[发明专利]一种低温碱性熔炼铋精矿提取铋的方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种低温碱性熔炼铋精矿提取铋的方法，属于火法冶金领域。

[背景技术]

传统的铋金属冶炼分湿法和火法；湿法炼铋主要有FeCl₃浸出-铁粉置换法、FeCl₃浸出-隔膜电极法、FeCl₃浸出-水解沉铋法、氯气选择性浸出法、盐酸-亚硝酸浸出法、氯化-水解法、矿浆电解法等，湿法炼铋工艺投资大、成本较高，尤其是产生大量废渣和废水，危害性大，需治理环境污染。火法炼铋主要采用反射炉熔炼，即将铋精矿与还原剂煤粉、铁屑、熔剂纯碱等配料混合后，加入反射炉熔炼，产出炉渣、冰铜与粗铋，熔炼温度高达1300～1350℃，熔炼时间长达10小时以上，能耗大、操作条件恶劣，并排出大量低浓度二氧化硫污染环境。为此，发明者提出一种低温碱性熔炼铋精矿提取铋的新工艺。该工艺不用还原煤、铁屑等配料添加剂，冶炼温度比传统铋火法冶炼温度降低了450～700℃，时间缩短至3～5小时，耗大幅降低，不排二氧化硫污染环境。

[发明内容]

本发明的目的在于提供一种铋精矿碱性炼铋的方法。这种方法低温固硫熔炼，直接冶炼粗铋，消除污染，达到铋冶炼节能减排和清洁生产的目的。本发明具体工艺过程和条件详述如下：

1.低温碱性熔炼

本发明以纯碱(Na₂CO₃)代替大部分烧碱(NaOH)在600～900℃的温度下冶炼铋精矿提取粗铋，熔炼时间1～4h，熔炼步骤是：①按式(1)或(2)计算理论用碱量，总碱量为理论量的1.1～4.0倍，添加剂的质量比例为：Na₂CO₃∶NaOH∶NaNO₃＝60～100∶50～80∶1～10；②先将需添加的含NaOH300～900g/L的浓溶液与铋精矿混捏制粒；③将制粒料置于反应器底部，上面覆盖所需的Na₂CO₃；④升温熔炼；⑤熔炼到时间前0.25～0.5小时搅动熔体2～5次；顺便加入所需要量的NaNO3。熔炼过程的主要化学反应如下：

4Bi₂S₃+18NaOH+＝8Bi+6Na₂S+3Na₂S₂O₃+9H₂O    (1)

4Bi₂S₃+24NaOH＝8Bi+9Na₂S+3Na₂SO₄+12H₂O     (2)

MeS+Na₂CO₃＝MeO+Na₂S+CO₂↑                 (3)

5Na₂S+8NaNO₃+4H₂O＝5Na₂SO₄+4N₂↑+8NaOH    (4)

2.球磨浸出

用水在球磨过程中浸出炉渣和锍中的钠盐，其条件为：①液固比为1～6∶1；②温度为60～100℃；③时间0.5～5小时；④热水洗涤浸出渣2～5次至PH＝7～8。

3.碱的再生

用石灰苛化Na₂CO₃再生NaOH：

Ca(OH)₂+Na₂CO₃＝2NaOH+CaCO₃        (5)

NaOH再生的条件为：①Ca(OH)₂为理论量的1.1～3.0倍；②温度为10～100℃；③时间为0.5～10.0小时；④将苛化液在90～100℃下浓缩至含NaOH300～900g/L；⑤将浓缩液冷却至3～35℃结晶；⑥分离Na₂SO₄·10H₂O、Na₂S·9H2O及Na₂S₂O₃·5H₂O。

本发明采用碱性熔炼的方法，大幅度的降低了铋的冶炼温度，不需要添加铁屑和还原煤，直接冶炼粗铋和再生NaOH，使流程大为简化，铋回收率大幅提高，而且消除了二氧化硫对环境的污染，对于铋冶炼具有重要意义。