新疆某铍精矿浸出工艺研究

王清良 李 中 李 乾 胡鄂明 熊 骁 成泉辉

(1.南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;2.水口山有色金属公司第六冶炼厂，湖南衡阳421001)

铍是一种稀有金属，在自然界中主要存在于绿柱石和羟硅铍石中。铍的化学性质比较稳定，在空气中能够形成具有保护作用的氧化层，高温冶炼也难以改变其形态，所以铍的化合物被广泛应用于航空航天、信息工业、原子能、冶金、核反应堆等领域［1］。

最初的冶金用铍都提取自绿柱石，这是因为绿柱石相对于其他铍矿石属于比较纯净的铍铝硅酸盐，从中提取铍几乎是简单的铍铝分离，流程简单。但随着铍应用领域的不断拓展［2］，仅从绿柱石中提铍已不能满足现代化建设的需要，羟硅铍石就成为了继绿柱石后最常见的提铍矿物，虽然其纯度不如绿柱石，但其储量较高。

从铍矿石中提铍的方法有很多种［3-5］，应用最多的有硫酸法［6］和氟化法［7］。硫酸法先用高温焙烧(1 400～1 500℃)破坏铍矿石的结构，再用硫酸将铍、铝、铁等能溶于酸的元素浸出，进而除杂得到氧化铍。氟化法先将矿石与硅氟酸钠混合，750℃左右烧结后再进行湿磨、常温水浸，溶于水的铍氟酸钠进入溶液，从而实现铍与矿石的分离。氟化法虽然能耗较低，但铍溶液氟含量较高，且脱氟困难，当溶液中氟与氧化铍的浓度比大于10%时，会大大影响铍回收率。因而铍生产加工企业较少采用氟化法。本试验将采用硫酸预处理—搅拌浸出工艺对铍精矿进行浸铍研究。

1 试验矿样、试剂及仪器

1.1 试验矿样

试验所用矿样为新疆某铍矿所生产的铍精矿，粒度为0.074～0 mm，主要化学成分分析结果见表1。

表1 矿样主要化学成分分析结果Table 1 Main chemical composition of the sample %

1.2 试验试剂及仪器

1.2.1 试验试剂

(1)试验用 H2SO4、NaOH、HCl、EDTA、酒石酸钾钠、三乙醇胺、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、乙醇为分析纯。

(2)混合掩蔽剂溶液。取EDTA和酒石酸钾钠各5 g于烧杯中，再加入30 mL三乙醇胺和70 mL水，搅拌溶解。

(3)0.01 mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液。将3.64 g的CTMAB溶于100 mL乙醇中，再加水至1 000 mL。

(4)铍标准溶液。称取3.541 0 g硫酸铍(BeSO4·4H2O)于烧杯中，加30 mL水，2 mL硫酸，加热溶解，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液1 mL含500 μg氧化铍。移取2.00 mL铍标准溶液于500 mL容量瓶中，加50 mL硫酸，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液氧化铍含量为2 μg/mL。

1.2.2 试验仪器及设备

试验仪器设备见表2。

表2 试验仪器及设备Table 2 Instruments and equipments used in the experiment

2 试验方法

将质量比一定的铍精矿与浓硫酸放入自制的反应釜中，反应釜置于一定温度的数显恒温油浴锅中保温4 h，将预处理后的矿样放入锥形瓶中，按一定的固液比加自来水，在转速为300 r/min六联搅拌器上搅拌一定时间，然后用真空抽滤机进行固液分离，并对滤渣进行清洗，分析溶液中的氧化铍含量，计算矿石中铍的浸出率。

3 试验结果与讨论

3.1 浓硫酸用量试验

试样浓硫酸预处理的目的是将铍精矿中能溶于酸的铍、铝、铁等从矿石中浸出。当试样中加入的硫酸不足时，反应不完全，铍等离子就不能充分进入液相中，从而影响氧化铍的浸出率;当试样中加入的硫酸过多时，不仅会造成硫酸的浪费，增加生产成本，而且会给后处理带来麻烦。因此，必须确定适宜的浓硫酸配加量。

硫酸用量试验的试样预处理温度为180℃，搅拌浸出液固质量比为2∶1，搅拌时间为4 h，试验结果见图1。

图1 浓硫酸用量试验结果Fig.1 Test result on dosage of concentrated sulfuric acid

由图1可以看出，浓硫酸与试样的质量比从1.4提高至2.0，氧化铍浸出率先显著上升，后升幅趋小。从成本、效益角度考虑，确定试样与浓硫酸的质量比为 1∶1.5。

3.2 预处理温度试验

预处理温度是影响铍浸出的重要因素。预处理温度不够，浓硫酸破坏矿物结构效果不理想，铍很难从矿石中分离出来，因而影响铍的浸出。预处理温度越高，能耗和生产成本也越高。

预处理温度试验试样与浓硫酸的质量比为1∶1.5，搅拌浸出液固质量比为2∶1，搅拌时间为4 h，试验结果见图2。

图2 预处理温度试验结果Fig.2 Test results on different pretreatment temperature

由图2可以看出，预处理温度从140℃提高至160℃，氧化铍浸出率较低，且浸出率提高的幅度很小，表明在此温度下不能很好地破坏铍矿物的晶体结构;当预处理温度进一步提高至180℃时，氧化铍浸出率大幅度上升。因此，确定试样浓硫酸预处理温度为180℃。

3.3 浸出液固比试验

在铍矿石的浸出中，当浓硫酸用量一定时，液固比过大，则硫酸浓度过低，硫酸的破坏力不够;液固比过小，不利于硫酸与试样接触和矿物中的物质进入液相。因此，液固比对铍浸出效果的影响较大。

浸出液固质量比试验的试样与浓硫酸的质量比为1∶1.5，预处理温度为180℃，搅拌时间为4 h，试验结果见图3。

图3 浸出液固比试验结果Fig.3 Test results on various ratio of liquid to solid

由图3可以看出，液固质量比从1∶1提高至4∶1，氧化铍浸出率先上升后下降。因此，确定试样硫酸浸出的液固质量比为2∶1。

3.4 搅拌时间试验

搅拌时间试验的试样与浓硫酸的质量比为1∶1.5，预处理温度为 180 ℃，液固质量比为 2∶1，试验结果见图4。

图4 搅拌时间试验结果Fig.4 Test result on various length of stirring time

由图4可以看出，搅拌时间延长，铍浸出率上升，当搅拌时间达4 h时，氧化铍浸出率达到97%。考虑浸出成本因素，确定搅拌时间为4 h。

4 结论

(1)新疆某铍精矿与浓硫酸按质量比1∶1.5混合后，在反应釜内温度为180℃情况下预处理4 h，预处理后的矿浆加水至液固质量比为2∶1，在搅拌器转速为300 r/min情况下搅拌浸出4 h，氧化铍浸出率达到97%，浸出效果良好。

(2)各影响因素条件试验表明，浓硫酸的用量、预处理温度、搅拌浸出过程的液固比和浸出时间对氧化铍浸出率都有显著的影响，其中以浸出温度的影响最为显著。

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