解法提取金属铋的工艺流程
（七）矿浆电解法
矿浆电解法是北京矿冶研究总院历经20余年的研究结果，是一种新的湿法冶金工艺。在一个装置中同时完成铋矿石的氧化浸出和铋的电积还原，将传统的浸出、固液分离、溶液净化、电积等过程有机地结合起来，改变了铋矿浸出时耗氧，而电积时阳极氧化空耗能量的不合理情况，简化了湿法冶金流程，金属回收率较高，能耗降低，有利于保护环境。
矿浆电解法处理铋精矿是在中等温度（50～60℃）下和酸性氯盐体系中进行。浆化后的铋精矿加入到矿浆电解槽的阳极区直接电解，铋精矿在被氧化浸出的同时，金属铋在阴极被还原析出，实现了金属铋的一步提取。阳极区发生的铋精矿的浸出反应为：
阴极区发生金属离子的还原反应：
工艺流程如图3所示。
图3 矿浆电解法处理铋精矿工艺流程
矿浆电解法不仅保留了传统湿法冶金工艺的优点，而且还具有以下特点：
1、一步产出金属，元素硫、砷、铁及脉石矿物进入浸出渣，过程简单，溶液中离子浓度低，浸出渣易于过滤和洗涤。
2、在常压和接近于常温下操作，设备可采用廉价的玻璃钢、聚丙烯等抗氧化腐蚀的材料。
3、矿粒－电解液－阳极－空气泡系统有非常强的去极化能力，电解时所需槽电压很低，由于充分利用了阴阳极的还原氧化性，电能消耗小。
4、试剂消耗少，整个过程基本上无试剂消耗。
5、作业方式灵活，既适合于大规模连续作业，
实现机械化和自动化生产，也能以小规模和间歇式生产，甚至可在矿山进行“坑口冶炼”。
6、综合回收效果好。除用于处理铋精矿外，还特别适合于处理低品位复杂难选的铜、铅、锌、铋、银混合硫化矿。
三、结束语
尽管金属铋浸出工艺研究比较深入和完善，但不论是常规搅拌浸出法还是矿浆电解法，都需要较高温度或电能，投资大、成本高，且易污染环境。目前，在常温下从低品位铋矿中浸出金属铋的研究仍是一片空白，主要原因是铋矿品位低，组成复杂，条件难于选择。
另外，湿法冶金过程中产生大量废渣和废水，危害性极大，需综合治理，因此，在今后的研究中，要不断开发高效、无污染、低成本、低能耗、综合利用程度高的新工艺流程。
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