[发明专利]一种锑的低温熔盐清洁冶金方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锑的低温熔盐清洁冶金方法，属于有色金属冶金领域。

背景技术

当前，从硫化锑精矿中提取金属锑的冶炼工艺以“鼓风炉挥发熔炼-反射炉还原熔炼”为主。该工艺作为沉淀熔炼的替代工艺，先将硫化锑精矿压团或制粒，再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，严重污染生态环境，至今是一个尚未解决的技术难题。为避免火法炼锑工艺环境污染弊端，国内外曾采用过碱性湿法炼锑工艺，但因生产成本高昂而未能推广应用；“氯化浸出-电积法”和“矿浆电解法”也因爆锑、设备腐蚀、废水处理等诸多问题，产业化前景黯淡；已实现产业化二十多年的“新氯化-水解法”可生产高纯氧化锑，目前仍被少数厂家采用，但因废水排放量大也难以广泛推广。为彻底改革现有炼锑工艺，本发明将硫化矿的还原固硫熔炼和低温熔盐冶金相结合，提出一种低碳、清洁、高效的锑的低温熔盐清洁冶金新工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种锑的低温熔盐清洁冶金方法，大幅降低锑冶炼温度，一步产出粗锑，并实现硫的回收和硫化物能源利用，在简化流程、降低成本、大幅提高锑直收率的同时，彻底消除传统火法炼锑流程中低浓度SO₂烟气对生态环境的污染。

为实现上述目标，本发明采用一种与硫亲合力比锑大得多的金属的氧化物作固硫剂，粉煤或焦炭粉为还原剂，将其与锑精矿于低温惰性熔盐中进行还原固硫熔炼，一步炼制粗锑并产出固硫金属硫化物，后者与未反应物作为固态物形成熔盐渣，大部分惰性熔盐与固态物分离后热态返回熔炼过程，熔盐渣则经“水浸-碳酸化沉淀”过程再生NaHCO₃回用，浸出渣经选矿回收固硫金属硫化物精矿出售，或将其焙烧脱硫进行热能利用和烟气制酸，氧化物焙砂则返回锑熔炼工序作固硫剂，相关过程的工艺条件是：

(1)还原固硫熔炼过程：①温度800～950℃；②时间1～5h；③次氧化锌或氧化锌焙砂、氧化铜物料或氧化铜焙砂作为固硫剂，其质量用量为理论值的1～1.5倍；④惰性熔盐为碳酸钠熔盐或碳酸钠与少量氢氧化钠的混合熔盐，混合熔盐中氢氧化钠质量含量小于10％，惰性熔盐质量用量为固态物量的2～6倍，其中固态物包括固硫金属硫化物和未反应物；⑤粉煤或焦炭粉等还原剂质量用量为锑精矿量的4～10％；

(2)静置澄清法分离惰性熔盐过程：①温度800～950℃；②时间0.5～5h；③缓慢顷倒上部澄清熔盐；

(3)固态物熔盐渣水浸过程：①温度50～100℃；②时间0.5～6h；③液固体积质量比为(1～8)∶1，热水洗涤浸出渣3～5次，洗水终点pH值7～8；

(4)水浸液沉淀再生碳酸氢钠过程：①温度10～95℃；②时间0.5～10h；③CO₂体积用量为理论量的1.05～2倍；④反应终点pH值3～8。

采用上述技术方案的锑低温熔盐清洁冶金方法，其基本原理是：

在以碳酸钠为主体的低温惰性熔盐中，锑精矿中的Sb₂S₃、PbS与ZnO或CuO在650～950℃温度和还原性气氛下发生还原固硫反应：

2Sb₂S₃+6ZnO+3C＝4Sb+6ZnS+3CO₂    (1)

2Sb₂S₃+6CuO+3C＝4Sb+6CuS+3CO₂    (2)

2PbS+2ZnO+C＝2Pb+2ZnS+CO₂        (3)

2PbS+2CuO+C＝2Pb+2CuS+CO₂        (4)

锑精矿中的氧化锑则进行还原反应：

2Sb₂O₃+3C＝4Sb+3CO₂    (5)

Sb₂O₄+2C＝2Sb+2CO₂     (6)

2Sb₂O₅+5C＝4Sb+5CO₂    (7)