[发明专利]一种锑的低温熔盐电解清洁冶金方法及装置

说明书

一种锑的低温熔盐电解清洁冶金方法及装置，将含锑物料、惰性熔盐混合并按一定的布料方式置于低温熔盐电解装置中，在一定的温度及脉冲电流条件下进行低温熔盐电解熔炼。随着低温熔盐电解的进行，炉膛内混合熔盐逐渐形成“三层熔体”结构。含锑物料可从含锑物料加料口连续加入，得到的液态锑可从下部放锑口放出。本发明大幅降低现行锑精矿火法处理温度，一步产出高品位锑，与现行锑精矿火法冶炼工艺相比具有能耗低、锑直收率高、清洁环保的优点。本发明的装置简单实用，配套使用能获得好的锑提取冶金效果。

技术领域

本发明涉及一种含锑物料低温熔盐电解得到精锑的清洁冶金方法及装置，属有色金属冶金领域。

背景技术

锑(Sb)是一种银白色脆性金属，在常温下是一种耐酸物质。它是一种用途广泛的金属，被誉为“灭火防火的功臣”、“战略金属”、“金属硬化剂”、“荧光管、电子管的保护剂”。

金属锑的现有生产方法，可分为火法与湿法两大类。“鼓风炉挥发熔炼—反射炉还原熔炼”是当前最主要的火法炼锑工艺，该工艺先将硫化锑精矿或含锑物料经压团或制粒后，与焦炭和熔剂一起加入鼓风炉，在“低料柱、薄料层、高焦率、热炉顶”的作业制度下进行挥发熔炼，使硫化锑挥发氧化，从而与脉石和其它杂质分离，生成的氧化锑与烟气一道进入冷凝收尘系统收集，再经反射炉还原熔炼产出粗锑。本工艺对原料适应性强，处理能力大，但普遍存在焦率高、能耗大、收尘系统庞大、操作繁杂等缺陷。尤其是在鼓风炉挥发熔炼工序产生低浓度SO₂烟气及重金属粉尘，严重污染生态环境,至今是一个尚未解决的技术难题。

而现有的湿法炼锑也方法也存在很多问题：1)硫化钠浸出—硫代亚锑酸钠溶液电积法中，硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠和硫代锑酸钠积累严重；废液处理量大且较繁杂；电流效率低，电耗高。2)硫代亚锑酸钠浸出液的氢还原法在技术上是可行的，但该法存在还原速度慢、锑粉粘结反应管壁、堵塞管道等问题。3)FeCl₃浸出—电积法中，溶液杂质积累速度较快；阴离子交换膜比较昂贵且损耗较快，电积控制条件苛刻；浸出渣中As、Au分离困难；生产成本仍比火法高。4)氯化—水解法工艺要求大量的水稀释溶液，酸耗高、水耗大、试剂耗量大，生产周期长，废水排放量大。5)矿浆电解法是理论上较为可行，但在实际电解生产过程中存在有价元素的分散、有害元素的累积、极板及隔膜袋损耗严重等问题，影响了电解的正常运行，工程化应用前景还有待验证。

另外，在我国有色金属的生产中，硫化矿冶炼过程产生的低浓度二氧化硫烟气一直是我国酸雨的重要来源之一，随着生产技术的进步，铜、铅、锡、钴、镍等硫化矿采用富氧强化熔炼技术，可基本解决低浓度二氧化硫污染问题为解决此问题，近年来，许多研究者尝试将已在铜、铅、锡等冶炼行业已取得成功的富氧熔池熔炼技术(如底吹、顶吹、侧吹等)应用于硫化锑精矿的冶炼，以解决锑冶炼过程低浓度SO₂污染等问题。但从理论分析及已经开展的大量研究结果来看，富氧强化熔炼技术目前还难于应用于锑的冶炼。对锑冶炼而言，富氧强化熔炼与SO₂制酸存在一个矛盾，矛盾的核心在于硫化锑本身高温易挥发分解。这是硫化锑本身固有的特性。同时，由于Sb电子构型最外层的5S²p³结构，使得Sb在强化熔炼不同氧势下存在多种价态，导致氧气直喷口处容易形成Sb₂O₄、Sb_XO_Y及其它易于结瘤物相，严重时将堵塞炉膛、烟道，等等。使得富氧熔池或闪速熔炼技术难以应用于锑的冶炼。此外，因为其生产规模相对较小，处理量难以扩大等原因，导致我国的锑冶炼目前大多还采用传统的“鼓风炉挥发+反射炉高温还原熔炼”工艺生产。冶炼过程产生的二氧化硫浓度无法达到制酸要求，只能直接排空，不仅污染周边环境，锑精矿中的硫也未能实现资源化回收利用。综合来看，我国现有锑冶炼工艺尚还存在“效率低、能耗高、二次污染重”等共性问题。从锑资源充分回收利用及环境保护角度考虑计，开发一种锑的低碳、清洁冶炼的技术意义重大。

发明内容