[发明专利]一种含硫化锑物料熔盐电解的方法及装置

说明书

本发明公开了一种含硫化锑物料熔盐电解的方法及装置。将含硫化锑物料与惰性熔盐混合置于电解装置中升温电解熔炼，熔炼过程中吹入惰性气体搅动熔池，随着低温熔盐电解的进行，装置内下层逐渐富集得到液态锑熔体层，在烟气收集装置中逐渐富集得到单质硫磺。本发明强化熔盐离子传质，一步产出高品位锑及单质硫，避免传统火法锑冶炼低浓度SO₂污染环境的问题。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，配套使用处理硫化锑精矿能获得好的锑、硫提取冶金效果。

技术领域

本发明涉及一种含硫化锑物料熔盐电解得到精锑及单质硫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。

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，大多简单吸附脱硫后直接排空，不仅污染周边环境，硫化锑精矿中的硫未能实现资源化回收利用。综合来看，我国现有硫化锑精矿的冶炼工艺尚还存在“效率低、能耗高、低浓度SO₂污染重”等共性问题。从锑、硫资源充分回收利用及环境保护角度考虑计，开发一种含硫化锑物料，尤其是硫化锑精矿低碳、清洁冶炼的技术意义重大。

前期，发明人曾发明“一种锑的低温熔盐电解清洁冶金方法及装置(201710775124.0)”，但在后续规模化放大应用实践中却发现三个重大缺陷：一是电解时熔盐处于静态，熔盐离子传质能力不强。熔盐电解结束后，除阳极区域的含锑物料分解率较高外，远离阳极区域熔盐中的锑物料分解率不高，且离阳极越远，分解率越低；二是分解得到的锑以细小“锑珠”的形态夹杂在熔盐中，难以分离收集。实际操作时需要通过放锑口将大量的熔盐放出，并将熔盐冷却、细磨后过筛才能回收其中的“锑珠”，操作非常麻烦，导致熔盐损失且难以循环使用；三是处理硫化锑精矿时，Sb₂S₃中硫元素的形态难以控制，容易氧化产出SO₂，熔盐电解结束后，硫元素以多形态、多物相存在，且主要夹杂在熔盐表层难以分离，无法实现硫化锑精矿中硫的高效回收，同时还存在一定程度SO₂污染问题。

发明内容

针对这些问题，本发明的首要目的在于提供一种能实现含硫化锑物料，尤其是硫化锑精矿清洁冶炼，同时得到金属锑及单质硫的方法。