本发明涉及一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，属于有色金属冶金技术领域。
背景技术：
锡阳极泥含有Sb、Bi、As、Cu、Au和Ag等金属。有人用氧压碱浸处理锡阳极泥，如CN201610277602一种氧压处理锡阳极泥综合回收有价金属的方法，产出含砷和锡的NaOH溶液。用蒸发结晶的方法回收锡酸钠和砷酸钠。由于蒸发结晶分离锡与砷的方法存在能耗高，锡酸钠与砷酸钠相互夹带，锡与砷的分离不彻底，该方法未能解决Sb、Pb与As分离的问题。
铅阳极泥是铅电解精炼过程中产生的副产物。铅阳极泥一般含有电位比铅正的Sb、Bi、As、Cu、Au、Ag和铂系金属，有很高的回收价值。铅阳极泥的处理通常分为火法处理、湿法处理和湿法–火法联合处理三种。铅阳极泥的处理从二十世纪60年代至2000年基本上都是火法工艺。火法处理工艺的处理能力大、可靠、对原料的适应性强，但也存在工艺流程复杂冗长、金银回收率不高、返渣多、烟害污染环境、劳动条件差、系统庞大、生产周期长、投资高，资金周转慢等缺点。2000年以来，涌现出了各式各样的湿法处理工艺：
（1）加压水热碱浸法处理：含As l5％～33％的铅阳极泥，As脱除率95％～99％，渣含As<l％，脱砷液冷却结晶析出砷酸钠，母液可返回复用。闵小波，周波生，柴立元等在《铅阳极泥剪切射流曝气强化碱浸脱砷工艺研究》（有色金属科学与工程，2015年第6卷第4期）中所述，采用剪切射流曝气反应器对铅阳极泥碱浸脱砷过程进行强化，考察了液固比、氢氧化钠浓度、时间及温度等因素对阳极泥中砷、铅、锑、铋浸出率的影响，通过正交实验优选出最佳浸出工艺条件，即：氢氧化钠浓度1 mol/L、浸出液体积/固体质量（液固比）为6 mL/g、温度70 ℃、时间1 h.在此最佳工艺条件下，砷浸出率高达95 %以上，而铅、锑浸出率分别维持在2 %、1 %以下，铋基本不被浸出。剪切射流曝气反应器可以应用于含砷物料的预处理，实现砷的高效浸出。该法未使砷、铅、锑、铋相互分离，只进行了砷与固相的浸出分离，即是一个脱砷过程，综合回收不明显。
（2）硫化碱浸出、氧化分离锑、砷：欧阳洪川在《铅阳极泥湿法预处理试验研究》（湖南有色金属，2016年第32卷第4期）中所述，Na2S是一种选择性很强的浸出剂，在Na2S的碱性溶液中，锑、砷主要以硫代亚锑酸钠、硫代亚砷酸钠进入浸出液。在浸出液中加入氧化剂，硫化碱浸溶液中的锑、砷分别生成锑酸钠和砷酸钠。由于砷酸钠具有可溶性，而锑酸钠不具有可溶性，故在此工序实现锑、砷分离。由于锑酸钠与砷酸钠相互夹带，锑与砷的分离不彻底，该方法的Sb与As分离系数不高。易宇，石靖，田庆华等人在《高砷烟尘氢氧化钠一硫化钠碱性浸出脱砷》（中国有色金属学报，2015年第25卷第3期）中所述，以高砷烟尘碱浸脱砷渣为研究对象，采用硫化钠浸出−空气氧化法选择性提取锑并制备焦锑酸钠产品。在硫化钠浓度为100 g/L、氢氧化钠浓度为40g/L、反应时间为3.0h、液固质量比为5:1、反应温度为90℃、搅拌速度为400 r/min条件下，锑的浸出率为84.81%；在空气流量为1.5 L/min、反应时间为9 h、反应温度为60℃、搅拌速度为300 r/min条件下，锑浸出液中锑沉淀率为98.51 wt%；氧化沉淀产物经盐酸溶解、水解、转化后得到焦锑酸钠产品。硫化钠浸出−空气氧化工艺可以有效地分离提取高砷烟尘碱浸渣中的锑，并制备得到焦锑酸钠产品。该技术原材料消耗大、成本高，因此硫化碱浸出、氧化分离锑、砷工艺不具实用价值。
（3）CN201210203801一种从铅阳极泥碱浸脱砷液中去除铅、锑的方法：以铅阳极泥碱浸脱砷后滤液为原料，通过采用稀酸控制溶液PH 值5～9，反应温度30～80℃，搅拌反应时间1.0～3.0h的条件下，添加适量的还原剂和硫化沉淀剂将溶液中伴随的铅、锑离子选择性沉淀、富集，从而达到了分离和回收砷与铅锑的目的。反应过程采用的沉淀剂为：硫化碱（包括K2S、Na2S、(NH4)2S、CaS 等）、硫代硫酸钠、硫磺等物质中的一种或者几种组合。该法将NaOH溶液中的Sb、Pb、As生成硫化物共同沉淀，把原易回收的氧化物体系转变成复杂的难回收硫化物体系，并没有使Sb、Pb与As分离。
总之，对于铜、锡、铅冶炼产出的阳极泥，目前有很多企业用NaOH的水溶液浸出砷铅锑。由于Sb、Bi、As、Cu、Au、Ag和铂系金属的电位比铅的正，NaOH的水溶液浸出时，根据所控制的电位不同，就形成含量为As 10.10～17.33 g/L，Sb 9.10～14.33 g/L，Pb 6.18～24.00 g/L的碱性溶液。从其中综合回收Sb、Pb的技术关键是铅锑与砷分离。
如前所述，有文献报道了NaOH 溶液中进行Sb与As分离的方法，即形成焦锑酸钠（或锑酸钠）沉淀、过滤分离的方法。由于形成焦锑酸钠（或锑酸钠）的方法，会有相当一部分无色透明晶体Na3AsO4·10H2O共同析出，使砷锑分离不彻底。虽然有从NaOH 溶液中使Sb、Pb、As共同沉淀与NaOH 溶液分离的方法，但还未见有从NaOH 溶液中进行Sb、Pb与As分离的文献，尤其是Sb、Pb与As分离系数高的方法。
技术实现要素：
针对上述现有从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法存在的问题和不足，本发明提供一种将碱性溶液中锑(Ⅲ) 氧化成锑（Ⅴ），再加焦锑酸铅晶种进行冷却结晶，彻底分离铅锑与砷的方法；本发明不改变碱性溶液的物料性质，便于碱溶液的回收。
一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤如下：
（1）将锑铅合金粉与氧化剂按照质量比为25:6~25:8加入到反应釜中，按照反应釜中液固比mL:g为10:1~12:1加入浓度为120~160g/L的NaOH溶液，在温度200~250℃的条件下，搅拌浸出1.5~ 2.5h，冷却至100~110 ℃，过滤得到铅酸钠盐和锑酸钠盐的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为50:1~100:1加入氧化剂，在温度为100~110 ℃反应 30~60 min；将反应液进行冷却结晶，过滤得到焦锑酸铅晶种；
（2）在温度90~103℃的条件下，阳极泥碱性浸出溶液中按照液固比mL:g为100:1~200:1加入氧化剂，反应30~ 60 min；
（3）冷却步骤（2）反应液至40~60℃，在反应液中按照晶种系数0.1:1~0.4:1加入步骤（1）的焦锑酸铅晶种并在搅拌条件下进行冷却结晶，过滤，洗涤得到含焦锑酸铅的结晶。
本发明所述步骤（1）中锑铅合金粉的粒度小于300目。
本发明所述步骤（1）中搅拌速度为250~400 rpm。
本发明所述步骤（2）阳极泥碱性浸出溶液为铜、锡、铅冶炼产生阳极泥，该阳极泥采用碱液浸出得到的含有铅、锑与砷的碱性浸出液。
本发明所述步骤（2）铅、锑与砷的碱性溶液中铅、锑与砷浓度为：10.10～17.33 g/L As，9.10～14.33 g/L Sb，9.18～24.00 g/L Pb。
本发明所述步骤（2）的氧化剂为亚硝酸钠、硝酸钠的一种或任意比两种。
本发明所述步骤（3）的搅拌速度为100~250rpm。
本发明的原理：在NaOH的水溶液中，砷易形成砷(Ⅲ或Ⅴ)酸钠盐(NaAsO2或NaAsO3)，溶解于NaOH水溶液；铅易形成铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)，溶解于NaOH水溶液；锑易形成锑(Ⅲ或Ⅴ)酸钠盐(NaSbO2或Na3SbO4)，NaSbO2溶解于NaOH水溶液，而Na3SbO4在25℃的NaOH水溶液中的溶解度仅有0.172g/L，Pb2Sb2O7的在25℃的NaOH水溶液中的溶解度仅有0.063g/L；砷(Ⅲ)易氧化为砷(Ⅴ) ，锑(Ⅲ)也易氧化为锑(Ⅴ)，铅(Ⅱ)很难氧化为铅(Ⅳ)。
在NaOH的水溶液中，能够氧化锑的常用氧化剂有：过氧化氢、氯气、次氯酸钠、氯酸钠、亚硝酸钠、硝酸钠。其中过氧化氢稳定性差，在本发明条件下使用利用率低。氯气的使用操作条件要求高，同时和次氯酸钠、氯酸钠一样引入了氯离子，破坏了原有溶液体系，因此只有亚硝酸钠、硝酸钠适合本发明的使用。
在NaOH的水溶液中，加入适量的氧化剂亚硝酸钠(NaNO2)或硝酸钠(NaNO3)，在90~103℃条件下，砷(Ⅲ)易氧化为砷(Ⅴ) ，锑(Ⅲ)也易氧化为锑(Ⅴ)。氧化反应：
3NaSbO2 + 2NaNO2 +4NaOH = 3Na3SbO4+ 2H2O + N2↑ (1)
3NaAsO2 + 2NaNO2 +4NaOH = 3Na3AsO4+ 2H2O + N2↑ (2)
5NaSbO2 + 2NaNO3 +8NaOH = 5Na3SbO4+ 4H2O + N2↑ (3)
5NaAsO2 + 2NaNO3 +8NaOH = 5Na3AsO4+ 4H2O + N2↑ (4)
被氧化的锑(Ⅴ)，在90℃以上的碱性水溶液中稳定存在；被氧化的砷(Ⅴ)，在碱性水溶液中稳定存在；Na3SbO4、Na3AsO4与Na2PbO2反应，生成Pb2Sb2O7与Pb3(AsO4)2。砷酸铅微溶于水，易溶于NaOH溶液。在NaOH溶液中Pb2Sb2O7的溶解度很小，Pb3(AsO4)2就会转变为Pb2Sb2O7，尤其在有Pb2Sb2O7晶种存在并降低温度的条件下，生成的Pb3(AsO4)2极微量。发生如下反应：
2Na2PbO2 + 2Na3SbO4 + 5H2O = Pb2Sb2O7 + 10NaOH (5)
本发明的有益效果：
（1）本发明流程简单，将碱性溶液中锑(Ⅲ) 氧化成锑（Ⅴ），再加焦锑酸铅晶种进行冷却结晶，彻底分离铅锑与砷的方法，能使NaOH水溶液中的铅锑与砷分离，使铅锑总量与砷的比值从原料溶液中的约1.3:1提高到100:1(晶体中)以上；锑、铅的结晶率高(Sb＞95.42 wt%，Pb＞93.66 wt%)。实现铅锑与砷分离，同时保持溶液原有性质，可以再生后返回使用；
（2）本发明得到的产物Pb2Sb2O7晶体中，铅含量＞28.20 wt%，锑含量＞28.45 wt%，砷含量<0.56 wt%，铅锑与砷的比>100:1，可以直接进入铅锑精炼工序。
具体实施方式
实施例1：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉和120g硝酸钠（锑铅合金粉与硝酸钠的质量比为25:6）加入到10L的反应釜中，加入6.2L浓度为120g/L的NaOH溶液（按照反应釜中液固比mL:g为10:1），在温度200℃，搅拌速度350rpm的条件下，浸出1.5h，反应完成后，冷却至100℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为100:1加入亚硝酸钠，在温度为100℃反应30 min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至30℃，结晶时间18h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）取1000mL含铅锑与砷的碱性溶液，其成分如表1所示，
表1 含铅锑与砷的碱性溶液的成分（g/L）
在温度103℃的条件下，加入10.0g亚硝酸钠（铅、锑与砷的碱性溶液中按照液固比mL:g为100:1加入亚硝酸钠）反应60min，自然冷却至60℃时，添加4.43g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.1:1）；继续冷却至25℃并在搅拌的速度为100rpm的条件下结晶18h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到47.73g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分（质量百分数）为铅52.00 %，锑31.57 %，砷0.53 %。
实施例2：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉和160g亚硝酸钠（锑铅合金粉与亚硝酸钠的质量比为25:8）加入到10L的反应釜中，加入7.92 L浓度为130g/L的NaOH溶液（反应釜中液固比mL:g为12:1），在温度230℃，搅拌速度250 rpm的条件下，浸出2.5h，反应完成后，冷却至110℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为70:1加入亚硝酸钠，在温度为 105℃反应 40min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至25 ℃，结晶时间15 h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）在温度100℃的条件下，取1000mL实施例1（表1）中的铅、锑与砷的碱性溶液，加入10.0 g亚硝酸钠（铅、锑与砷的碱性溶液中按照液固比mL:g为100:1加入亚硝酸钠）反应50 min，自然冷却至40℃时，添加17.72 g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.4:1）；继续冷却至35℃并在搅拌的速度为150 rpm的条件下结晶24 h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到61.52g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分（质量百分数）为铅51.93 %，锑31.33 %，砷0.26 %。
实施例3：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉和160g硝酸钠（锑铅合金粉与硝酸钠的质量比为 25:8）加入到10L的反应釜中，加入7.26L浓度为150g/L的NaOH溶液（反应釜中液固比mL:g为11:1），在温度250℃，搅拌速度350rpm的条件下，浸出1.8h，反应完成后，冷却至105℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为90:1加入亚硝酸钠，在温度为108℃反应50min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至35℃，结晶时间17 h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）取1000mL含铅锑与砷的碱性溶液，其成分如表2所示，
表2 含铅锑与砷的碱性溶液的成分（g/L）
在温度90℃的条件下，加入5.0 g亚硝酸钠（铅、锑与砷的碱性溶液中按照液固比mL:g为200:1加入亚硝酸钠）反应50 min，自然冷却至50℃时，添加9.06 g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.3:1）；继续冷却至30 ℃并在搅拌的速度为250 rpm的条件下结晶18 h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到30.50g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分（质量百分数）为铅28.20%，锑28.45%，砷0.56 %。
实施例4：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉和140g硝酸钠（锑铅合金粉与硝酸钠的质量比为25:7）加入到10L的反应釜中，加入6.4L浓度为140 g/L的NaOH溶液（反应釜中液固比mL:g为10:1），在温度240℃，搅拌速度400 rpm的条件下，浸出2.0 h，反应完成后，冷却至110℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为80:1加入硝酸钠，在温度为109℃反应60min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至40℃，结晶时间12 h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）在温度100℃的条件下，取1000mL实施例3（表2）中的铅、锑与砷的碱性溶液，加入5.0 g硝酸钠（铅、锑与砷的碱性溶液中按照液固比mL:g为200:1加入硝酸钠）反应30min，自然冷却至40℃时，添加11.50 g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.4:1）；继续冷却至35℃并在搅拌的速度为150 rpm的条件下结晶24 h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到30.20g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分质量百分数含量为铅28.80%，锑29.07%，砷0.52%。
实施例5：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉和120g硝酸钠（锑铅合金粉与硝酸钠的质量比为25:6）加入到10L的反应釜中，加入6.2 L浓度为160g/L的NaOH溶液（反应釜中液固比mL:g为10:1），在温度220℃，搅拌速度300 rpm的条件下，浸出2.5 h，反应完成后，冷却至100℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为50:1加入硝酸钠，在温度为110 ℃反应60min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至30 ℃，结晶时间16 h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）在温度95℃的条件下，取500mL实施例1（表1）中的铅、锑与砷的碱性溶液和500mL实施例3（表2）中的铅、锑与砷的碱性溶液混合均匀，在混合液中加入8.0 g亚硝酸钠（铅、锑与砷的混合碱性溶液中按照液固比mL:g为125:1加入亚硝酸钠）反应40 min，自然冷却至45℃时，添加13.3 g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.4:1）；继续冷却至30℃并在搅拌的速度为100 rpm的条件下结晶20 h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到47.66g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分质量百分数含量为铅32.60%，锑23.45 %，砷0.46 %。
实施例6：一种从阳极泥碱性浸出溶液中分离铅锑与砷的方法，具体步骤包括：
（1）将500g粒度小于300目的锑铅合金粉、氧化剂（氧化剂为70g硝酸钠和70g亚硝酸钠的混合物，锑铅合金粉与氧化剂的质量比为25:7）加入到10L的反应釜中，加入6.4 L浓度为160g/L的NaOH溶液（反应釜中液固比mL:g为10:1），在温度210℃，搅拌速度400 rpm的条件下，浸出2.5 h，反应完成后，冷却至100℃，过滤得到铅(Ⅱ)酸钠盐(Na2PbO2)和锑(Ⅲ)酸钠盐(NaSbO2)的混合溶液；在混合溶液中按照液固比mL:g为50:1加入硝酸钠，在温度为110 ℃反应60min，将锑(Ⅲ)氧化成锑（Ⅴ）；将反应液进行冷却至30℃，结晶时间18 h，得到焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种；
（2）在温度98℃的条件下，取500mL实施例1（表1）中的铅、锑与砷的碱性溶液和500mL实施例3（表2）中的铅、锑与砷的碱性溶液混合均匀，在混合液中按照液固比mL:g为160:1加入氧化剂（其中氧化剂为3.1 g硝酸钠与3.15g亚硝酸钠的混合物）反应40 min，自然冷却至45℃时，添加13.3 g步骤（1）制备的焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶种（相当于晶种系数为0.4:1）；继续冷却至30℃并在搅拌的速度为100 rpm的条件下结晶20 h，析出焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体，过滤，洗涤得到47.66g焦锑酸铅（Pb2Sb2O7）晶体；晶体的成分质量百分数含量为铅33.21%，锑23.14 %，砷0.42 %。