[发明专利]火法从褐煤中提取锗的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色稀有金属提取技术领域，具体地说是火法从褐煤中提取锗的方法。

背景技术

作为火法提取锗的原料之一的褐煤，大多数锗的含量一般在30ppm～200ppm，在采用传统的鼓风炉冶炼、传动式炉排的链条炉、固定式炉排的手工炉提取锗时，当含锗褐煤的发热值太低，若在8360～14630kj/kg的范围内时，若用此类设备进行冶炼提锗时，炉内的温度难于超过1100℃，存在着锗的挥发率低，锗烟尘品位低，布袋除尘效率低的问题，造成了锗的回收率低，且产出的锗烟尘由于未进过较高温度的脱碳及脱煤焦油的过程，存在锗的酸溶性较差，后期湿法处理的回收率低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种火法从褐煤中提取锗的方法，其经济实用、提锗成本较低，锗的挥发效率高、静电尘的直收率高、静电尘的含锗品位高、产出静电尘的后期湿法处理收率高、易于后续加工。

本发明的方法包括从物料的预处理、物料的燃烧、锗的高温挥发、烟气的空气冷却及水冷却、锗烟尘的静电收成尘系统等的工艺技术条件，采用立窑炉来燃烧来挥发富集锗。

本发明的含锗褐煤在立窑炉的火法冶炼过程中锗挥发的控制条件为：

1)温度条件

要使锗从褐煤中挥发出来，需要一定的温度条件，温度过低的话则锗就无法挥发出来，温度太高的话则锗会转变成四面体型，也不利于锗的挥发，锗的最佳挥发温度是1150～1250℃的范围内；

为了达到1150～1250℃的温度，需要对入炉煤的发热值和灰分进行检测，然后再加以控制，按照不低于10450kj/kg的发热值和不高于55％的灰份的比例来进行入炉料配料，以保证入炉料燃烧过程中的温度能够达到1150～1250℃。

2)还原气氛

要使锗从褐煤中分离出来，除了以上温度条件的控制外，最主要的是要在立窑炉内造成一定的还原性气氛，才利于锗的挥发，只有在以上的温度条件和还原性气氛的条件下，锗才能够形成一氧化锗，从其伴生的成分中挥发出来。具体做法是：通过调节鼓风与引风的风门大小，使炉膛内煤层上方的空气流中的氧气含量为质量百分数3～5％，此时由于供氧的不足，褐煤燃烧时碳被还原出来，另还产生了大量的一氧化碳，产生出的一氧化碳及碳粒附在煤层内部及表层，作为锗被还原的还原剂，还原的温度要求达到1150～1250℃，原料中的以二氧化锗形式存在的锗经过碳粒及一氧化碳的还原反应后生成一氧化锗，一氧化锗在此温度下挥发逸出，进入烟气管道。

原料中的以二氧化锗形式存在的锗经过还原反应生成一氧化锗，反应方程式如下：

2C+O₂—2CO

GeO₂+CO＝GeO+CO₂

GeO₂+C＝GeO+CO₂

3)氧化气氛

在随鼓风鼓入炉内的空气中的氧气，约有三分之二的在煤的燃烧后消耗，剩下的三分之一的氧气随引风进入到煤层上方的炉膛及烟气管内，作为氧化剂，造成氧化性气氛。一氧化锗，进入气态，随着同时挥发出来的烟尘颗粒一同被引风往后面移动的过程中，遇到烟气管中的过量氧气，又被过量的氧气氧化成了二氧化锗。

二氧化锗通过冷却器使温度降低，生成的二氧化锗变成了固态，附在了烟尘颗粒的表面上，富锗的烟尘颗粒经过静电除尘器后，附着在了静电除尘器上，收集富锗的静电尘，即得到锗精矿。

由一氧化锗变成二氧化锗的反应方程式如下：

2GeO+O₂＝2GeO₂

具备以上的锗挥发条件后，在用立窑炉来提取含锗褐煤中的锗时，锗就会被碳或一氧化碳还原，形成一氧化锗，然后随同烟尘一起逸出，再被剩余的氧气氧化成了二氧化锗后附着在烟尘颗粒的表面，再经过空气冷却器、水冷却器冷却后，进入到了静电收尘系统，经过静电吸附，富含锗的烟尘被吸附下来，烟气脱净粉尘和除去二氧化硫以后，排放到了空气当中，收集静电收尘器中的静电尘即可得到锗精矿。

本发明经过大量的试验研究，开发出了采用立窑炉来冶炼挥发提取锗新工艺。经过一年多的生产试验，证明此工艺技术先进、经济实用、提锗成本较低，比起链条炉提锗工艺及其它的提锗方法，具有锗的挥发效率高、静电尘的直收率高、静电尘的含锗品位高、产出静电尘的后期湿法处理收率高、易于后续加工等优点。锗的富集倍数(质量比)可达到300倍以上，含锗烟尘中锗的品位可以提高到4～8％，为锗的进一步深加工创造了有利条件。

附图说明