本發(fā)明屬于有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含銻物料的富氧氧化熔煉方法及其裝置。

背景技術(shù)：

目前，在含銻物料氧化爐熔煉過程中，需提供大量的氧氣與焦炭或金屬進(jìn)行氧化反應(yīng)，現(xiàn)有的供氧方式是用鼓風(fēng)機(jī)直接將空氣鼓入爐內(nèi)。由于空氣中氧氣濃度較低(僅21％左右)，氮?dú)獾葻o用成份高(達(dá)79％)，不但使冶煉過程得不到強(qiáng)化，而且?guī)ё吡舜罅康臒崮?，使得該工藝較其他有色金屬冶煉工藝單位處理能力低(約20t/m2.d)，能耗、物耗高(焦率30％以上，鐵礦石率50％以上)，廢氣中so2濃度低(0.8％-1.5％)，不利于回收綜合利用，從而使生產(chǎn)成本提高。

銻金屬作為一種小金屬，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小，在冶煉裝備技術(shù)上相對(duì)于銅、鉛、鋅等金屬算是落后的，目前基本上還是采用傳統(tǒng)的鼓風(fēng)爐、反射爐熔煉，鼓風(fēng)爐、反射爐作為傳統(tǒng)熔煉爐，在銅、鉛、鋅等領(lǐng)域已經(jīng)是落后淘汰設(shè)施了，目前禁止采用了，對(duì)于銻金屬冶煉，同樣存在環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高、金屬回收率低等問題，尤其是煙氣中二氧化硫濃度低，無法滿足制酸要求，現(xiàn)場(chǎng)煙氣四溢、操作環(huán)境差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種氧化程度高、減少污染，同時(shí)提高回收率、降低能耗的含銻物料的富氧氧化熔煉方法，本發(fā)明還提供了一種用于含銻物料的富氧氧化熔煉裝置，其能夠便捷地控制爐身內(nèi)反應(yīng)氣氛及溫度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、原料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種含銻物料的富氧氧化熔煉方法，包括如下步驟：

(1)混料：將含銻物料粉碎后，添加鐵礦石、石灰石、石英砂混合均勻，得到混合物料；所述含銻物料、鐵礦石、石灰石及石英砂的重量比為：100：1-5：25-30：18-23；

(2)造粒：將所述混合物料通過圓盤制粒機(jī)造球粒，由膠帶輸送機(jī)送入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)，所述富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1000-1200℃；

(3)鼓入空氣：所述混合物料熱分解1-5min后，將空氣分離制氧設(shè)備或液氧汽化裝置產(chǎn)生的氧氣通過管道輸送到鼓風(fēng)機(jī)前端或后端的風(fēng)管內(nèi)，與空氣按設(shè)定比例混合成含氧氣體積濃度為40-90％的富氧空氣，將富氧空氣預(yù)熱溫度≥700℃，通過富氧空氣風(fēng)嘴引入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)；

(4)熔煉：調(diào)控富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1250-1300℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為-0.1-0.2mpa，熔煉后產(chǎn)出一次高溫熔體、液態(tài)高銻礦渣和含塵煙氣，一次高溫熔體經(jīng)鑄錠后轉(zhuǎn)出，液態(tài)高銻礦渣進(jìn)入富氧還原段；

(5)煙塵回收：富氧氧化熔煉裝置產(chǎn)出的含塵煙氣經(jīng)回收余熱、收集煙塵后送硫酸車間制酸，產(chǎn)出的煙塵制粒后返回到富氧還原段。

較佳地，在步驟(1)，所述含銻物料、鐵礦石、石灰石及石英砂的重量比為：100：4：28：20。

較佳地，在步驟(1)，所述含銻物料包括脆硫鉛銻精礦、硫化銻精礦、氧化銻精礦和銻精礦，所述石灰石含cao﹥65％，石英砂含sio2﹥85％。

較佳地，在步驟(2)，所述球粒的粒徑為15-20mm，含水量為8-10％。

較佳地，在步驟(3)，所述富氧空氣含氧氣體積濃度為60-90％，所述富氧空氣預(yù)熱溫度≥800℃，所述富氧空氣采用底吹或側(cè)吹的方式通過富氧空氣風(fēng)嘴吹入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)。

較佳地，在步驟(4)，所述熔煉的時(shí)間為40-50min。

本發(fā)明還提供了一種用于含銻物料的富氧氧化熔煉裝置，所述富氧氧化熔煉裝置包括爐身、爐身冷卻系統(tǒng)、高溫?zé)煔獬隹?、爐身傳動(dòng)裝置、第一爐身支撐裝置、第二爐身支撐裝置、加料口、銻渣放出口和底流放出口，爐身水平安裝在所述第一爐身支撐裝置和第二爐身支撐裝置上，所述爐身傳動(dòng)裝置通過第二爐身支撐裝置與所述爐身傳動(dòng)連接，在爐身的一端且從下至上依次設(shè)置所述銻渣放出口和底流放出口，在爐身另一端設(shè)置所述銻合金虹吸放出口，以及在所述爐身上部設(shè)有不少于兩個(gè)用于向爐內(nèi)鼓入二次風(fēng)的二次風(fēng)口，在爐身外側(cè)設(shè)所述爐身冷卻系統(tǒng)，在所述爐身側(cè)部及下部分別設(shè)有側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴和下富氧空氣風(fēng)嘴，在爐身的上部分別設(shè)置所述高溫?zé)煔獬隹诤图恿峡凇?/p>

較佳地，在所述銻渣放出口的外圍且緊貼在爐身的內(nèi)殼壁設(shè)有排渣冷卻件，所述排渣冷卻件通過螺栓固定于爐身的內(nèi)殼壁，所述銻合金虹吸放出口與所述銻渣放出口的高度平齊，所述底流放出口靠近爐身的左側(cè)與底側(cè)的內(nèi)壁交叉處開設(shè)并沿爐身的左側(cè)延伸出且呈向下傾斜，所述銻合金虹吸放出口沿爐身的右側(cè)向下傾斜開設(shè)并延伸至靠近爐身的右側(cè)與底側(cè)的內(nèi)壁交叉處。

較佳地，所述側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴相對(duì)于爐身呈豎水平設(shè)置，且位于爐身底部?jī)?nèi)壁300mm-600mm的位置，所述下富氧空氣風(fēng)嘴相對(duì)于爐身呈傾斜設(shè)置，該下富氧空氣風(fēng)嘴沿爐身長(zhǎng)度方向的夾角α為：-60°≤α≤60°。

較佳地，在側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴和下富氧空氣風(fēng)嘴的的外圍且緊貼在爐身的內(nèi)殼壁設(shè)有風(fēng)嘴冷卻件，該風(fēng)嘴冷卻件通過螺栓固定于爐身的內(nèi)殼壁，所述側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴的數(shù)量不少于兩個(gè)，所述下富氧空氣風(fēng)嘴的數(shù)量不少于兩個(gè)。

本發(fā)明的基本原理是，在1000℃-1200℃的溫度下，鉛銻精礦或硫化銻精礦或氧化銻精礦或銻精礦首先發(fā)生熱分解，鐵礦石也發(fā)生反應(yīng)：

pb4fesb6s14→4pbs+3sb2s3+fes

2fe3o4+fes+2sio2＝5(2feo·sio2)+so2

所生成的低價(jià)硫化物在富氧氧化熔煉裝置內(nèi)進(jìn)一步氧化：

sb2s3+3o2→2sb+3so2

pbs+o2→pb+so2

sb2s3+o2→sb2o3+so2

pbs+o2→pbo+so2

pbs+pbo→pb+so2

sb2s3+2sb2o3＝6sb+3so2

mes+o2→meo+so2

式中me代表硫化鉛銻精礦中伴生的其他有價(jià)元素。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明含銻物料的富氧氧化熔煉方法通過提高富氧空氣中氧氣的體積濃度及對(duì)富氧空氣進(jìn)行預(yù)熱，從而使含銻物料的熔化、銻的揮發(fā)氧化反應(yīng)等速度加快，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物增多，且精礦及輔料配料制粒后直接入爐，無需燒結(jié)返粉作業(yè)；故設(shè)備處理能力提高，從而導(dǎo)致各種能耗、物耗的降低。

(2)本發(fā)明可直接處理各種品位的銻精礦，不僅可以處理脆硫銻鉛精礦，還可處理單一的銻精礦；氧化熔煉過程在密閉的富氧氧化熔煉裝置中進(jìn)行，生產(chǎn)中能穩(wěn)定控制富氧氧化熔煉裝置微負(fù)壓操作，避免了so2煙氣外逸，氧化程度高，減少污染的同時(shí)降低能耗。

(3)本發(fā)明的富氧氧化熔煉裝置是將含銻物料從爐頂加料口加入爐內(nèi)，富氧空氣從爐身底部或爐身側(cè)部鼓入爐內(nèi)，通過控制爐內(nèi)氣氛，實(shí)現(xiàn)含銻物料揮發(fā)熔煉及脫硫熔煉氧化；本發(fā)明的爐身采用了冷卻系統(tǒng)，有效降低爐身工作溫度，延長(zhǎng)爐身使用壽命，而且在富氧空氣風(fēng)嘴、加料口、銻渣放出口還采用了銅質(zhì)冷卻件，延長(zhǎng)易損部位檢修、更換周期；本發(fā)明可以便捷地控制爐內(nèi)反應(yīng)氣氛及溫度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、密封性好、原料適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保效果好和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，有助于提升銻行業(yè)裝備技術(shù)水平，促進(jìn)銻冶煉技術(shù)的進(jìn)步，解決目前銻冶煉存在能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、金屬回收率低等問題，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種用于含銻物料的富氧氧化熔煉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的爐身的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的銻渣放出口的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的加料口的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1-爐身，2-爐身冷卻系統(tǒng)，3-高溫?zé)煔獬隹冢?-高溫?zé)煔饫鋮s件，5-二次風(fēng)口，6-加料口，7-銻渣放出口，8-底流放出口，9-銻合金虹吸放出口，10-排渣冷卻件，11-側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴，12-下富氧空氣風(fēng)嘴，13-冷卻輸入口，14-冷卻輸出口，16-爐身傳動(dòng)裝置，15-第一爐身支撐裝置，17-第二爐身支撐裝置，11a-風(fēng)嘴冷卻件，61-加料口冷卻件，101-異形磚，102-排渣放出口。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下舉出優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為了使讀者對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面有一個(gè)透徹的理解，即便沒有這些特定的細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。

實(shí)施例1

一種含銻物料的富氧氧化熔煉方法，包括如下步驟：

(1)混料：將脆硫鉛銻精礦粉碎后，添加鐵礦石、石灰石、石英砂混合均勻，得到混合物料；所述含銻物料、鐵礦石、石灰石及石英砂的重量比為：100：1：30：18，石灰石含cao為70％，石英砂含sio2為86％，；

(2)造粒：將所述混合物料通過圓盤制粒機(jī)造球粒，球粒的粒徑為15mm，含水量為10％，由膠帶輸送機(jī)送入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)，所述富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1000℃；

(3)鼓入空氣：所述混合物料熱分解1min后，將空氣分離制氧設(shè)備產(chǎn)生的氧氣通過管道輸送到鼓風(fēng)機(jī)后端的風(fēng)管內(nèi)，與空氣按設(shè)定比例混合成含氧氣體積濃度為90％的富氧空氣，將富氧空氣預(yù)熱溫度至700℃，通過富氧空氣風(fēng)嘴引入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)，富氧空氣采用底吹的方式通過富氧空氣風(fēng)嘴吹入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)；

(4)熔煉：調(diào)控富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1250℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為-0.1mpa，熔煉40min后產(chǎn)出一次高溫熔體、液態(tài)高銻礦渣和含塵煙氣，一次高溫熔體經(jīng)鑄錠后轉(zhuǎn)出，液態(tài)高銻礦渣進(jìn)入富氧還原段；

(5)煙塵回收：富氧氧化熔煉裝置產(chǎn)出的含塵煙氣經(jīng)回收余熱、收集煙塵后送硫酸車間制酸，產(chǎn)出的煙塵制粒后返回到富氧還原段。

實(shí)施例2

一種含銻物料的富氧氧化熔煉方法，包括如下步驟：

(1)混料：將硫化銻精礦粉碎后，添加鐵礦石、石灰石、石英砂混合均勻，得到混合物料；所述含銻物料、鐵礦石、石灰石及石英砂的重量比為：100：5：25：23，石灰石含cao為85％，石英砂含sio2為90％，；

(2)造粒：將所述混合物料通過圓盤制粒機(jī)造球粒，球粒的粒徑為20mm，含水量為8％，由膠帶輸送機(jī)送入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)，所述富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1200℃；

(3)鼓入空氣：所述混合物料熱分解5min后，將液氧汽化裝置產(chǎn)生的氧氣通過管道輸送到鼓風(fēng)機(jī)前端的風(fēng)管內(nèi)，與空氣按設(shè)定比例混合成含氧氣體積濃度為40％的富氧空氣，將富氧空氣預(yù)熱溫度至900℃，通過富氧空氣風(fēng)嘴引入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)，富氧空氣采用底吹的方式通過富氧空氣風(fēng)嘴吹入富氧氧化熔煉裝置內(nèi)；

(4)熔煉：調(diào)控富氧氧化熔煉裝置的爐內(nèi)溫度為1300℃，爐內(nèi)壓強(qiáng)為0.2mpa，熔煉50min后產(chǎn)出一次高溫熔體、液態(tài)高銻礦渣和含塵煙氣，一次高溫熔體經(jīng)鑄錠后轉(zhuǎn)出，液態(tài)高銻礦渣進(jìn)入富氧還原段；

(5)煙塵回收：富氧氧化熔煉裝置產(chǎn)出的含塵煙氣經(jīng)回收余熱、收集煙塵后送硫酸車間制酸，產(chǎn)出的煙塵制粒后返回到富氧還原段。

實(shí)施例3

一種含銻物料的富氧氧化熔煉方法，其它工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于：含銻物料的原料采用氧化銻精礦代替脆硫鉛銻精礦，氧化銻精礦、鐵礦石、石灰石及石英砂的重量比為：100：4：28：20。

實(shí)施例4

本發(fā)明還提供了一種用于含銻物料的富氧氧化熔煉裝置，如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發(fā)明的富氧氧化熔煉裝置，包括爐身1、爐身冷卻系統(tǒng)2、高溫?zé)煔獬隹?、爐身傳動(dòng)裝置16、第一爐身支撐裝置15、第二爐身支撐裝置17、加料口6、銻渣放出口7和底流放出口8，所述爐身1呈圓柱或圓形其內(nèi)部砌筑鋁鉻質(zhì)耐火材料，該爐身1水平安裝在所述第一爐身支撐裝置15和第二爐身支撐裝置17上，所述爐身傳動(dòng)裝置16通過第二爐身支撐裝置17與所述爐身1傳動(dòng)連接，所述爐身傳動(dòng)裝置16采用變頻電機(jī)用于轉(zhuǎn)動(dòng)爐身1，在爐身1的一端且從下至上依次設(shè)置所述銻渣放出口7和底流放出口8，在爐身1另一端設(shè)置所述銻合金虹吸放出口9，以及在所述爐身1上部設(shè)有不少于兩個(gè)用于向爐內(nèi)鼓入二次風(fēng)的二次風(fēng)口5，在爐身1外側(cè)設(shè)所述爐身冷卻系統(tǒng)2，采用圓柱或圓形的爐身1外部設(shè)置所述爐身冷卻系統(tǒng)2用于降低爐身1的工作溫度，避免爐身1變形、延長(zhǎng)爐身1使用壽命；在所述爐身1側(cè)部及下部分別設(shè)有側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴11和下富氧空氣風(fēng)嘴12，在爐身1的上部分別設(shè)置所述高溫?zé)煔獬隹?和加料口6；所述二次風(fēng)口5通過法蘭固定于爐身1上，在所述爐身1的上部，且從左至右依次設(shè)置所述高溫?zé)煔獬隹?、二次風(fēng)口5和加料口6，所述加料口6外圍且緊貼于爐身1的內(nèi)殼壁設(shè)置有加料口冷卻件61。如圖4所示，該加料口冷卻件61通過法蘭固定于爐身的內(nèi)殼壁，所述加料口冷卻件61采用澆鑄銅質(zhì)水冷卻件結(jié)構(gòu)，形成圓形的冷卻結(jié)構(gòu)，所述高溫?zé)煔獬隹?的周圍還設(shè)置有高溫?zé)煔饫鋮s件4，該高溫?zé)煔饫鋮s件4也采用銅質(zhì)水冷卻件結(jié)構(gòu)且通過螺栓固定于爐身1上。

在本發(fā)明中，結(jié)合圖1和圖3所示，在所述銻渣放出口7的外圍且緊貼在爐身1的內(nèi)殼壁設(shè)有排渣冷卻件10，所述排渣冷卻件10通過螺栓固定于爐身1的內(nèi)殼壁，所述銻合金虹吸放出口9與所述銻渣放出口7的高度平齊，銻合金虹吸放出口9采用虹吸道間斷放出；所述底流放出口8靠近爐身1的左側(cè)與底側(cè)的內(nèi)壁交叉處開設(shè)并沿爐身1的左側(cè)延伸出且呈向下傾斜，底流放出口8用于緊急情況下放出爐內(nèi)所有熔體，所述銻合金虹吸放出口9沿爐身1的右側(cè)向下傾斜開設(shè)并延伸至靠近爐身1的右側(cè)與底側(cè)的內(nèi)壁交叉處，所述排渣冷卻件10采用銅質(zhì)水冷卻件進(jìn)行冷卻，該銅質(zhì)水冷卻件內(nèi)側(cè)采用異形磚101砌筑而成的大小相同的直排孔，在所述排渣冷卻件10上開設(shè)有直徑為120mm～160mm的排渣放出口102。

在本發(fā)明中，如圖1、圖2和圖3所示；在所爐身冷卻系統(tǒng)2上設(shè)置有不少于兩個(gè)冷卻輸入口13和不少于兩個(gè)冷卻輸出口14用于進(jìn)水和排水循環(huán)，所述冷卻輸入口13和冷卻輸出口14呈上下相對(duì)交錯(cuò)分布設(shè)置在爐身冷卻系統(tǒng)2上；所述側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴11相對(duì)于爐身1呈豎水平設(shè)置，且位于爐身1底部?jī)?nèi)壁300mm～600mm的位置，所述下富氧空氣風(fēng)嘴12相對(duì)于爐身1呈傾斜設(shè)置，該下富氧空氣風(fēng)嘴12沿爐身1長(zhǎng)度方向的夾角α為：-60°≤α≤60°，在側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴11和下富氧空氣風(fēng)嘴12的的外圍且緊貼在爐身1的內(nèi)殼壁設(shè)有風(fēng)嘴冷卻件11a，該風(fēng)嘴冷卻件11a通過螺栓固定于爐身1的內(nèi)殼壁，所述側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴11的數(shù)量不少于兩個(gè)，所述下富氧空氣風(fēng)嘴12的數(shù)量不少于兩個(gè)，在本發(fā)明中所述高溫?zé)煔饫鋮s件4、排渣冷卻件10、、風(fēng)嘴冷卻件11a和加料口冷卻件61都采用銅質(zhì)水冷卻件結(jié)構(gòu)且在其內(nèi)壁采用異形磚砌筑成大小相同的直排孔，提高了使用壽命。

結(jié)合如圖1，對(duì)本發(fā)明的富氧氧化熔煉裝置的工作原理作進(jìn)一步闡述，將含銻物料造粒后經(jīng)膠帶輸送機(jī)從爐身1上部的加料口6連續(xù)加入至爐內(nèi)，富氧空氣從爐身1下部或側(cè)部的側(cè)富氧空氣風(fēng)嘴11和下富氧空氣風(fēng)嘴12鼓入熔體中，爐內(nèi)熔體在氣流作用下強(qiáng)烈攪拌，加入的含銻物料在熔體中快速分散熔化并完成相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，銻主要以氧化態(tài)進(jìn)入渣中，同時(shí)生成少量銻金屬或是銻锍，部分銻進(jìn)入煙氣中，生產(chǎn)過程中通過控制爐內(nèi)弱氧化性氣氛，以減少銻的揮發(fā)，使銻盡可能進(jìn)入渣相，得到液態(tài)高銻礦渣進(jìn)入富氧還原段，渣中的銻還原成金屬銻或是銻合金。含銻渣通過銻渣放出口7送入還原爐(未圖示)進(jìn)行還原熔煉，銻渣下部的銻锍或粗銻通過銻合金虹吸放出口9放出，反應(yīng)生成高溫含塵煙氣從高溫?zé)煔獬隹?進(jìn)入余熱鍋爐(未圖示)回收余熱，在停爐檢修時(shí)，爐內(nèi)熔體可以通過底流放出口8放出進(jìn)行鑄錠。

本發(fā)明的作業(yè)率高，實(shí)際生產(chǎn)有效投料作業(yè)率＞95％，年有效作業(yè)時(shí)間>8000h，即>330d；通過氧化熔煉使含塵煙氣中含so2濃度達(dá)到15-20％，用來制酸可使原料中硫得到有效回收；解決了傳統(tǒng)流程低濃度so2煙氣的污染問題。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。