复杂高砷锑金精矿氯盐体系矿浆电解电氧化选择性分离锑的基础研究

Antimony ores is the advantaged mineral resources of China, meanwhile it has a high degree of utilization. With the depletion of high-quality antimony resources, which primarily is stibnite, antimony production in our country has turned to the processing of complex polymetallic paragenesis ores. As-rich antimonic gold concentrate is the primary typical Sb-bearing ores, which is treated with the process of blast furnace volatilization smelting - reverberatory furnace reduction smelting. In consideration of the deficiencies of the process such as high energy consumption, low recovery efficiency of valuable metals, poor working conditions, serious pollution of arsenic and off-gas with low consistence SO2, etc, the applicant develops a novel technology system, namely slurry electrolysis electrooxidation selective separation antimony - heating volatilization separation sulfur and arsenic in the absence of oxygen – recovery of gold. This study concerns the critical scientific foundations for the key processes, slurry electrolysis electrooxidation selective separation antimony, of this novel technology: ① reaction mechanism of anode electrooxidation and mineral leaching process in multiphase coexistence slurry electrolysis system， ② Thermodynamic Properties in the leaching process of the complex As-rich antimonic gold concentrate, and ③ phase transformation rule of Sulphur-containing minerals in the leaching process. Focusing on complex As-rich antimonic gold concentrate ores, with systematic investigation, the theoretical basis of selective leaching process will be developed and furthermore a advanced, economical and environmentally friendly novel technical model for comprehensive utilizing of As-rich antimonic gold concentrate will be established.

锑是我国的优势矿产资源，但我国锑矿已利用程度较高，随着以辉锑矿为主的优质锑资源的耗竭，我国锑的生产已转向了复杂多金属共生矿的处理。高砷锑金精矿是我国的主要含锑特色矿物之一，目前主要采用鼓风炉挥发熔炼－反射炉还原熔炼工艺处理，存在能耗高、锑/金回收率低、生产环境差，砷及低浓度SO2污染严重等问题。鉴于此，申请者构思寻求一种从工艺源头治理污染的方案，提出了矿浆电解电氧化选择性分离锑—隔氧条件下加热挥发分离硫、砷—分离提金新技术体系。本项目就该新技术的关键工序之一——矿浆电解电氧化选择性分离锑的关键科学问题：①多相共存矿浆电解体系中阳极电氧化反应机理及矿物浸出过程；②复杂高砷锑金精矿浸出过程热力学性质；③浸出过程含硫矿物的矿相转化规律，以高砷锑金精矿为主要研究对象，进行系统研究以建立高砷锑金精矿选择性浸出理论基础，从而构建技术先进、经济合理、绿色环保的高砷锑金精矿综合利用新技术原型。

高砷锑金精矿是一种重要的锑、金原料，因为伴生有毒砂等有害成分，且金呈显微状态存在或嵌布于其它矿物内，这类矿石很难处理。传统的辉锑矿火法处理工艺，对锑品位要求高，且存在能耗高、锑/金回收率低、生产环境差，砷及低浓度SO2污染严重等问题。鉴于此，申请者提出了一种矿浆电解电氧化选择性分离锑——隔氧条件下挥发分离硫、砷——分离提金新技术体系。. 本项目就该新技术的关键工序之一——矿浆电解电氧化选择性分离锑的关键科学问题进行系统研究。结果表明：① 实验所用高砷锑金精矿主要金属矿物为辉锑矿（40.39%）、黄铁矿（22.92%）及毒砂（9.24%），锑主要以辉锑矿形式存在（89.94%），另外还有部分赋存在氧化锑矿中，二者之和占比达98.76%；② 辉锑矿在阳极区的氧化浸出主要是Fe3+的氧化作用，硫被氧化为单质硫，锑以离子形式进入溶液，Fe3+被还原为Fe2+，Fe2+又在阳极电极上被氧化再生，如此循环，直到辉锑矿反应完全；③ 矿浆电解处理过程中，黄铁矿和毒砂矿物颗粒完整，边界平滑，无明显的浸蚀痕迹；辉锑矿中低价态S2-被氧化为0价，并在原位组建元素硫晶体形成多孔状单质硫，这种新生的单质硫嵌布在残余辉锑矿周围形成疏松状包裹层；④ 宏观动力学研究表明，锑的氧化浸出过程受界面化学反应控制，表观活化能为56.02 kJ•mol-1，辉锑矿表面生成的疏松多孔状硫层对反应试剂和产物锑离子的扩散影响甚微。⑤ 矿浆电解处理高砷锑金精矿，锑的浸出率达98%以上，可一步制得Sb>98%的金属锑，金、砷基本留置在渣中，由此实现了锑与金、砷的高效分离。辉锑矿中的硫转变为元素硫留置在渣中。. 通过上述研究，揭示了高砷锑金精矿矿浆电解阳极电氧化反应机理及含硫矿物转化规律，完善了矿浆电解选择性氧化浸出理论体系，初步构建了复杂高砷锑金精矿氯盐体系矿浆电解电氧化选择性分离锑的技术原型，实现了锑与金、硫、砷的高效分离。