[发明专利]一种含锑铅复杂物料选择性熔池熔炼方法

说明书

 

技术领域  本发明涉及冶金领域中火法冶金过程，特别是含锑铅复杂物料熔池熔炼选择性分离锑和铅的火法冶金方法。

 

背景技术  锑是一种性脆、且导电性和导热性不佳的银白色有色金属，主要用于合金、军事工业、阻燃剂和玻璃等行业。我国是世界上锑产量最大的国家，2010年全世界的锑产量为16.7万吨，而中国2010年的锑产量达到15.0万吨，占世界锑产量的89%以上，我国在锑资源和生产上均具有不可取代的优势。锑冶炼的矿产原料主要有辉锑矿、锑金矿和脆硫铅锑矿等，而含锑烟灰则是回收锑的重要二次原料，每生产10万吨铅会产出500吨锑金属量。据统计，2010年锑产量中辉锑矿、锑金矿、脆硫铅锑矿和含锑烟灰提供的比例分别为52%、15%、25%和8%。可以看出，含锑复杂物料的锑产量约占一半以上，典型的含锑铅复杂物料则是脆硫铅锑矿和含锑烟灰。

脆硫铅锑矿是一种价值高但综合回收难度大的复杂硫化矿物，其分子式是Pb₄FeSb₆S₁₄（2PbS·Sb₂S₃），其中硫化锑和硫化铅矿形成固熔体，单独使用物理选矿方法不能将铅和锑分离，必须通过冶金过程才能分离该矿物中的铅和锑。脆硫铅锑矿的处理方法可以分为火法和湿法两大类，火法处理方法是采用焙烧-烧结-鼓风炉还原熔炼工艺，而湿法主要有新氯化浸出法和硫化钠浸出法，目前应用最多的是火法生产工艺（何启贤,陆玺争.铅锑冶金生产技术.冶金工业出版社,2005年）。火法工艺是脆硫铅锑矿经过沸腾焙烧脱硫，焙砂与熔剂混合后烧结，烧结块在鼓风炉还原熔炼产出铅锑合金，铅锑合金需要经过二次还原熔炼和二次吹炼才能产出合格锑白，该方法存在工艺流程长、金属回收率低和能耗高等缺点。近年来开发的高铅锑合金直接吹炼合格锑白的新技术解决了铅锑合金分离的问题，但是熔炼富集过程仍然采用传统的焙烧-烧结-鼓风炉熔炼工艺。脆硫铅锑矿湿法处理的新氯化浸出方法则是将脆硫铅锑矿在氯离子体系中氧化浸出，然后采用中和水解或蒸馏方法实现锑的分离与回收。硫化钠浸出法则是采用硫化钠浸出脆硫铅锑矿中的硫化锑，使铅与其他金属留在渣中实现分离，含锑浸出液再采用电积或空气氧化方法回收锑。湿法处理方法存在的缺点是指标不稳定、废水量法、处理能力小和综合回收效益差。

含锑烟灰是重有色金属铅冶炼过程的副产物，铅精矿中在底吹炉或侧吹炉中进行富氧氧化熔炼和还原熔炼过程，锑富集进入粗铅，粗铅电解过程中锑又全部进入铅阳极泥，铅阳极泥在反射炉或富氧底吹炉中进行还原熔炼过程产出的含锑烟灰是提取锑的重要原料，主要含有Sb、Pb、Bi、Cu、As和Ag等金属。含锑烟灰中锑、铅和砷分别以Sb₂O₃、PbO和As₂O₃形式存在。含锑烟灰处理工艺主要有火法工艺和湿法工艺，火法工艺则是在反射炉中熔炼产出铅锑合金，然后经过多次挥发和还原熔炼产出合格锑白，存在工艺过程较长，金属回收率低的缺点。湿法处理有盐酸溶解和硫化钠溶解两种方法，盐酸溶解工艺则是用盐酸溶解后再加入碳酸钠或氢氧化钠中和水解产出湿法锑白，硫化钠溶解工艺则是用硫化钠溶解使锑进入溶液，然后加入氧化剂使锑以锑酸钠形式回收，湿法处理成本高且废水难以处理。

目前脆硫铅锑矿与含锑烟灰等含锑铅复杂物料的处理主要以火法工艺为主，主要存在两方面问题，一方面是采用鼓风炉或反射炉等传统熔炼设备，存在能耗高、效率低、金属回收率低和废气量大的缺点，二是富集产物为铅锑合金，不仅导致工艺流程长，而且增加了后续工序的分离难度，这些问题一直困扰着生产企业。近年来，冶金工作者已经尝试用熔池熔炼方法进行脆硫铅锑矿或含锑烟灰的处理。专利ZL200710050357.0报道了脆硫铅锑矿或铅锑矿与铅精矿的混合矿在熔融的氧化底渣中氧化熔炼产出铅锑合金，氧化熔炼渣在熔融的还原渣中还原熔炼产出铅锑合金。（戴曦等.铅锑矿氧气熔池熔炼方法, ZL200710050357.0）专利ZL201010267305.0报道了脆硫铅锑矿在第一个底吹炉中氧化产出含锑高铅渣，然后在第二个底吹炉中还原熔炼产出粗铅，烟气收尘产出的锑氧在第三个底吹炉中还原产出粗锑。（赵传合等.脆硫铅锑矿底吹熔池熔炼方法及装置, ZL201010267305.0）。专利201210257283.9公开了含锑烟灰在富氧底吹还原炉中还原熔炼，最终以铅锑合金形式回收锑，该方法具有处理量大、自动化程度高的优点，但是存在烟尘率高和直收率低及成本高的缺点。（赵传合等.一种采用底吹熔池还原熔炼锑的工艺及装置, 201210257283.9）。