龚福保,廖光荣

(锡矿山闪星锑业有限责任公司,湖南冷水江 417500)

锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炼工艺研究与应用

龚福保,廖光荣

(锡矿山闪星锑业有限责任公司,湖南冷水江 417500)

文章介绍了一种锑鼓风炉产锑锍、粗锑挥吹炉直接吹炼工艺,生产实践表明,该工艺提高了锑鼓风炉三氧化二锑的总产出率,同时生产含贵金属粗锑。是种低碳经济的炼锑方法。

锑鼓风炉;锑锍粗锑;直接吹炼

目前,国内外锑生产工艺90%以上采用火法冶炼工艺,火法冶炼工艺又以锑精矿鼓风炉挥发熔炼-锑反射炉还原熔炼精炼的工艺流程为主。锑鼓风炉以其炉床处理能力高、对原料适应性强、金属回收率高等特点,受到锑冶炼企业的普遍青睐。锑鼓风炉主产品是三氧化二锑,三氧化二锑的产出率约为86%～99%(三氧化二锑的产值总量与处理物料含锑量的比值)。附产品是锑锍、粗锑,锑锍、粗锑约20%～30%。锑鼓风炉产锑锍、粗锑产出率高,杂质含量高(约15%～30%)[1],需返回锑鼓风炉进一步处理。锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炼工艺研究与应用直接处理锑鼓风炉产锑锍、粗锑,锑鼓风炉三氧化二锑总产出率达120%,同时回收了锑锍、粗锑中贵重金属。

1 工艺流程及设备

锑鼓风炉产锑锍、粗锑和炉渣通过过渣道流入前床沉降分离,锑锍、粗锑和炉渣分离后,锑锍、粗锑沉降在前床炉底,而炉渣则浮于锑锍、粗锑之上,锑锍、粗锑通过前床炉底部“过锑道”进入挥吹炉,前床和挥吹炉形成一个连通器。“过锑道”由耐火材料砌筑,为一长方体形状,其截面积为90×90 mm2,长度为1 200 mm。因锑锍密度为5.0×103kg/m3,粗锑密度为6.5×103kg/m3,而炉渣的密度为3.0×103kg/ m3,前床和挥吹炉熔体液面达到平衡后,前床熔体不再进入挥吹炉,避免了前床炉渣进入挥吹炉。当挥吹炉吹炼时,挥吹炉熔体液面下降,锑鼓风炉产生的锑锍、粗锑在前床沉降后不断补充进入挥吹炉,可实现挥吹炉连续生产。产出的三氧化二锑作为下道工序反射炉的原料入炉。

锑鼓风炉新产生的炉渣则通过前床放渣口排出。挥吹炉加入造渣剂进行吹炼,吹炼产物主要有:三氧化二锑、除铁渣(泡渣)、含贵金属粗锑。其工艺流程图如图1所示,设备流程图如图2所示。

图1 锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炼工艺流程图

2 吹炼原理

金属锑的氧化挥发是基于熔化的金属锑易氧化挥发的特性,热熔融粗锑、锑锍进入挥吹炉,温度达1 000℃以上,向熔液内鼓入空气,锑即氧化挥发,并放出热量,其化学反应式为[2]:

图2 锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炉法设备示意图

具有小蒸气压的杂质元素如Pb、Cu、Ag、Au残留于熔体中。实现了Pb、Cu、Ag、Au的富集。

3 试验结果与分析

3.1 间歇性试验

锑鼓风炉产锑锍、粗锑从锑鼓风炉前床放出后,经冷却、破碎进5.4 m2挥吹炉。入炉锑锍、粗锑平均锑品位93.27%,平均含金59 g/t。利用烟煤作燃料,将挥吹炉炉内温度升高至1 100℃以上,加入锑锍、粗锑熔化。加入造渣剂纯碱,人工搅拌熔体进行造渣作业,造渣完成扯出泡渣,清除炉内杂质,向炉内鼓入压缩空气进行挥吹。

3.1.1 挥吹温度对三氧化二锑产出率的影响

挥吹温度对三氧化二锑产出率的影响如图3所示,由图3可知,挥吹温度越高,炉内氧化反应越强烈,三氧化二锑的产出率越高。1 200℃时,三氧化二锑的产出率达92.0%以上。同时考虑三氧化二锑杂质含量、炉体使用寿命等因素,适宜的挥吹温度为1 150～1 200℃。

图3 挥吹温度对三氧化二锑产出率的影响

图4 杂质铜对三氧化二锑产出率的影响

3.1.2 杂质铜对三氧化二锑产出率的影响

锑液中杂质成分主要为Cu、Pb,具有小蒸气压的Cu、Pb在高温下挥发性进一步增强,杂质Cu、Pb被氧化后形成CuO、PbO,随烟气一起进入三氧化二锑产品中,造成产品Cu含量超标。杂质铜对三氧化二锑产出率的影响如图4所示,由图4可知,锑液中Cu含量在2.0%时,三氧化二锑的产出率达到93.6%。锑液中Cu含量在4.0%时,三氧化二锑的产出率最低,同时三氧化二锑产品Cu含量高达0.03%,给下一工序反射炉生产产生不利影响。挥吹过程保证较高的三氧化二锑产出率,锑液中Cu含量应在3.0%以下。

3.1.3 贵锑含金对金综合回收率的影响

因Au、Ag等贵金属难于挥发,Au、Ag等贵金属在挥吹过程中得到进一步富集,因机械夹杂、挥吹强度及挥吹温度等因素的影响,部分贵金属随烟气一起进入三氧化二锑产品中,造成金银等贵金属的损失,贵锑含金控制在1 000 g/t左右,金回收率最高,达91.0%以上,同时保证了三氧化二锑较高的产出率。

3.2 连续性试验

在3.0 m2锑鼓风炉前床炉尾设置3 m2挥吹炉,锑鼓风炉产锑锍、粗锑熔体通过前床炉底部“过锑道”进入挥吹炉,设备连接如图2。熔体进入挥吹炉后温度保持在1 100℃以上,直接加入造渣剂纯碱,人工搅拌熔体进行造渣作业,造渣完成扯出泡渣,清除炉内杂质,向炉内鼓入压缩空气进行挥吹。入炉锑锍、粗锑平均锑品位90.28%,平均含金83.3 g/t。挥吹温度控制在1 150～1 200℃,锑液中杂质Cu含量控制在1.5%以下,贵锑含金控制在1 000 g/t左右。其投入与产出情况见表1。

表1 连续性试验投入和产出情况

该试验原料采用热熔态锑鼓风炉产锑锍、粗锑,挥吹炉实现自热,并能连续生产。该试验表明,挥吹炉三氧化二锑的产出率91.2%,贵锑产出率7.85%,贵锑含金1 085 g/t,金综合回收率达91.35%。锑鼓风炉三氧化二锑的总产出率为120.6%。

4 工业应用

2010年元月,锡矿山闪星锑业有限责任公司在4.5 m2锑鼓风炉前床炉尾新建了3.60×1.30 m2挥吹炉,装置如图2。锑锍、粗锑通过前床炉底部“过锑道”进入挥吹炉,前床和挥吹炉形成一个连通器。“过锑道”由耐火材料砌筑,为一长方体形状,其截面积为90×90 mm2,长度为1 200 mm。通过一年的生产实践表明,挥吹炉最大炉日处理量达10～15 t/d,挥吹量大。前床放冰铜的次数由原来的每班2～3膛减少至每天2～3膛,放出的冰铜基本无毛锑,减少了锑含量在转运过程中的损失,同时员工的劳动强度明显减轻。

锑鼓风炉三氧化二锑总产出率由过去的90.23%提高到现在的120.68%。

锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炼工艺研究与应用将锑鼓风炉、锑鼓风炉前床、挥吹炉优化配置,实现了前后工序的通畅,优化了冶炼工艺。产出的三氧化二锑作为下道工序反射炉的原料入炉,其化学成分见表2。产出的贵锑见表3。

表2 锑氧化学成分%

表3 贵锑生产情况

由于锑鼓风炉产锑锍、粗锑直接吹炼工艺的应用,挥吹炉冰铜对Cu、Ag、Au具有富集作用,大量的铜在贵锑中富集,贵锑铜含量达3.0%左右,金的富集也达到了1 000 g/t以上。为锑鼓风炉处理高铜浮选锑精矿及含金浮选锑精矿提供了技术保证,锑鼓风炉的适应性进一步增强。

5 结 论

锑鼓风炉前床尾部设置挥吹炉,前床与挥吹炉通过“过锑道”连接,锑鼓风炉产锑锍、粗锑通过“过锑道”直接进入挥吹炉吹炼氧化挥发,锑鼓风炉三氧化二锑的总产出率大幅提高,由原来的90.23%提高到现在的120.68%,同时生产出含贵金属粗锑。因进入挥吹炉吹炼的锑锍、粗锑是热熔体,不需外部加热即可实现连续生产,是种低碳经济的炼锑方法。

[1] 赵天从.锑冶金[M].北京:冶金工业出版社,1987.

[2] 赵瑞荣,石西昌.锑冶金物理化学[M].长沙:中南大学出版社, 2006.

Abstract:This article has introduced the process of the antimony matte which results from the antimony blast furnace slag and the raw antimony by blowing directly in the volatile-blowing stove.The produce shows that it has increased the products of Sb2O3,and produced the raw antimony with precious metals.The process is a way to produce antimony during the age of low-carbon economy.

Key words:antimony blast furnace;antimony matte and raw antimony;direct blowing

Study and Application of the Process of the Antimony Matte Which Results from the Antimony Blast Furnace Slag and Raw Antimony by Blowing Directly

GONG Fu-bao,LIAO Guang-rong
(Hsikwangshan Twinkling Star Antimony Co.,Ltd,Lengshuijiang417500,China)

TF806.21

A

1003-5540(2011)04-0040-03

2011-07-08

龚福保(1975-),男,工程师,主要从事锑冶炼生产技术工作。