CN104962758B - 一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法,属于火法炼锑技术领域。该方法包括下述顺序的工艺步骤：（1）原辅料选择,A 除铅渣中的锑、铅质量之和≥18%，B 铁屑选用直径为3—20cm的铁屑丝，C 碱选用纯碱，纯碱中碳酸钠的质量分数≥95%；D烟煤选用粒度为15—25mm的优质烟煤；（2）原料预处理：将除铅渣破碎至直径为 60‑80m的颗粒；（3）熔化和还原;（4）扒渣;（5）出炉；（6）收尘。本发明通过除铅渣回炼炉对除铅渣进行工业化批量处理，不仅操作简便、加热快、热效率高、熔化、还原反应充分，生产过程中不产生三废，而且能有效提高除铅渣中的锑、铅的综合回收率,使浮渣中的锑、铅含量降低至0.5%以下。

Description

一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法

技术领域

本发明属于火法炼锑技术领域，具体涉及一种锑的反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣的处理方法。

背景技术

伴生于锑矿中的铅，在火法炼锑过程中，大部分进入粗锑，而最终产品精锑或者三氧化二锑对铅含量有严格的要求。为此，除铅是火法炼锑中一道不可少的工序。从除铅渣工艺上看，基本上还是以反射炉还原熔炼生产精锑为主，普遍采用磷酸盐作为除铅剂，在精炼过程中，磷酸盐与铅生成磷酸铅或偏磷酸铅而成为浮渣与锑液分离，这种渣成为除铅渣。与此同时，部分锑也与磷酸盐生成磷酸锑或偏磷酸锑进入浮渣中。因此，除铅渣是一种含有铅、锑的渣，由于操作条件的不同或者原料中的铅含量不一样，所得除铅渣的锑、铅含量有波动，一般锑为5-45%、铅为2-15%。除铅渣硬度大，不溶于水，处理起来比较麻烦。就处理除铅渣方法而言，现有技术主要有鼓风炉还原熔炼法和湿法回收法。鼓风炉还原熔炼法由于炭无法还原其中的锑磷酸盐和铅磷酸盐，导致锑、铅回收率低，一般锑、铅回收率仅为65—70%，同时产生较多的含锑、铅较高的二次渣；而采用湿法处理除铅渣，又存在流程长、过程产生废水、锑铅回收率不高等实际问题。

中国专利公开了一种炼锑产生的除铅渣的处理方法（专利申请号为201410034206.6，公开日为2014年4月23日），该方法包括以下步骤 ：（1）将除铅渣破碎，加入铁屑和碱，混合均匀；（2）将步骤（1）所得的混合物升温至熔化，进行反应；（3）将步骤（2）所得的反应产物静置，分离浮渣；其特征在于：所述除铅渣为锑火法冶炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣；所述碱在 1350℃以下不分解、不沸腾。本发明通过选择合适量的铁屑和碱， 除铅渣中的锑、铅分别有95%、90%以上进入锑铅合金中，浮渣中的锑、铅含量在1.5%以下。但该方法中铁屑的用量太高，铁屑的加入量为除铅渣中的锑、铅质量之和的 0. 5-1.5倍，加入过多的铁屑，会带来下述问题：一是导致炉内有大量过剩的铁屑未参与反应而滞留在炉内，使铁屑浪费；二是过多的铁屑会沉积于炉底，影响还原产生的铅和锑金属的沉降；三是过多的铁屑导致后期还需进行除铁，方可使得铅锑合金中铁含量下降到2%以内，否则影响铅锑合金质量。此外，该方法在熔化、还原反应中，对物料没有任何搅动措施，因此炉料熔化、还原反应不完全，造成锑、铅回收率低；还有该方法只是将装有混合物料的坩埚送入高温电炉内，升温到1350℃，反应物熔化，保温30分钟，得熔化反应产物，再将熔化反应产物自然冷却，得到合金和浮渣，浮渣在反应物料冷却后扒出。因此，该方法仅只是通过高温电炉对除铅渣料进行加热，因此存在加热时间长、热效率低、熔化、还原反应不充分、不能进行工业化大批量生产等问题。目前现有技术还未公开如何对除铅渣进行工业化处理的完整技术措施和手段，仅提出理论上的一些工艺措施，但在生产实践中并不能成功应用。

据不完全统计，我国锑产量的95%采用的是火法工艺，国内每年有15000吨除铅渣，其中锑含量约为2500吨，如何通过工业化批量生产的方法，使除铅渣中的锑得到综合回收利用，以及减少除铅渣等固态污染物排放，成为当前许多锑矿企业面临的一个难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是，通过除铅渣回炼炉对除铅渣进行工业化批量处理，而且操作简便、加热快、热效率高、熔化、还原反应充分，生产过程中不产生三废，能有效提高除铅渣中的锑、铅的综合回收率，对环境基本没有污染。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法， 其特征在于：包括下述顺序的工艺步骤 ：

（1）原辅料选择：A 除铅渣选用反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣，除铅渣中的锑、铅质量之和≥18%，B 铁屑选用直径为3—20cm的铁屑丝，C 碱选用纯碱，纯碱中碳酸钠的质量分数≥95%；D烟煤选用粒度为15—25mm的优质烟煤，烟煤中固定碳的质量分数为55-60%；

（2）原料预处理：将除铅渣破碎至直径为 60-80mm的颗粒；

（3）熔化和还原：将经步骤（2）预处理后的除铅渣原料加入到除铅渣回炼炉的炉池内，所述的除铅渣回炼炉的炉池两侧分别设有炉门，然后在燃烧室中加入烟煤，将燃烧室产生的1200-1350℃的烟气通过鼓风机鼓入炉池内，控制炉池内的熔化温度为1200-1300℃，待除铅渣熔化后，分5—6次通过炉门向炉池内均匀加入铁屑丝和纯碱，铁屑丝加入的总量为除铅渣中锑、铅质量之和的0.25—0.3倍；纯碱加入量为除铅渣质量的7—10%，每批炉料的熔化时间为3-4h，炉料在熔化时，每隔1-1.5小时搅动一次炉料，还原后的锑、铅合金沉积于炉池的底部，浮渣在锑、铅合金的上方，熔化和还原结束后将炉池内的温度降至1000℃；

（4）扒渣：当浮渣中的锑、铅质量之和在0.5%以下时，从炉池两侧的炉门中扒出浮渣；

（5）出炉：将分离浮渣后的锑、铅合金，从炉池两侧的炉门中扒出，铸锭、冷却后入库；

（6）收尘：炉料熔化和还原时挥发出的气态锑氧粉从炉池进入烟道，经过沉降、冷却、收尘处理后，收集为锑氧粉。

本发明在所述步骤（3）燃烧室中加入烟煤的方法是采取薄煤层多次加入方法，每间隔25—30min加入一次，控制煤层的厚度为300－350mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明能实现工业化批量生产，处理操作简便、锑铅综合回收率高。由于通过原辅料预处理、熔化、还原、搅动、扒渣、出炉、收尘一整套工艺步骤和除铅渣回炼炉设备，实现对除铅渣进行工业化处理，而且对炉料熔化和还原时挥发出的气态锑氧粉进行沉降、冷却、收尘处理后，有效地提高了锑、铅的综合回收率，使除铅渣中的锑的回收率达到95%以上，铅的回收率达到90%以上。

2、本发明除铅渣熔化和还原反应充分，锑、铅直收率高，浮渣中的锑、铅含量降低至0.5%以下。由于不是将除铅渣、铁屑和纯碱一次混合好后再进行熔化和还原反应，而是待除铅渣熔化后，分5—6次加入预处理后的铁屑丝和纯碱，这样就能提高除铅渣的熔化和还原反应能力，而且在除铅渣熔化和还原时，每隔1-1.5小时搅动一次炉料，加速铁屑和除铅渣的熔化和还原反应，提高锑、铅直收率，使浮渣中的锑、铅含量降低至0.5%以下，只是现有技术浮渣中的锑、铅含量的1/3。

3、本发明加热快、热效率高、燃烧充分、能耗少。由于对原辅料进行了预处理，将除铅渣破碎成60－80mm的颗粒，将铁屑丝的直径控制在3－20cm，将烟煤的粒度控制在15—25mm，这样使原辅料的粒度控制在一个合适的范围值，不仅使物料之间的反应接触面增大，使熔化和还原反应快，而且不会影响炉池的透气性，保证炉池内的熔化反应温度稳定在1200-1300℃，使物料能充分燃烧，提高锑、铅直收率。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图2是本发明所使用的除铅渣回炼炉的结构示意图。

图中， 1－地面，2－炉条，3－燃烧室，4－烟道，5－炉基，6－炉底，7－炉顶，8－炉门，9－炉池，10－抽风口，11－烟尘沉降室，12－水箱，13－鹅颈连接管，14－表冷沉降室，15－链式输送机，16－表面冷却器，17－密封卸料器，18－布袋，19－布袋收尘室，20－引风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法，包括下述顺序的工艺步骤 ：

（1）原辅料选择：A 除铅渣选用反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣，除铅渣中的锑含量为15%，铅含量为3%，B 铁屑选用直径为20cm的铁屑丝，C 碱选用纯碱，纯碱中碳酸钠的质量分数为95%；D 烟煤选用粒度为25mm的优质烟煤，烟煤中固定碳的质量分数为55%，灰分含量为15%，水分含量为4%；

（2）原料预处理：将除铅渣破碎至直径为 60mm的颗粒；

（3）熔化和还原：将经步骤（2）预处理后的4000kg除铅渣原料，加入到除铅渣回炼炉的炉池内，除铅渣回炼炉的炉池两侧分别设有2个炉门，然后在燃烧室中加入优质烟煤，将燃烧室产生的1200—1350℃的烟气通过鼓风机鼓入炉池内，控制炉池内的熔化温度为 1200℃，待除铅渣熔化后，分5次通过炉门向炉池内均匀加入铁屑丝和纯碱，铁屑丝加入的总量为除铅渣中锑、铅质量之和的0.25倍，即180kg，每次加入36kg；纯碱加入量为除铅渣质量的7%，即为280kg，每次加入56kg，每批炉料的熔化、还原时间为3h，炉料在熔化和还原时，每隔1小时搅动一次炉料，加速铁屑和除铅渣的熔化和还原反应。由于还原后的锑、铅合金比重大于浮渣，因此锑、铅合金沉积于炉池的底部，而浮渣浮在锑、铅合金的上方，经过一段时间后，合金与浮渣分离彻底。为减少锑铅金属的挥发损耗，熔化、还原结束后将炉池内的温度降至1000℃。在燃烧室中加入烟煤的方法采取薄煤层多次加入方法，每隔25min加入一次，控制煤层的厚度为300mm。燃烧室的鼓风量控制在能够翻动锑熔液并有少量火星冒出为宜。

（4）扒渣：当浮渣中的锑、铅含量之和在0.5%以下时，从炉池两侧的炉门中扒出浮渣，扒渣的方法是轻扒少扒，防止扒渣过猛将炉内已经沉降的精锑带出。

（5）出炉：将分离浮渣后的锑、铅合金，从炉池两侧的炉门中扒出，铸锭、冷却后入库；

（6）收尘：炉料熔化和还原时挥发出的气态锑氧粉，从炉池进入烟道，经过烟尘沉降室沉降、表冷沉降室冷却和布袋收尘室收尘处理后，收集为锑氧粉。

如图2所示，本方法中所使用的除铅渣回炼炉包括炉基、炉底、炉顶、炉门和炉体，所述的炉体由燃烧室、炉池和烟尘沉降室组成,所述的燃烧室通过烟道与炉池相连通，所述的炉池通过抽风口与烟尘沉降室相连通，所述的烟尘沉降室通过水箱和鹅颈连接管与表冷沉降室相接，所述的表冷沉降室通过鹅颈连接管与布袋收尘室相连接。

经检测，反应终产物锑、铅合金质量为678kg，其中锑占84.07%，铅占15.93%；浮渣中锑占0.06%，铅占0.014%。经过本实施例所述方法处理，除铅渣中的锑有95%、铅有90%进入了合金中。经过收尘处理后，收集的锑氧粉质量为50kg，其中Sb2O3含量为57.8%。

实施例2

一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法，包括下述顺序的工艺步骤 ：

（1）原辅料选择：A 除铅渣选用反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣，除铅渣中的锑含量为30%，铅含量为10%，B 铁屑选用直径为3cm的铁屑丝，C 碱选用纯碱，纯碱中碳酸钠的质量分数为96%；D烟煤选用粒度为15mm的优质烟煤，烟煤中固定碳的质量分数为60%，灰分百分含量为20%，水分含量为6%；

（2）原料预处理：将除铅渣破碎至直径为 80mm的颗粒；

（3）熔化和还原：将经步骤（2）预处理后的3000kg除铅渣炉料，加入到除铅渣回炼炉的炉池内，除铅渣回炼炉的炉池两侧分别设有2个炉门，然后在燃烧室中加入优质烟煤，将燃烧室产生的1200－1350℃的烟气，通过鼓风机鼓入炉池内，控制炉池内的熔化反应温度为 1300℃，待除铅渣熔化后，分6次通过炉门向炉池内均匀加入铁屑丝和纯碱，铁屑丝加入的总量为除铅渣中锑、铅质量之和的0.3倍，即360kg，每次加入60kg；纯碱加入量为除铅渣质量的10%，即为300kg，每次加入50kg，每批炉料的熔化、还原时间为4h，炉料在熔化和还原时，每隔1.5小时搅动一次炉料，加速铁屑和除铅渣的熔化和还原反应，还原后锑、铅合金沉积于炉池的底部，浮渣在锑、铅合金的上方，为减少锑铅金属的挥发损耗，熔化、还原结束后将炉池内的温度降至1000℃。在燃烧室中加入烟煤的方法采取薄煤层多次燃烧方法，每隔30min加入一次，控制煤层的厚度为350mm。燃烧室的鼓风量控制在能够翻动锑熔液并有少量火星冒出为宜。

其余同实施例1。

经检测，反应终产物锑、铅合金质量为1140kg，其中锑占85%，铅占15%；浮渣中锑占0.04%，铅占0.011%。经过本实施例所述方法处理，除铅渣中的锑有95.04%、铅有90.01%进入了合金中。此外，经过收尘处理后，收集的锑氧粉质量为65kg，其中Sb2O3含量为51.9%。

实施例3

一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法，包括下述顺序的工艺步骤 ：

（1）原辅料的选择：A 除铅渣选用反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣，除铅渣中的锑含量为20%，铅含量为5%，B 铁屑选用直径为10cm的铁屑丝，其余同实施例1。

（2）原料预处理：同实施例1。

（3）熔化和还原：将经步骤（2）预处理后的3000kg除铅渣炉料，加入到除铅渣回炼炉的炉池内，所述的除铅渣回炼炉的炉池两侧分别设有2个炉门，然后在燃烧室中加入优质烟煤，将燃烧室产生的1200－1350℃的烟气通过鼓风机鼓入炉池内，控制炉池内的熔化反应温度为 1300℃，待除铅渣熔化后，分5次通过炉门向炉池内均匀加入铁屑丝和纯碱，铁屑丝加入的总量为除铅渣中的锑、铅质量之和的0.25倍，即190kg，每次加入38kg；纯碱加入量为除铅渣质量的10%，即为300kg，每次加入60kg，每批炉料的熔化、还原时间为4h，炉料在熔化和还原时，每隔1小时搅动一次炉料，加速铁屑和除铅渣的熔化和还原反应，还原后锑、铅合金沉积于炉池的底部，浮渣在锑、铅合金的上方，为减少锑铅金属的挥发损耗，熔化、还原结束后将炉池内的温度降至1000℃。其余同实施例1。

经检测，反应终产物锑、铅合金质量为720kg，其中锑占80%，铅占20%；浮渣中锑占0.127%，铅占0.03%。经过本实施例所述方法处理，除铅渣中的锑有96%、铅有92%进入了合金中。此外，经过收尘处理后，收集的锑氧粉质量为55kg，其中Sb2O3含量为39.4%。

所述各实施例中锑、铅分析方法采用YS/T239.1—2009 锑精矿化学分析方法进行。

用本发明的方法可以工业化批量处理本公司每年产生除铅渣约400吨，回收锑金属含量约100吨，有效提高锑金属的综合回收率，降低生产成本，增强市场竞争力，提高公司经济效益；而且公司依据多年生产实际和除铅渣的特点，经过反复试验和探讨，研制的除铅渣回炼炉工艺处理方法为锑行业有效处理和回收除铅渣中的锑、铅提供了一条行之有效的工业化处理方法，对于锑行业资源综合利用有着重要意义。

Claims (2)

1.一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法，其特征在于：包括下述顺序的工艺步骤：

（1）原辅料选择 ：A 除铅渣选用反射炉还原熔炼过程中采用磷酸盐精炼除铅产生的除铅渣，除铅渣中的锑、铅质量之和≥18%，B 铁屑选用直径为 3—20cm的铁屑丝，C 碱选用纯碱，纯碱中碳酸钠的质量分数≥ 95%；D 烟煤选用粒度为15—25mm 的优质烟煤，烟煤中固定碳的质量分数为 55-60%；

（2）原料预处理：将除铅渣破碎至直径为 60-80mm 的颗粒；

（3）熔化和还原：将经步骤（2）预处理后的除铅渣原料加入到除铅渣回炼炉的炉池内,所述的除铅渣回炼炉包括炉基、炉底、炉顶、炉门和炉体，所述的炉体由燃烧室、炉池和烟尘沉降室组成 ,所述的燃烧室通过烟道与炉池相连通，所述的炉池通过抽风口与烟尘沉降室相连通，所述的烟尘沉降室通过水箱和鹅颈连接管与表冷沉降室相接，所述的表冷沉降室通过鹅颈连接管与布袋收尘室相连接，所述的炉池两侧分别设有炉门，然后在燃烧室中加入烟煤，将燃烧室产生的 1200-1350℃的烟气通过鼓风机鼓入炉池内，控制炉池内的熔化温度为 1200-1300℃，待除铅渣熔化后，分 5—6 次通过炉门向炉池内均匀加入铁屑丝和纯碱，铁屑丝加入的总量为除铅渣中锑、铅质量之和的 0.25—0.3倍；纯碱加入量为除铅渣质量的 7—10%，每批炉料的熔化时间为 3-4h，炉料在熔化时，每隔 1-1.5小时搅动一次炉料，还原后的锑、铅合金沉积于炉池的底部，浮渣在锑、铅合金的上方，熔化和还原结束后将炉池内的温度降至1000℃；

（4）扒渣：当浮渣中的锑、铅质量之和在 0.5% 以下时，从炉池两侧的炉门中扒出浮渣；

（5）出炉：将分离浮渣后的锑、铅合金，从炉池两侧的炉门中扒出，铸锭、冷却后入库；

（6）收尘：炉料熔化和还原时挥发出的气态锑氧粉从炉池进入烟道，经过沉降、冷却、收尘处理后，收集为锑氧粉。

2.根据权利要求 1 所述的一种对火法炼锑产生的除铅渣进行工业化处理的方法，其特征在于：在所述步骤（3）燃烧室中加入烟煤的方法是采取薄煤层多次加入方法，每间隔25—30min 加入一次，控制煤层的厚度为 300－350mm。