CN105695742A - 一种锑氧低温还原锑的冶炼方法 - Google Patents

一种锑氧低温还原锑的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

一种锑氧低温还原锑的冶炼方法，将锑氧、还原煤和助熔剂按照锑氧、还原煤中的碳和助熔剂的质量比为1:0.08～0.11:0.05～0.25的比例混匀后，加热至700～900℃，反应30～120min，锑液倒出铸锭，即成。本发明冶炼方法反应温度较现有工艺低300℃左右，能耗小，且在该温度下锑的反应直收率≥90%，锑锭中锑含量≥98.5%，锑挥发损失少，可低至0.09%，还原效率高；所使用的助熔剂可重复利用，极大减少了冶炼固体渣对环境可能造成的污染，绿色环保；本发明工艺流程短，操作环境得到了较大改善，投资少，适合于工业化生产。

Description

一种锑氧低温还原锑的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种锑火法还原冶炼方法，具体涉及一种粗锑氧低温还原锑的冶炼方法。
背景技术
锑氧即粗三氧化二锑，绝大部分为含锑原料经鼓风炉、焙烧炉、平炉、挥吹炉处理后的产物，含有部分砷、铅、铜、铁、硫、铋、金、银中的一种或多种杂质，是生产精锑产品的原料，锑深加工产品一般是将粗锑氧还原为粗锑，再精炼成精锑后分步加工而成。80%的深加工产品用于塑料、橡胶、电缆等阻燃，还有部分用于化纤聚酯生产用催化剂及部分军工、电子产品。锑作为国家战略物资，世界市场每年也就十一、二万吨左右，是典型的稀缺资源，由于其用量像工业味精，也决定了锑产品使用后的不可再生性。
现有技术中主要采用锑火法高温冶炼还原锑，即用锑氧作原料，碳作还原剂，碳酸钠作助熔剂，在大于1100℃的条件下进行高温还原，粗锑直收率仅在80%左右。由于还原温度高，导致三氧化二锑在还原的同时挥发而进入后面的收尘系统，降低了生产效率，提高了冶炼成本。同时，现有锑火法冶炼技术还原渣中锑含量较高，一般在30%以上，须再经鼓风炉处理回收利用，增大了锑在生产过程中的循环往复，直接提高了火法锑的冶炼成本。还原冶炼温度高，燃料消耗大，锑的直收率低，收尘工艺长，且投资大，操作环境恶劣，高温操作环境严重影响操作人员身心健康等是现有锑火法高温冶炼方法存在的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种还原温度低，锑直收率高，燃料消耗少，适合于工业化生产的锑氧低温还原锑的冶炼方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种锑氧低温还原锑的冶炼方法，将锑氧、还原煤和助熔剂按照锑氧、还原煤中的碳和助熔剂的质量比为1:0.08～0.11:0.05～0.25的比例混匀后，加热至700～900℃，反应30～120min，锑液倒出铸锭，即成。所述助熔剂在700～900℃有良好的流动性，同时，在此温度下，三氧化二锑能快速液化，迅速包裹还原煤，由于三氧化二锑为连续相，还原煤中的主要成分碳为分散相，促使三氧化二锑能快速与碳反应。若反应温度过低，不仅三氧化二锑熔解效果不良，流动性不好，不成连续相，而且反应自由焓较高，反应活化能较高，反应进行过慢；若反应温度过高，三氧化二锑液化速度很快，同时有较大部分三氧化二锑在液化后开始挥发，造成冶炼效率降低。反应完成后，助熔剂与还原渣浮于锑液表面，极大的减少了锑液的氧化挥发；由于助熔剂具有一定的粘性和流动性，通过将助熔剂与还原渣溶解于水，可分离、浓缩、收集助熔剂并重复使用。
进一步，所述助熔剂为碳酸钠、硫酸钠、硼砂或氯化钠中的两种或两种以上的混配物。上述单一的助熔剂的熔点都比较高，如碳酸钠的熔点为851℃，硫酸钠的熔点为884℃，硼砂的熔点为743℃，氯化钠的熔点为801℃，但是，发明人研究发现，如果将上述两种以上的助熔剂配合使用时，其混合物的熔点就会降低许多，如，将氯化钠与碳酸钠进行混合，其熔点可低至650℃左右，三种以上的助熔剂配合使用，其熔点将降低更多。由于三氧化二锑的熔点仅为656℃，如此，锑氧在不到700℃的情况下就全部形成了熔融状态，在助熔剂的熔点降低之后，即使在较低的温度下也可使还原反应能够充分进行。
进一步，所述助熔剂中所含碳酸钠和氯化钠的质量百分比≥85%。
进一步，所述碳酸钠与氯化钠的质量比为1:0.3～1.4。
进一步，所述碳酸钠与氯化钠的质量比为1:0.7～1.3。
进一步，在反应过程中搅拌2～4次，每次2～5min。所述搅拌可采用手动或气动搅拌，以加速还原反应的进行。
进一步，所述锑氧中锑的含量为75.0～83.3%。所述锑氧为鼓风炉、焙烧炉、平炉或挥吹炉所产生的粗三氧化二锑。
进一步，所述还原煤中碳的含量≥68%。所述还原煤中的其它主要成分为：灰分15～25%，挥发分2～5%。还原煤中的碳与三氧化二锑反应生成锑和二氧化碳。
进一步，将锑氧、还原煤和助熔剂按照锑氧、还原煤中的碳和助熔剂的质量比为1:0.09～0.10:0.15～0.20的比例混匀。
进一步，所述反应的温度为780～820℃，反应的时间为45～90min。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明冶炼方法的反应温度为700～900℃，较现有工艺的冶炼温度降低300℃左右，能耗小，且在该温度下锑的反应直收率≥90%，锑锭中锑含量≥98.5%，锑挥发损失少，可低至0.09%，还原效率高；
（2）本发明冶炼方法中所使用的助熔剂可重复利用，极大减少了冶炼固体渣对环境可能造成的污染，绿色环保；
（3）本发明冶炼方法工艺流程短，操作环境得到了较大改善，投资少，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的锑氧来源于锡矿山闪星锑业有限责任公司锑冶炼厂的鼓风炉所产锑氧、鼓风炉布袋锑氧或贵锑挥吹所产锑氧；所使用的还原煤为市售；其它所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
实施例1
将300g鼓风炉锑氧（锑含量75.68%）、36g还原煤（碳含量为69.44%，灰分含量为23.55%，挥发分含量为4.48%，水分含量为2.53%）和45g助熔剂混配物（其中，碳酸钠18g，硫酸钠2.25g，氯化钠24.75g）混匀后，装入500mL坩埚，置于马弗炉中加热至750℃，反应75min，反应过程中手动搅拌3次，每次3min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭208.3g，锑渣94.8g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为98.59%，锑渣中锑含量为19.22%，反应直收率为90.45%，锑挥发量为1.52%。
实施例2
将300g贵锑挥吹锑氧（锑含量83.08%）、39g还原煤（碳含量为69.44%，灰分含量为23.55%，挥发分含量为4.48%，水分含量为2.53%）和60g助熔剂混配物（其中，碳酸钠30g，硼砂9g，氯化钠21g）混匀后，装入500mL坩埚，置于马弗炉中加热至820℃，反应45min，反应过程中手动搅拌2次，每次2min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭237.1g，锑渣74.9g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为99.22%，锑渣中锑含量为14.13%，反应直收率为94.39%，锑挥发量为1.37%。
实施例3
将1200g贵锑挥吹锑氧（锑含量83.08%）、156g还原煤（碳含量为69.44%，灰分含量为23.55%，挥发分含量为4.48%，水分含量为2.53%）和300g助熔剂混配物（其中，碳酸钠195g，氯化钠105g）混匀后，装入2000mL坩埚，置于马弗炉中加热至850℃，反应120min，反应过程中手动搅拌3次，每次3min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭928.9g，锑渣460g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为98.59%，锑渣中锑含量为16.63%，反应直收率为91.86%，锑挥发量为0.47%。
实施例4
将300g鼓风炉布袋锑氧（锑含量81.0%）、42g还原煤（碳含量为72.39%，灰分含量为20.35%，挥发分含量为5.0%，水分含量为2.26%）和30g助熔剂混配物（其中，碳酸钠22.5g，氯化钠7.5g）混匀后，装入500mL坩埚，置于马弗炉中加热至900℃，反应90min，反应过程中手动搅拌3次，每次3min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭223.3g，锑渣59g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为99.22%，锑渣中锑含量为22.83%，反应直收率为91.18%，锑挥发量为3.3%。
实施例5
将300g鼓风炉布袋锑氧（锑含量81.0%）、39g还原煤（碳含量为72.39%，灰分含量为20.35%，挥发分含量为5.0%，水分含量为2.26%）和60g助熔剂混配物（其中，碳酸钠27g，氯化钠33g）混匀后，装入500mL坩埚，置于马弗炉中加热至800℃，反应60min，反应过程中手动搅拌4次，每次5min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭240.6g，锑渣66.4g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为98.89%，锑渣中锑含量为7.06%，反应直收率为97.91%，锑挥发量为0.16%。
实施例6
将300g鼓风炉布袋锑氧（锑含量81.0%）、36g还原煤（碳含量为77.0%，灰分含量为16.55%，挥发分含量为4.5%，水分含量为1.95%）、15g助熔剂混配物（其中，碳酸钠6.75g，氯化钠8.25g）和45g实施例5回收的助熔剂（收集浓缩实施例5所得锑渣在水中的可溶部分得到，其中，碳酸钠20.25g，氯化钠24.75g）混匀后，装入500mL坩埚，置于马弗炉中加热至780℃，反应90min，反应过程中手动搅拌3次，每次3min，将锑液倒入铸锭模铸锭，锑渣留于坩埚中，得锑锭235.1g，锑渣70.6g。
经容量法检测，所得锑锭中锑含量为99.01%，锑渣中锑含量为14.16%，反应直收率为95.80%，锑挥发量为0.09%。

Claims (10)

1.一种锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：将锑氧、还原煤和助熔剂按照锑氧、还原煤中的碳和助熔剂的质量比为1:0.08～0.11:0.05～0.25的比例混匀后，加热至700～900℃，反应30～120min，锑液倒出铸锭，即成。
2.根据权利要求1所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述助熔剂为碳酸钠、硫酸钠、硼砂或氯化钠中的两种或两种以上的混配物。
3.根据权利要求2所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述助熔剂中所含碳酸钠和氯化钠的质量百分比≥85%。
4.根据权利要求2或3所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述碳酸钠与氯化钠的质量比为1:0.3～1.4。
5.根据权利要求2～4之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述碳酸钠与氯化钠的质量比为1:0.7～1.3。
6.根据权利要求1～5之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：在反应过程中搅拌2～4次，每次2～5min。
7.根据权利要求1～6之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述锑氧中锑的含量为75.0～83.3%。
8.根据权利要求1～7之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述还原煤中碳的含量≥68%。
9.根据权利要求1～8之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：将锑氧、还原煤和助熔剂按照锑氧、还原煤中的碳和助熔剂的质量比为1:0.09～0.10:0.15～0.20的比例混匀。
10.根据权利要求1～9之一所述锑氧低温还原锑的冶炼方法，其特征在于：所述反应的温度为780～820℃，反应的时间为45～90min。
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