含铋物料湿法冶金(hydrometallurgy of material containing Bismuth)

含铋物料经过浸出、置换、熔铸等处理，产出粗铋的过程。为铋冶炼方法之一，主要用于处理含硅高的铋氧化矿、中矿、贫矿及铋渣等。中国采用湿法冶金生产的铋占铋总产量的10％～15％。

工艺特点   湿法冶金主要采用氯化浸出，根据原料的不同，可采用三氯化铁浸出、盐酸加氧化剂浸出、盐酸通氯浸出、硫酸通氯浸出、硫酸加食盐浸出等法。其中以三氯化铁浸出最具典型。三氯化铁浸出的优点是三氯化铁在水溶液中溶解度大，稳定性好，不易生成黄钾铁矾类不溶配(络)合物；三氯化铁的氧化电位能使金属硫化物中的硫以元素硫形态析出，消除了SO2气体的污染；可在常压下浸出，可选择性浸出金属；三氯化铁可再生应用。不足之处是浸出液中铁量多，给浸出液分离净化带来困难；由于三氯化铁是强氧化剂，必须采用防腐蚀的浸出设备，因而增加了投资额；必须解决逸出氯气对环境污染的问题。由于上述原因，三氯化铁浸出一般用于处理硫化矿，特别是富银的硫化矿。

工艺过程   包括三氯化铁浸出、铁粉置换、三氯化铁再生和海绵铋熔铸等过程，工艺流程如图。

三氯化铁浸出   使用三氯化铁和盐酸作浸出剂，主要用于处理铋中矿与贫矿。这些铋矿常含有辉铋矿、铋华、自然铋等，浸出的反应为：

Bi2S3+6FeCl3=2BiCl3+6FeCl2+3S

Bi2O3+6HCl=2BiCl3+2H2O

Bi+3FeCl3=BiCl3+3FeCl2

往三氯化铁浸出液中加入的盐酸，除与Bi2O3作用外，还使溶液保持一定酸度，使BiCl。不水解为BiO-Cl。铋矿中所含杂质，如以金属硫化物形态存在的硫在浸出时被氧化为元素硫沉淀，可用选矿方法分离；以硫化物存在的砷和以氧化物存在的锡，在浸出中不被氯化而留在浸出渣中；以方铅矿存在的铅，浸出中被氧化为PbCl2，常温浸出时其在溶液中的溶解度仅1％左右。

铁粉置换   利用铁置换溶液中较正电性的有价金属，使其从溶液中沉淀分离出来。酸性浸出液中的Bi-Cl3。被铁置换为金属铋：2BiCl3+3Fe=2Bi+2FeCl2被置换沉积的金属铋为海绵状。置换剂铁屑被氧化为FeCl2进入溶液。

三氯化铁再生   氯化浸出必须考虑氯化剂的回收，这对提高经济效益和环境保护都很重要。三氯化铁再生有氯气氧化法和隔膜电解法两种，常采用氯气氧化再生法。即往置换后液中通入氯气将FeCl2氧化成FeCl3：

2FeCl2+Cl2=2FeCl3

再生后的FeCl3再返回氯化浸出使用。

海绵铋熔铸铁   粉置换沉淀产出的海绵铋，在熔融的NaOH中熔化为粗铋。因为熔融的NaOH隔断了海绵铋与空气的接触，而能防止海绵铋氧化。熔化的金属铋珠在熔融的NaOH中下沉汇合，海绵铋表面的氧化膜被NaOH吸收，形成固态浮渣与铋液分离。海绵铋中一些杂质金属氧化物进入浮渣，提高了粗铋品位。海绵铋中残存的氯离子与 NaOH形成钠盐，使粗铋脱氯。