[发明专利]一种火法冶炼锑除砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种火法冶炼锑的方法，特别涉及一种火法冶炼锑过程中除去其中砷杂质的方法。

背景技术

锑及锑白是现代工业广泛使用的合金及颜料化工的原料；高纯锑也是半导体工业的基础材料之一。为了满足一些军事及高科技领域的特别要求，尤其是砷杂质的含量必须符合相关要求，其中，砷的含量必须有效降至10ppm以内。

目前，提炼锑的方法有电解法和火法冶炼。电解法工艺复杂且环境污染严重，一直未进行产业化推广。传统火法锑冶炼的方法包括熔化、熔炼和渣锑分离三个步骤，多次重复这三个步骤制得产品锑，其中，熔炼过程也就是造渣除砷杂质的反应过程。除砷杂质主要是在熔炼过程中添加复合熔炼剂来完成。传统的复合熔炼剂是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，其中以氢氧化钠为主体，采用该复合熔炼剂除砷效率较为低下，每次熔炼除砷效率为15%—35%，如要达到上述产品中杂质含量的要求，需要重复多次熔化、熔炼、渣锑分离步骤才能获得纯度较好的锑产品;根据原料杂质含量情况，有时需要通过十次以上的重复熔炼才能达到要求，熔炼时间很长，也相对增加了能耗和生产成本。公开号为CN1455011的专利公开了一种一种火法冶炼锑除砷除硒方法，是将含砷、硒的粗锑投入精炼炉加热熔化，并升温至650-1000℃，一次性加入除砷、硒所需碱金属氢氧化物，再通入压缩空气搅拌15-150分钟，完成造渣除砷、硒反应，生成砷酸盐和亚硒酸盐浮渣，渣锑分离后制得产品。该方法虽然简化了复合熔炼剂的加入方法，但每次熔炼除砷效率依然不高,还是需要多次重复熔炼过程，延长熔炼时间来达到降低砷、硒等杂质的含量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种在火法熔炼锑过程中高效除砷的方法，通过该方法可以制得满足砷杂质含量符合质量要求的产品锑。

本发明人通过对冶炼锑工艺进行多次研究，发现影响除砷杂质效果的主要原因是因为采用的复合熔炼剂熔点较低，从而导致原料中的砷很难被氧化，无法有效除去砷；此外，同样因为复合熔炼剂熔点低的问题，致使熔炼产生浮渣过程中极其容易形成泡渣，从而降低了锑回收率。因此，发明人通过多次实验，找到了一种符合工艺要求的复合熔炼剂，它是由以下重量份的原料组成：无水碳酸钠70-80份、硝酸钠10-15份、石英砂0.5-5份、硼砂1-3份；其中，较好的方案是无水碳酸钠80份、硝酸钠15份、石英砂5份、硼砂1份。

    进一步地，发明人研究出，复合熔炼剂的添加量与锑原料必须保持一定的配比关系才能满足工艺要求，每次熔化锑原料前加入复合熔炼剂与锑原料进行混合熔化熔炼，每次加入复合熔炼剂与锑原料的重量比应该保持在0.02-0.04︰1之间。

此外，发明人发现，采用本发明提供的复合熔炼剂后，熔炼温度范围为700-1020℃，同时为了提高除去杂质的效果，需要逐次缩短熔炼时间，才能有效除去其中的砷，较好的方案是重复四次原料熔化、熔炼和渣锑分离步骤，四次熔炼时间逐次为3-4小时、2.5-3小时、2.0-2.5小时、1.5-2小时。

进一步地，四次熔炼的温度逐次为: 850-1020℃; 800-950℃; 750-900℃; 700-900℃。砷的去除率更高，提取回收率更高。

本发明因为采用了较高熔点的复合熔炼剂（熔点700℃以上），该复合熔炼剂以无水碳酸钠为主体,在其它强化助剂的有效配合下，满足了熔炼体系所需要的温度范围，使得杂质砷在此温度范围内得以有效氧化，因此每次熔炼除砷效率可以达到70%以上，只需要通过四次重复熔化、熔炼和渣锑分离步骤，即可使锑产品中的砷杂质含量满足质量要求: 砷的含量有效降至10ppm以内。

同时，本发明提供的以无水碳酸钠与硝酸钠及石英砂、硼砂的巧妙配合，砷在熔炼过程中被氧化后以砷酸钠和亚砷酸钠的形式进入渣相，从而能够将含砷量高达1000ppm的2^#锑中砷的含量有效降至10ppm以内。本发明同样也可以适用于砷杂质含量更高的其它粗锑原料。

再者，本发明采用了逐次缩短熔炼时间的技术方案，一是因为采用了合理的熔炼温度，二是为了保证每次熔炼的除去砷效率，熔炼时间依次缩短可以有效避免了砷从渣相中返熔进入熔化锑中，从而进一步保证了除杂的效果；

此外，本发明通过复合熔炼剂和熔炼温度、熔炼时间的有效配合，使得砷成渣反应的迅速发生和成渣效率更高，熔化锑和渣得以有效分离，有效避免了锑传统冶炼过程中形成有害泡渣的工艺缺陷，有效保证了锑的回收率，可达96%以上。