[发明专利]一种铋的低温熔盐清洁冶金方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铋的低温熔盐清洁冶金方法，属有色金属冶金领域。

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10小时以上，在如此高的温度下炼铋，存在以下四个突出问题：(1)煤耗大、成本高。以国内最大的铋冶炼企业柿竹园有色金属有限公司10m²反射炉1#为例，每生产1t铋需消耗3t以上优质“大同”煤。(2)产生低浓度SO₂烟气污染环境。(3)铅雾的污染。硫化铋精矿中常常还含有一定量的铅，而铅是易挥发的重金属，其蒸汽压随温度的增加呈指数倍增长。因而在高温熔炼条件下(＞1250℃)，铋精矿中伴生的铅挥发程度急剧增大。挥发出来的铅蒸汽及弥散于高空的铅雾造成工厂周边地区空气、土地及水源的严重污染。铅雾与烟尘不同，烟尘可以通过收尘系统收集，而铅雾不能被收尘系统收集。(4)铍的潜在污染。硫化铋精矿中还伴生有绿柱石Be₃Al₂[Si₆O₁₈]，经高温火法冶炼后，铋精矿中本来以绿柱石等稳定态存在的铍转化为活性大、易溶于水的氧化铍而进入炉渣，这种炉渣放于露天渣场或在后续的湿法提钼工序中将导致铍不断流失，进入周边地下水和土壤，长期污染环境。铍是最毒元素之一，对人的致死量非常低，其最高允许含量与剧毒的有机汞一样，为汞的1/5，钍的1/50。

针对以上问题，我们提出了“一种低温碱法熔炼铋精矿提取粗铋的方法”的发明专利申请(申请号：CN200810031487.4)，但该专利申请的碱再生返回须全部经过湿法处理过程，而且要开路硫酸钠等钠盐，存在湿法处理过程复杂，运行费用高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铋的低温熔盐清洁冶金方法。该方法大幅降低铋冶炼温度，避免现行高温熔炼过程导致的多种弊端，并能一步产出粗铋，该方法用一种与硫的亲合力比铋大得多的金属的氧化物作固硫剂，实现熔炼、固硫和碱再生同步进行，硫和硫化物能源均可回收利用，在简化流程、降低成本、大幅提高铋直收率的同时，彻底消除低浓度SO₂烟气、重金属和铍等对环境的污染，具有低碳、清洁、高效等优点，最终实现彻底改革传统炼铋工艺的目标。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种铋的低温熔盐清洁冶金方法，包括以下步骤：

1)用金属氧化物作固硫剂，将硫化铋精矿于低温惰性熔盐中进行固硫还原熔炼，一步炼制粗铋，并得到惰性熔盐与固态物的混合物；粗铋在惰性熔盐与固态物的混合物的底部，由虹吸放出而自然分离；

2)然后将惰性熔盐与固态物分离后以热态返回步骤1)的熔炼过程，水浸分离出的固态物；

3)对步骤2)的水浸渣进行选矿，获得固硫金属硫化物产品，或者进一步将固硫金属硫化物焙烧脱硫，烟气制酸，得到的氧化物焙砂返回步骤1)的熔炼过程作固硫剂；向步骤2)的水浸液中通入二氧化碳沉淀碳酸氢钠，得到的碳酸氢钠返回步骤1)的熔炼过程，而母液返回步骤2)的水浸过程。

步骤1)中所述的作固硫剂的金属氧化物包括次氧化锌或氧化锌焙砂，或氧化铜物料或氧化铜焙砂。

所述的惰性熔盐为碳酸钠熔盐或碳酸钠与氢氧化钠的混合熔盐，混合熔盐中氢氧化钠质量含量不高于10％。

步骤1)所述的固硫还原熔炼条件是：①温度800～950℃，②时间1～5h，③固硫金属氧化物用量为理论量的1～1.5倍，④用粉煤或焦炭粉作还原剂，还原剂用量为铋精矿质量的5～15％，⑤惰性熔盐用量为所有反应物质量的2～6倍。

所述的步骤2)中采用澄清法分离惰性熔盐与固态物，具体条件是：①温度800～950℃，②时间0.5～5h，③缓慢倾泻出上部澄清熔盐。

所述的步骤2)中固态物水浸过程条件是：①温度10～100℃，②时间0.5～6h，③液固体积质量比为1～8∶1ml/g，水洗涤浸出渣3～5次，至洗涤液pH＝7～8。