一種含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法
【專利摘要】一種含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法，本發(fā)明將含銻鉛復(fù)雜物料配入硫鐵礦、石英和石灰石使混合物料中FeO∶SiO2∶CaO質(zhì)量比在1.5～2.5∶1.0∶0.2～0.38，將混合物料制粒后加入到含銻氧化物的氧化熔煉渣中熔煉，控制氧化熔煉渣中銻含量使含銻鉛復(fù)雜物料中大部分鉛、鉍和銀還原進入粗鉛。氧化熔煉渣周期性放入還原熔煉渣中進行還原熔煉，使熔煉渣中的銻還原產(chǎn)出粗銻，還原熔煉過程的煙灰經(jīng)過制粒后返回還原熔煉過程。本發(fā)明使原料中的鉛、鉍和銀等金屬富集于粗鉛中，而使銻的高價氧化物代替部分二氧化硅進入氧化熔煉渣，氧化熔煉渣再經(jīng)還原熔煉過程產(chǎn)出粗銻，實現(xiàn)了兩段熔池熔煉中鉛和銻的選擇性還原與初步分離的雙重目的。
【專利說明】一種含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中火法冶金過程，特別是含銻鉛復(fù)雜物料熔池熔煉選擇性分離銻和鉛的火法冶金方法。
[0002]【背景技術(shù)】銻是一種性脆、且導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性不佳的銀白色有色金屬，主要用于合金、軍事工業(yè)、阻燃劑和玻璃等行業(yè)。我國是世界上銻產(chǎn)量最大的國家，2010年全世界的銻產(chǎn)量為16.7萬噸，而中國2010年的銻產(chǎn)量達(dá)到15.0萬噸，占世界銻產(chǎn)量的89%以上，我國在銻資源和生產(chǎn)上均具有不可取代的優(yōu)勢。銻冶煉的礦產(chǎn)原料主要有輝銻礦、銻金礦和脆硫鉛銻礦等，而含銻煙灰則是回收銻的重要二次原料，每生產(chǎn)10萬噸鉛會產(chǎn)出500噸銻金屬量。據(jù)統(tǒng)計，2010年銻產(chǎn)量中輝銻礦、銻金礦、脆硫鉛銻礦和含銻煙灰提供的比例分別為52%、15%、25%和8%?？梢钥闯?，含銻復(fù)雜物料的銻產(chǎn)量約占一半以上，典型的含銻鉛復(fù)雜物料則是脆硫鉛銻礦和含銻煙灰。
[0003]脆硫鉛銻礦是一種價值高但綜合回收難度大的復(fù)雜硫化礦物，其分子式是Pb4FeSb6S14 (2PbS.Sb2S3)，其中硫化銻和硫化鉛礦形成固熔體，單獨使用物理選礦方法不能將鉛和銻分離，必須通過冶金過程才能分離該礦物中的鉛和銻。脆硫鉛銻礦的處理方法可以分為火法和濕法兩大類，火法處理方法是采用焙燒-燒結(jié)-鼓風(fēng)爐還原熔煉工藝，而濕法主要有新氯化浸出法和硫化鈉浸出法，目前應(yīng)用最多的是火法生產(chǎn)工藝(何啟賢，陸璽爭.鉛銻冶金生產(chǎn)技術(shù).冶金工業(yè)出版社，2005年)?；鸱üに囀谴嗔蜚U銻礦經(jīng)過沸騰焙燒脫硫，焙砂與熔劑混合后燒結(jié)，燒結(jié)塊在鼓風(fēng)爐還原熔煉產(chǎn)出鉛銻合金，鉛銻合金需要經(jīng)過二次還原熔煉和二次吹煉才能產(chǎn)出合格銻白，該方法存在工藝流程長、金屬回收率低和能耗高等缺點。近年來開發(fā)的高鉛銻合金直接吹煉合格銻白的新技術(shù)解決了鉛銻合金分離的問題，但是熔煉富集過程仍然采用傳統(tǒng)的焙燒-燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉工藝。脆硫鉛銻礦濕法處理的新氯化浸出方法則是將脆硫鉛銻礦在氯離子體系中氧化浸出，然后采用中和水解或蒸餾方法實現(xiàn)銻的分離與回收。硫化鈉浸出法則是采用硫化鈉浸出脆硫鉛銻礦中的硫化銻，使鉛與其他金屬留在渣中實現(xiàn)分離，含銻浸出液再采用電積或空氣氧化方法回收銻。濕法處理方法存在的缺點是指標(biāo)不穩(wěn)定、廢水量法、處理能力小和綜合回收效益差。
[0004]含銻煙灰是重有色金屬鉛冶煉過程的副產(chǎn)物，鉛精礦中在底吹爐或側(cè)吹爐中進行富氧氧化熔煉和還原熔煉過程，銻富集進入粗鉛，粗鉛電解過程中銻又全部進入鉛陽極泥，鉛陽極泥在反射爐或富氧底吹爐中進行還原熔煉過程產(chǎn)出的含銻煙灰是提取銻的重要原料，主要含有Sb、Pb、B1、Cu、As和Ag等金屬。含銻煙灰中銻、鉛和砷分別以Sb203、PbO和As203形式存在。含銻煙灰處理工藝主要有火法工藝和濕法工藝，火法工藝則是在反射爐中熔煉產(chǎn)出鉛銻合金，然后經(jīng)過多次揮發(fā)和還原熔煉產(chǎn)出合格銻白，存在工藝過程較長，金屬回收率低的缺點。濕法處理有鹽酸溶解和硫化鈉溶解兩種方法，鹽酸溶解工藝則是用鹽酸溶解后再加入碳酸鈉或氫氧化鈉中和水解產(chǎn)出濕法銻白，硫化鈉溶解工藝則是用硫化鈉溶解使銻進入溶液，然后加入氧化劑使銻以銻酸鈉形式回收，濕法處理成本高且廢水難以處理。
[0005]目前脆硫鉛銻礦與含銻煙灰等含銻鉛復(fù)雜物料的處理主要以火法工藝為主，主要存在兩方面問題，一方面是采用鼓風(fēng)爐或反射爐等傳統(tǒng)熔煉設(shè)備，存在能耗高、效率低、金屬回收率低和廢氣量大的缺點，二是富集產(chǎn)物為鉛銻合金，不僅導(dǎo)致工藝流程長，而且增加了后續(xù)工序的分離難度，這些問題一直困擾著生產(chǎn)企業(yè)。近年來，冶金工作者已經(jīng)嘗試用熔池熔煉方法進行脆硫鉛銻礦或含銻煙灰的處理。專利ZL200710050357.0報道了脆硫鉛銻礦或鉛銻礦與鉛精礦的混合礦在熔融的氧化底渣中氧化熔煉產(chǎn)出鉛銻合金，氧化熔煉渣在熔融的還原渣中還原熔煉產(chǎn)出鉛銻合金。(戴曦等.鉛銻礦氧氣熔池熔煉方法，ZL200710050357.0)專利ZL201010267305.0報道了脆硫鉛銻礦在第一個底吹爐中氧化產(chǎn)出含銻高鉛渣，然后在第二個底吹爐中還原熔煉產(chǎn)出粗鉛，煙氣收塵產(chǎn)出的銻氧在第三個底吹爐中還原產(chǎn)出粗銻。(趙傳合等.脆硫鉛銻礦底吹熔池熔煉方法及裝置，ZL201010267305.0)。專利201210257283.9公開了含銻煙灰在富氧底吹還原爐中還原熔煉，最終以鉛銻合金形式回收銻，該方法具有處理量大、自動化程度高的優(yōu)點，但是存在煙塵率高和直收率低及成本高的缺點。(趙傳合等.一種采用底吹熔池還原熔煉銻的工藝及裝置，201210257283.9)。
[0006]目前這些熔池熔煉方法的著眼點是用富氧底吹爐或側(cè)吹爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風(fēng)爐，或使銻和鉛同時還原產(chǎn)出鉛銻合金，或使鉛還原而銻進入煙塵并最終再次還原為粗銻，由于實際生產(chǎn)中存在各種問題，嚴(yán)重制約了熔池熔煉技術(shù)在含銻鉛復(fù)雜物料處理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了克服傳統(tǒng)含銻鉛復(fù)雜物料處理方法的不足，本發(fā)明提供一種含銻鉛復(fù)雜物料直接熔池熔煉分離鉛和銻，且能耗低、環(huán)境友好的火法冶金方法。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:含銻鉛復(fù)雜物料配入硫鐵礦、石英和石灰石使混合物料中FeO: Si02: CaO質(zhì)量比保持在規(guī)定范圍，然后將該混合物料制粒后加入到含銻氧化物的氧化熔煉渣中熔煉，通過控制氧化熔煉渣中銻含量使含銻鉛復(fù)雜物料中大部分鉛、鉍和銀等還原進入粗鉛，氧化熔煉過程煙氣經(jīng)過收塵后制備硫酸，收集的煙塵返回配料過程。氧化熔煉渣周期性放入組成一定的還原熔煉渣中進行還原熔煉，使熔煉渣中的銻還原產(chǎn)出粗銻，還原熔煉過程的煙灰經(jīng)過制粒后返回還原熔煉過程。本發(fā)明的核心是通過控制原料配比和熔煉參數(shù)，在氧化熔煉階段使原料中的鉛、鉍和銀等金屬富集于粗鉛中，而使銻的高價氧化物代替部分二氧化硅進入氧化熔煉渣，氧化熔煉渣再經(jīng)過還原熔煉過程產(chǎn)出粗銻，實現(xiàn)了兩段熔池熔煉過程中鉛和銻的選擇性還原與初步分離的雙重目的。
[0009]具體的工藝過程和參數(shù)如下:
1配料與制粒
含銻復(fù)雜物料配入熔劑后制粒。含銻鉛復(fù)雜物料配入硫鐵礦、石英和石灰石使混合物料中FeO: Si02: CaO的質(zhì)量比穩(wěn)定在1.5?2.5: 1.0: 0.2?0.38，然后將混合物料制粒并使粒料滿足以下要求:粒度為10-15mm和水分不大于10%。
[0010]2氧化熔煉
將上述粒料加入到含銻氧化物的氧化熔煉渣中通入富氧空氣氧化熔煉產(chǎn)出粗鉛。將粒料按照速度8.0-20.0t/h加入到含Sb203含量為45.5-55.0%的氧化熔煉渣中，同時連續(xù)通入濃度為70-85%的富氧空氣氧化熔煉，始終控制氧化熔煉渣中Sb203含量為45.5-55.0%，使大部分鉛、鉍和銀等還原進入粗鉛，粗鉛中鉛的含量達(dá)到85%以上，而大部分銻以高價氧化物形式進入氧化熔煉渣中，氧化熔煉過程煙氣經(jīng)過收塵后制備硫酸，收集的煙塵返回配料過程。
[0011]3還原熔煉
氧化熔煉渣周期性放入組成一定的還原熔煉渣中還原熔煉產(chǎn)出粗銻和還原熔煉渣。氧化熔煉渣按間隔時間1.5-3.0h周期性放入還原爐中，按照0.7-1.4t/h的加入量加入還原煤，同時加入石英和石灰石使還原熔煉渣中FeO: Si02: CaO的質(zhì)量比保持在1.5?1.8: 1.0: 0.5?0.8，以便使銻還原產(chǎn)出粗銻，粗銻中銻的含量達(dá)到85%以上，還原熔煉渣送去回收鋅和殘余的銻等有價金屬，還原熔煉過程的煙灰經(jīng)過制粒后返回還原熔煉過程。
[0012]本發(fā)明適用于處理含銻鉛復(fù)雜物料，其主要成分范圍以重量百分比計為(％):Sbl5.0?30.0、Pbl8.0-35,Bil.0?10.0和S12.0?25.0，適用于脆硫鉛銻礦的處理，也適合處理該成分的硫化鉛精礦與銻煙灰的混合物料。
[0013]本發(fā)明與傳統(tǒng)的含銻鉛復(fù)雜物料處理方法比較，有以下優(yōu)點:
1、通過兩段熔池熔煉過程，使氧化熔煉過程產(chǎn)出粗鉛，而還原熔煉過程產(chǎn)出粗銻，實現(xiàn)含銻鉛復(fù)雜物料中鉛和銻的選擇性熔煉分離；2、氧化熔煉過程采用的高銻低硅渣型，為銻與鉛的分步還原創(chuàng)造了有利條件，大幅度縮短了復(fù)雜物料中鉛和銻的提取過程；3、分步熔煉的產(chǎn)物質(zhì)量好，有利于后續(xù)有價金屬的分離提取，粗鉛中鉛的含量達(dá)到75%以上，而粗銻中銻的含量達(dá)到85%以上；4、本發(fā)明具有處理流程短、工藝過程穩(wěn)定和處理時間短及成本低的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:本發(fā)明工藝流程示意圖。
[0015]【具體實施方式】:
實施例1:
含銻鉛的脆硫鉛銻礦的主要成分以重量百分比計為(％):Sb25.80、Pb24.65、Bi2.50和S18.47。將上述脆硫鉛銻礦、熔煉過程煙塵和適量硫鐵礦、河砂和石灰石配料并使FeO: Si02: CaO的質(zhì)量比穩(wěn)定在2.1: 1.0: 0.3，然后治理并使粒料的粒度80%大于10mm，水分為9.0%。將上述粒料按照進料速度15.0t/h加入到Sb203含量為46.78%的氧化熔煉渣中，同時通入濃度為80%的富氧空氣氧化熔煉，熔煉產(chǎn)出的粗鉛中鉛含量為78.2%，熔煉過程的煙塵返回配料過程。氧化熔煉渣按照間隔時間2.0h周期性放入還原熔煉爐中，按照1.2t/h加入還原煤，同時加入石英和石灰石使還原熔煉渣中FeO: Si02: CaO的質(zhì)量比保持在1.7: 1.0: 0.7，還原熔煉產(chǎn)出的粗銻中銻含量達(dá)到86.4%，還原熔煉渣送去回收其他有價金屬，還原熔煉過程的煙灰經(jīng)過制粒后返回還原熔煉過程。
【權(quán)利要求】
1.一種含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法，其特征在于包括以下過程: A配料與制粒 含銻復(fù)雜物料配入熔劑后制粒: 含銻鉛復(fù)雜物料配入硫鐵礦、石英和石灰石使混合物料中FeO: S12: CaO的質(zhì)量比穩(wěn)定在1.5?2.5: 1.0: 0.2?0.38，然后將混合物料制粒并使粒料滿足以下要求:粒度為10-15mm和水分不大于10% ； B氧化熔煉 將A步所得粒料加入到含銻氧化物的氧化熔煉渣中通入富氧空氣氧化熔煉產(chǎn)出粗鉛，將粒料按照速度8.0-20.0t/h加入到含Sb2O3含量為45.5-55.0%的氧化熔煉渣中，同時連續(xù)通入濃度為70-85%的富氧空氣氧化熔煉，始終控制氧化熔煉渣中Sb2O3含量為45.5-55.0%，使大部分鉛、鉍和銀還原進入粗鉛，粗鉛中鉛的含量達(dá)到85%以上，而大部分銻以高價氧化物形式進入氧化熔煉渣中，氧化熔煉過程煙氣經(jīng)過收塵后制備硫酸，收集的煙塵返回配料過程； C還原熔煉 氧化熔煉渣周期性放入組成一定的還原熔煉渣中還原熔煉產(chǎn)出粗銻和還原熔煉渣，氧化熔煉渣按間隔時間1.5-3.0h周期性放入還原爐中，按照0.7-1.4t/h的加入量加入還原煤，同時加入石英和石灰石使還原熔煉渣中FeO: S12: CaO的質(zhì)量比保持在1.5?1.8: 1.0: 0.5?0.8，以便使銻還原產(chǎn)出粗銻，粗銻中銻的含量達(dá)到85%以上，還原熔煉渣送去回收鋅和殘余的銻等有價金屬，還原熔煉過程的煙灰經(jīng)過制粒后返回還原熔煉過程。
2.如權(quán)利要求1所述的含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法，其特征在于:所述的含銻鉛復(fù)雜物料是脆硫鉛銻礦，硫化鉛精礦或銻煙灰的混合物料。
3.如權(quán)利要求1所述的含銻鉛復(fù)雜物料選擇性熔池熔煉方法，其特征在于:所述的含銻鉛復(fù)雜物料，主要成分范圍以重量百分比計為:Sbl5.0?30.0，Pbl8.0-35，Bi 1.0?10.0和 S12.0 ?25.0。
【文檔編號】C22B30/06GK104278162SQ201410601279
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】劉偉鋒, 楊天足, 陳霖, 張杜超 申請人:中南大學(xué)