汞矿中湿法提取汞金属
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发布时间：2022-04-22 05:06
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时间：2024-03-04 11:08
用浸出剂或吸收剂将含汞物料中的汞溶解或吸收入溶液，再从溶液中提取汞或汞盐的过程。
与火法炼汞相比，湿法炼汞能有效控制污染环境的汞蒸气；节约能耗(每公斤汞总能耗仅461MJ)；可处理低品位含汞物料，如美国矿务局(US Bureau of Mine)处理含汞0．03％～0．82％矿石的浸出率达90％～98％，中国用碘络合法处理含汞20～45mg／m3的冶炼烟气，可将废气含汞量降至0．05～0．15mg／m3，除去了99％以上的汞。影响湿法烁汞推广应用的最主要障碍是浸出剂的价格高。1866年瓦格纳(Wagner)首先提出碘络合法，工业上多采用硫化钠法。此外，还有采用HCl+KMnO4、HCI+HNO3、HCl+FeCl3、HCl+CuCl2、HCl+KI、Cl2等多种体系浸出剂或单一浸出剂的浸出方法，这些方法因浸出剂价格贵或浸出反应不完全，生产成本高，工业应用不多。
硫化钠法主要用于处理硫化汞精矿，由硫化汞精矿浸出和碱浸出液回收汞两阶段组成。
硫化汞精矿浸出硫化钠浸出硫化汞的反应为：
HgS+Na2S。= Na2HgS2 为使Na2HgS2稳定地存在于溶液中，要满足[S2-／[HgS22一]=2．53的条件。为防止硫化钠水解影响汞的溶出，生产中往往加入相对于硫化钠用量1．5％左右的氢氧化钠。氢氧化钠的加入量不能过多，否则会导致Na2HgS2溶解度下降，并使HgS的溶出速度减慢。硫化汞在浸出中的热效应不大，仅为12～17kJ／mol，温度对平衡改变的影响不大，浸出可在常温下进行。当汞精矿中存有Sb2S3和As2S3时，它们会与Na2s生成Na3SbS3和Na3AsS3进入溶液，不仅消耗浸出剂，还会给下一步作业带来困难。汞精矿中如伴生有铁、铜、铅、锌等矿物，它们都难溶于Na2S溶液而留在浸出渣中。浸出渣须用0．5％～1．0％Na2S并有一定碱浓度的溶液洗涤，防止硫汞配位离子水解沉淀析出。
浸出方法有机械搅拌浸出(见搅拌浸出)和渗滤浸出两种。贫矿石一般采用渗滤浸出，矿石粒度控制在6mm左右，用5％Na2S溶液在室温下浸出24h，汞浸出率96．6％，每吨汞消耗硫化钠1320kg。富汞矿和浮选汞精矿通常采用机械搅拌浸出，富汞矿含汞0．85％～0．9％，粒度小于2．36mm，浸出剂为含硫化钠10％的溶液，在液固比为2：1下浸出2～3h，汞浸出率99．78％；浮选汞精矿的浸出条件一般是：浸出液含Na2S80～100g／I。，液固比为(2～2．5)：1，在室温下浸出约2h。当处理含汞10％～15％，含硫19％～21％的硫化汞精矿时，浸出渣经三次洗涤，三次压滤，渣含汞小于0．1％，汞的浸出率达99．38％。浸出和洗涤设备采用圆锥底机械搅拌槽。过滤设备采用板框压滤机。浸出液为闭路循环，易于出现溶液膨胀和杂盐增加等问题，需抽出一部分含汞低、含杂盐高的溶液净化除去杂盐，以使循环系统中的溶液成分达到平衡。
碱浸出液回收汞有置换法和隔膜电解法。
(1)置换法。采用不易与汞生成合金的铝作还原剂，还原置换反应为：3Na2HgS2+8NaOH+2Al=3Hg+6Na2S+2NaAlO2+4H2O按反应计算置换一吨汞需消耗534．7kg．NaOH和90．3kg金属铝。由于反应不够完全及杂质锑参加反应，实际上需消耗167kg铝，NaOH由于部分再生，其消耗量为300kg。在置换过程中将海绵状或切屑状的铝加入溶液中，进行强烈循环或不断搅拌使之悬浮，析出的产物有两种：一种是金属汞，约占溶液中全汞量的80％；另一种是由汞、锑、铝组成的多金属汞齐，约占全汞的15％～20％，可用蒸馏法分离回收其中的汞。包括蒸馏产品在内，整个置换过程汞的总回收率为95％～95．5％。过程中再生的Na2S可返回浸出作业。
(2)隔膜电解法。用隔膜将电解槽分为阴极和阳极两室，以防止[HgS2]2一和S2一等离子进入阳极室，避免阳极泥的产生和杂盐的增加，阴阳极材料有Fe—Fe和Hg—Gc(Gc为不锈钢)两种。用铁作阴阳极电解时，所用阴极液含Na2S 7％、NaOH 0．5％、HgT2+30g／L，阳极液为苏打水，用陶瓷材料作隔膜，电流密度J为25～100A／m2。当J=25A／m2时，槽电压为0．54V。电解液温度为328K，为防止汞产品被其他金属污染，阴极电解后液中[HgT2+]保持在10g／L左右。电解结束后，挤压泥状的阴极沉淀物得金属汞。金属汞纯度为99．6％～99．8％，占沉淀物含汞量的80％。每吨金属汞的电能消耗为300kW•h，电流效率91％～99％，电流密度大时电流效率高。工业上多用Gc—Hg电极，电解时往电解槽底加入适量汞作水平汞阴极，不锈钢直立板阴极直接插入槽底汞中构成整个阴极面，直立板状阳极用帆布隔膜套与阴极隔离。送入阴极室的阴极液为含。Hg70～90g／L、Na2S 70～110g／L。NaOH 25～35g／L，的硫化汞精矿浸出后液，送入阳极室的阳极液为含NaOH180～200g/L的碱液。电解作业条件是：电解液为常温，异极间距100mm，阴极电流密度50A／m2，槽电压2．2～2．8V，阴极电解后液含汞8～18g／L。金属汞产出率98．7％～99％，电流效率85％～90%，每吨汞电耗1500～1800kw．h，阳极泥产出率为产汞量的0．11％，产品汞的纯度99．9％～99．99％。
碘络合法 适用于从含汞、含硫的烟气中提取汞。包括碘化钾溶液吸收，吸收后液脱二氧化硫和电解三个环节。中国冶金工作者在研究Hg—I—H2O系热力学的基础上，查明KI溶液能有效吸收汞。为避免出现：Hg2l2固体沉淀，吸收后液含[I一]T必须在0．3mol／L以上。在吸收过程中，烟气中的金属汞被氧化生成离子汞，离子汞再与碘离子作用生成碘化汞配合物，吸收总反应为：2Hg+SO2+8I一+4H+ =2HgI42一+So+2H2O当吸收液汞含量积累到8g／L时，抽取部分吸收后液先行脱除二氧化硫，然后再进行电解脱汞和再生碘。电解的阳极反应为：
HgI42一一2e=Hgl2+I2阴极反应为：HgI42一+2e=Hg+4I一 2H2O 一4e=4H++O2
在阳极析出的I2与电解液中的H2SO3反应，生成H2SO4和HI。电解后液返回循环使用。
经电除尘器除尘、稀硫酸洗涤和电除尘器除雾的含硫烟气，含汞20～45mg／m3，温度为293～313K，通过吸收塔被KI吸收液对流淋洗，当吸收液含[I一]0．25～0．3mol／L、含汞约5～8g／L。时，从塔顶排出烟气含汞降至0．05～0．15mg／m。。吸收后液经脱硫电解，产出纯度99．99％的汞，电硫效率大于90％；每吨汞直流电耗1000～1200kw•h，碘耗60kg。此法汞提取率大于98％，用处理后烟气制得的硫酸含汞在10-4％以下。
