[发明专利]一种尾矿砂超声波辅助矿浆电解方法

说明书

技术领域

一种尾矿砂超声波辅助矿浆电解方法，涉及一种在湿法冶金工艺中，在超声波的辅助作用下，进行尾矿砂浸出、目标金属选择性电沉积、杂质金属分离的矿浆电解工艺。

背景技术

尾矿砂属于工业固体废物，成分复杂，含硫、砷、铅等有害元素，根据国家有关规定（工业废物处理处置规范），需要本着减量化、资源化、无害化的原则对尾矿砂进行回采和利用。

矿浆电解是一种很有发展前景的湿法冶金工艺，在很多领域已得到广泛应用，相比而言，传统火法冶炼缺点是对环境的污染难以完全克服，且只适合于高品位的精矿和大规模生产，如果矿物成分复杂，则火法难以胜任。

矿浆电解作为一项崭新的湿法冶金技术。它可以有效的克服湿法冶金流程长、能耗高的缺点，适合于处理量不是很大，但成分复杂、附加值高的矿物，如：铅锌银混合矿、铜锌混合矿、含铅铜复杂金精矿、铜镍混合矿、含硫砷尾矿，这些矿物的共同特点是分选效果差、金属回收率低。

矿浆电解技术大大简化了湿法冶金流程，使得矿粉的浸出、浸出液净化、目标金属电解沉积等过程结合在矿浆电解槽中进行。而将超声波应用在矿浆电解技术中，可以有效的提高矿浆电解过程的矿物浸出率，使得矿物中目标金属的浸出率提高到90%以上，且时间更短，通过超声波作用，电解液在电极表面的流动情况得到改善，消除了阳离子的阴极钝化现象，提高了电流效率和析出金属的纯度，使得阴极上析出金属的纯度达到98%以上，且超声技术无污染、易操作、成本低，提高了矿浆电解的效率，环保效应明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于利用超声波的辅助作用，改善电解体系溶液中金属离子的分布情况，使得电极表面的电解液充分流动。由于超声波作用，使得矿物在阳极的氧化浸出和酸溶浸出速率加快，矿浆电解过程浓差极化基本消除，使得离子浓度在电解体系溶液中均匀分布，阴极表面浓度接近整个溶液的浓度，从而消除阴极钝化现象，提高阴极上目标金属的电沉积产量和纯度，可以直接从阴极得到纯度很高的目标金属，同时提高了电流效率，提高了矿浆电解的综合效能。

本发明专利主要通过以下技术方案实现。

一种尾矿砂超声波辅助矿浆电解方法，其特征在于：所述处理系统是由矿粉、超声波系统、电解控制系统、膜隔离系统、搅拌系统、恒温控制系统组成，所述方法为开启恒温控制系统确保电解在恒温条件下，将矿粉加入到膜隔离系统中，按序分别开启超声波系统、搅拌系统、电解控制系统，矿浆电解时，在超声波的辅助下，矿物在阳极区被氧化浸出，在阴极上则发生金属离子的还原析出，当膜隔离系统中矿粉的浸出率≥80%，或矿粉中≥80%的目标金属在阴极上析出时，关闭超声波系统、搅拌系统、电解控制系统和恒温控制系统，收集阴极上的目标金属、分离膜隔离系统中的矿渣。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于：矿粉其粒度应大于膜隔离系统中阳极隔膜套（3）的孔径。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于：超声波系统应至少包含内置式超声波发生探头（1）和超声波发生器（8）中的一种，或者两种都包含，其中内置式超声波发生探头（1）数量至少为1个，且位于超声场恒温箱（7）底部或侧面，超声波发生器（8）的探头应固定在电解槽（4）上方，同时探头伸入到隔膜套中的矿浆溶液中，伸入部分应保证超声波探头与溶液充分接触，超声波功率可调。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电解控制系统由电解体系溶液（2）、电解槽（4）和电极（5）组成，电解体系溶液（2）中应至少包含一种酸和不少于一种该酸的酸盐，该酸可以是磷酸、盐酸、硫酸、硝酸、硅氟酸，溶液PH=0～7，电解槽（4）中的液面应不高于超声场恒温箱（7）的液面，且电解槽（4）底部应与超声场恒温箱（7）底部保持适当间距，防止电解槽（4）底部温度不均匀，使得电解槽（4）底部也能与保温液体充分接触，电极（5）阳极材料为不锈钢板、石墨、铅板、钛板、金属网或碳纤维，阴极材料为含钯、铂、铑、钌、铱等涂层的钛板或不锈钢板、纯钛板或石墨，阳极置于阳极隔膜套（3）中，阴极置于阳极隔膜套（3）外的电解体系溶液（2）中。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于：膜隔离系统应包含阳极隔膜套（3），阳极隔膜套（3）的孔径尺寸应小于矿粉的粒径，且为具有耐酸碱特性的织物。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于：搅拌系统包含电动搅拌器（6）或液体搅拌循环泵，电动搅拌器（6）应伸入到电解体系溶液（2）中，且电动搅拌器（6）的搅拌叶片为耐酸碱材料。