CN106916966A - 一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，包括如下步骤：(1)混料：将含锑物料及辅料按配比混合均匀，得到混合物料；(2)造粒：将混合物料造球粒，送入富氧氧化熔炼装置内；(3)鼓入空气：混合物料热分解1‑5min后，将含氧气体积浓度为40‑90％，预热温度≥700℃的富氧空气引入炉内；(4)熔炼：调控炉内温度及压强，熔炼后产出一次高温熔体、液态高锑矿渣和含尘烟气；(5)烟尘回收。本发明氧化程度高、减少污染，同时提高回收率、降低能耗；本发明还提供了一种富氧氧化熔炼装置，其能够便捷地控制炉身内反应气氛及温度，具有结构简单、密封性好、原料适应性强的特点。

Description

一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法及其装置

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，尤其涉及一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法及其装置。

背景技术

目前，在含锑物料氧化炉熔炼过程中，需提供大量的氧气与焦炭或金属进行氧化反应，现有的供氧方式是用鼓风机直接将空气鼓入炉内。由于空气中氧气浓度较低(仅21％左右)，氮气等无用成份高(达79％)，不但使冶炼过程得不到强化，而且带走了大量的热能，使得该工艺较其他有色金属冶炼工艺单位处理能力低(约20t/m2.d)，能耗、物耗高(焦率30％以上，铁矿石率50％以上)，废气中SO₂浓度低(0.8％-1.5％)，不利于回收综合利用，从而使生产成本提高。

锑金属作为一种小金属，企业生产规模较小，在冶炼装备技术上相对于铜、铅、锌等金属算是落后的，目前基本上还是采用传统的鼓风炉、反射炉熔炼，鼓风炉、反射炉作为传统熔炼炉，在铜、铅、锌等领域已经是落后淘汰设施了，目前禁止采用了，对于锑金属冶炼，同样存在环境污染严重、能耗高、金属回收率低等问题，尤其是烟气中二氧化硫浓度低，无法满足制酸要求，现场烟气四溢、操作环境差。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种氧化程度高、减少污染，同时提高回收率、降低能耗的含锑物料的富氧氧化熔炼方法，本发明还提供了一种用于含锑物料的富氧氧化熔炼装置，其能够便捷地控制炉身内反应气氛及温度，具有结构简单、密封性好、原料适应性强的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，包括如下步骤：

(1)混料：将含锑物料粉碎后，添加铁矿石、石灰石、石英砂混合均匀，得到混合物料；所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：1-5：25-30：18-23；

(2)造粒：将所述混合物料通过圆盘制粒机造球粒，由胶带输送机送入富氧氧化熔炼装置内，所述富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1000-1200℃；

(3)鼓入空气：所述混合物料热分解1-5min后，将空气分离制氧设备或液氧汽化装置产生的氧气通过管道输送到鼓风机前端或后端的风管内，与空气按设定比例混合成含氧气体积浓度为40-90％的富氧空气，将富氧空气预热温度≥700℃，通过富氧空气风嘴引入富氧氧化熔炼装置内；

(4)熔炼：调控富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1250-1300℃，炉内压强为-0.1-0.2MPa，熔炼后产出一次高温熔体、液态高锑矿渣和含尘烟气，一次高温熔体经铸锭后转出，液态高锑矿渣进入富氧还原段；

(5)烟尘回收：富氧氧化熔炼装置产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原段。

较佳地，在步骤(1)，所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：4：28：20。

较佳地，在步骤(1)，所述含锑物料包括脆硫铅锑精矿、硫化锑精矿、氧化锑精矿和锑精矿，所述石灰石含CaO﹥65％，石英砂含SiO₂﹥85％。

较佳地，在步骤(2)，所述球粒的粒径为15-20mm，含水量为8-10％。

较佳地，在步骤(3)，所述富氧空气含氧气体积浓度为60-90％，所述富氧空气预热温度≥800℃，所述富氧空气采用底吹或侧吹的方式通过富氧空气风嘴吹入富氧氧化熔炼装置内。

较佳地，在步骤(4)，所述熔炼的时间为40-50min。

本发明还提供了一种用于含锑物料的富氧氧化熔炼装置，所述富氧氧化熔炼装置包括炉身、炉身冷却系统、高温烟气出口、炉身传动装置、第一炉身支撑装置、第二炉身支撑装置、加料口、锑渣放出口和底流放出口，炉身水平安装在所述第一炉身支撑装置和第二炉身支撑装置上，所述炉身传动装置通过第二炉身支撑装置与所述炉身传动连接，在炉身的一端且从下至上依次设置所述锑渣放出口和底流放出口，在炉身另一端设置所述锑合金虹吸放出口，以及在所述炉身上部设有不少于两个用于向炉内鼓入二次风的二次风口，在炉身外侧设所述炉身冷却系统，在所述炉身侧部及下部分别设有侧富氧空气风嘴和下富氧空气风嘴，在炉身的上部分别设置所述高温烟气出口和加料口。

较佳地，在所述锑渣放出口的外围且紧贴在炉身的内壳壁设有排渣冷却件，所述排渣冷却件通过螺栓固定于炉身的内壳壁，所述锑合金虹吸放出口与所述锑渣放出口的高度平齐，所述底流放出口靠近炉身的左侧与底侧的内壁交叉处开设并沿炉身的左侧延伸出且呈向下倾斜，所述锑合金虹吸放出口沿炉身的右侧向下倾斜开设并延伸至靠近炉身的右侧与底侧的内壁交叉处。

较佳地，所述侧富氧空气风嘴相对于炉身呈竖水平设置，且位于炉身底部内壁300mm-600mm的位置，所述下富氧空气风嘴相对于炉身呈倾斜设置，该下富氧空气风嘴沿炉身长度方向的夹角α为：-60°≤α≤60°。

较佳地，在侧富氧空气风嘴和下富氧空气风嘴的的外围且紧贴在炉身的内壳壁设有风嘴冷却件，该风嘴冷却件通过螺栓固定于炉身的内壳壁，所述侧富氧空气风嘴的数量不少于两个，所述下富氧空气风嘴的数量不少于两个。

本发明的基本原理是，在1000℃-1200℃的温度下，铅锑精矿或硫化锑精矿或氧化锑精矿或锑精矿首先发生热分解，铁矿石也发生反应：

Pb₄FeSb₆S₁₄→4PbS+3Sb₂S₃+FeS

2Fe₃O₄+FeS+2SiO₂＝5(2FeO·SiO₂)+SO₂

所生成的低价硫化物在富氧氧化熔炼装置内进一步氧化：

Sb₂S₃+3O₂→2Sb+3SO₂

PbS+O₂→Pb+SO₂

Sb₂S₃+O₂→Sb₂O₃+SO₂

PbS+O₂→PbO+SO₂

PbS+PbO→Pb+SO₂

Sb₂S₃+2Sb₂O₃＝6Sb+3SO₂

MeS+O₂→MeO+SO₂

式中Me代表硫化铅锑精矿中伴生的其他有价元素。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明含锑物料的富氧氧化熔炼方法通过提高富氧空气中氧气的体积浓度及对富氧空气进行预热，从而使含锑物料的熔化、锑的挥发氧化反应等速度加快，单位时间内反应物增多，且精矿及辅料配料制粒后直接入炉，无需烧结返粉作业；故设备处理能力提高，从而导致各种能耗、物耗的降低。

(2)本发明可直接处理各种品位的锑精矿，不仅可以处理脆硫锑铅精矿，还可处理单一的锑精矿；氧化熔炼过程在密闭的富氧氧化熔炼装置中进行，生产中能稳定控制富氧氧化熔炼装置微负压操作，避免了SO₂烟气外逸，氧化程度高，减少污染的同时降低能耗。

(3)本发明的富氧氧化熔炼装置是将含锑物料从炉顶加料口加入炉内，富氧空气从炉身底部或炉身侧部鼓入炉内，通过控制炉内气氛，实现含锑物料挥发熔炼及脱硫熔炼氧化；本发明的炉身采用了冷却系统，有效降低炉身工作温度，延长炉身使用寿命，而且在富氧空气风嘴、加料口、锑渣放出口还采用了铜质冷却件，延长易损部位检修、更换周期；本发明可以便捷地控制炉内反应气氛及温度，具有结构简单、操作容易、密封性好、原料适应性强、环保效果好和自动化程度高等特点，有助于提升锑行业装备技术水平，促进锑冶炼技术的进步，解决目前锑冶炼存在能耗高、环境污染严重、金属回收率低等问题，大大降低了人工劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的一种用于含锑物料的富氧氧化熔炼装置的结构示意图；

图2是本发明的炉身的截面结构示意图；

图3是本发明的锑渣放出口的截面结构示意图；

图4是本发明的加料口的截面结构示意图。

附图中，1-炉身，2-炉身冷却系统，3-高温烟气出口，4-高温烟气冷却件，5-二次风口，6-加料口，7-锑渣放出口，8-底流放出口，9-锑合金虹吸放出口，10-排渣冷却件，11-侧富氧空气风嘴，12-下富氧空气风嘴，13-冷却输入口，14-冷却输出口，16-炉身传动装置，15-第一炉身支撑装置，17-第二炉身支撑装置，11a-风嘴冷却件，61-加料口冷却件，101-异形砖，102-排渣放出口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，包括如下步骤：

(1)混料：将脆硫铅锑精矿粉碎后，添加铁矿石、石灰石、石英砂混合均匀，得到混合物料；所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：1：30：18，石灰石含CaO为70％，石英砂含SiO₂为86％，；

(2)造粒：将所述混合物料通过圆盘制粒机造球粒，球粒的粒径为15mm，含水量为10％，由胶带输送机送入富氧氧化熔炼装置内，所述富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1000℃；

(3)鼓入空气：所述混合物料热分解1min后，将空气分离制氧设备产生的氧气通过管道输送到鼓风机后端的风管内，与空气按设定比例混合成含氧气体积浓度为90％的富氧空气，将富氧空气预热温度至700℃，通过富氧空气风嘴引入富氧氧化熔炼装置内，富氧空气采用底吹的方式通过富氧空气风嘴吹入富氧氧化熔炼装置内；

(4)熔炼：调控富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1250℃，炉内压强为-0.1MPa，熔炼40min后产出一次高温熔体、液态高锑矿渣和含尘烟气，一次高温熔体经铸锭后转出，液态高锑矿渣进入富氧还原段；

(5)烟尘回收：富氧氧化熔炼装置产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原段。

实施例2

一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，包括如下步骤：

(1)混料：将硫化锑精矿粉碎后，添加铁矿石、石灰石、石英砂混合均匀，得到混合物料；所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：5：25：23，石灰石含CaO为85％，石英砂含SiO₂为90％，；

(2)造粒：将所述混合物料通过圆盘制粒机造球粒，球粒的粒径为20mm，含水量为8％，由胶带输送机送入富氧氧化熔炼装置内，所述富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1200℃；

(3)鼓入空气：所述混合物料热分解5min后，将液氧汽化装置产生的氧气通过管道输送到鼓风机前端的风管内，与空气按设定比例混合成含氧气体积浓度为40％的富氧空气，将富氧空气预热温度至900℃，通过富氧空气风嘴引入富氧氧化熔炼装置内，富氧空气采用底吹的方式通过富氧空气风嘴吹入富氧氧化熔炼装置内；

(4)熔炼：调控富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1300℃，炉内压强为0.2MPa，熔炼50min后产出一次高温熔体、液态高锑矿渣和含尘烟气，一次高温熔体经铸锭后转出，液态高锑矿渣进入富氧还原段；

(5)烟尘回收：富氧氧化熔炼装置产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原段。

实施例3

一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其它工艺参数步骤与实施例1相同，不同之处在于：含锑物料的原料采用氧化锑精矿代替脆硫铅锑精矿，氧化锑精矿、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：4：28：20。

实施例4

本发明还提供了一种用于含锑物料的富氧氧化熔炼装置，如图1、图2、图3及图4所示，本发明的富氧氧化熔炼装置，包括炉身1、炉身冷却系统2、高温烟气出口3、炉身传动装置16、第一炉身支撑装置15、第二炉身支撑装置17、加料口6、锑渣放出口7和底流放出口8，所述炉身1呈圆柱或圆形其内部砌筑铝铬质耐火材料，该炉身1水平安装在所述第一炉身支撑装置15和第二炉身支撑装置17上，所述炉身传动装置16通过第二炉身支撑装置17与所述炉身1传动连接，所述炉身传动装置16采用变频电机用于转动炉身1，在炉身1的一端且从下至上依次设置所述锑渣放出口7和底流放出口8，在炉身1另一端设置所述锑合金虹吸放出口9，以及在所述炉身1上部设有不少于两个用于向炉内鼓入二次风的二次风口5，在炉身1外侧设所述炉身冷却系统2，采用圆柱或圆形的炉身1外部设置所述炉身冷却系统2用于降低炉身1的工作温度，避免炉身1变形、延长炉身1使用寿命；在所述炉身1侧部及下部分别设有侧富氧空气风嘴11和下富氧空气风嘴12，在炉身1的上部分别设置所述高温烟气出口3和加料口6；所述二次风口5通过法兰固定于炉身1上，在所述炉身1的上部，且从左至右依次设置所述高温烟气出口3、二次风口5和加料口6，所述加料口6外围且紧贴于炉身1的内壳壁设置有加料口冷却件61。如图4所示，该加料口冷却件61通过法兰固定于炉身的内壳壁，所述加料口冷却件61采用浇铸铜质水冷却件结构，形成圆形的冷却结构，所述高温烟气出口3的周围还设置有高温烟气冷却件4，该高温烟气冷却件4也采用铜质水冷却件结构且通过螺栓固定于炉身1上。

在本发明中，结合图1和图3所示，在所述锑渣放出口7的外围且紧贴在炉身1的内壳壁设有排渣冷却件10，所述排渣冷却件10通过螺栓固定于炉身1的内壳壁，所述锑合金虹吸放出口9与所述锑渣放出口7的高度平齐，锑合金虹吸放出口9采用虹吸道间断放出；所述底流放出口8靠近炉身1的左侧与底侧的内壁交叉处开设并沿炉身1的左侧延伸出且呈向下倾斜，底流放出口8用于紧急情况下放出炉内所有熔体，所述锑合金虹吸放出口9沿炉身1的右侧向下倾斜开设并延伸至靠近炉身1的右侧与底侧的内壁交叉处，所述排渣冷却件10采用铜质水冷却件进行冷却，该铜质水冷却件内侧采用异形砖101砌筑而成的大小相同的直排孔，在所述排渣冷却件10上开设有直径为120mm～160mm的排渣放出口102。

在本发明中，如图1、图2和图3所示；在所炉身冷却系统2上设置有不少于两个冷却输入口13和不少于两个冷却输出口14用于进水和排水循环，所述冷却输入口13和冷却输出口14呈上下相对交错分布设置在炉身冷却系统2上；所述侧富氧空气风嘴11相对于炉身1呈竖水平设置，且位于炉身1底部内壁300mm～600mm的位置，所述下富氧空气风嘴12相对于炉身1呈倾斜设置，该下富氧空气风嘴12沿炉身1长度方向的夹角α为：-60°≤α≤60°，在侧富氧空气风嘴11和下富氧空气风嘴12的的外围且紧贴在炉身1的内壳壁设有风嘴冷却件11a，该风嘴冷却件11a通过螺栓固定于炉身1的内壳壁，所述侧富氧空气风嘴11的数量不少于两个，所述下富氧空气风嘴12的数量不少于两个，在本发明中所述高温烟气冷却件4、排渣冷却件10、、风嘴冷却件11a和加料口冷却件61都采用铜质水冷却件结构且在其内壁采用异形砖砌筑成大小相同的直排孔，提高了使用寿命。

结合如图1，对本发明的富氧氧化熔炼装置的工作原理作进一步阐述，将含锑物料造粒后经胶带输送机从炉身1上部的加料口6连续加入至炉内，富氧空气从炉身1下部或侧部的侧富氧空气风嘴11和下富氧空气风嘴12鼓入熔体中，炉内熔体在气流作用下强烈搅拌，加入的含锑物料在熔体中快速分散熔化并完成相应的化学反应，锑主要以氧化态进入渣中，同时生成少量锑金属或是锑锍，部分锑进入烟气中，生产过程中通过控制炉内弱氧化性气氛，以减少锑的挥发，使锑尽可能进入渣相，得到液态高锑矿渣进入富氧还原段，渣中的锑还原成金属锑或是锑合金。含锑渣通过锑渣放出口7送入还原炉(未图示)进行还原熔炼，锑渣下部的锑锍或粗锑通过锑合金虹吸放出口9放出，反应生成高温含尘烟气从高温烟气出口3进入余热锅炉(未图示)回收余热，在停炉检修时，炉内熔体可以通过底流放出口8放出进行铸锭。

本发明的作业率高，实际生产有效投料作业率＞95％，年有效作业时间>8000h，即>330d；通过氧化熔炼使含尘烟气中含SO₂浓度达到15-20％，用来制酸可使原料中硫得到有效回收；解决了传统流程低浓度SO₂烟气的污染问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)混料：将含锑物料粉碎后，添加铁矿石、石灰石、石英砂混合均匀，得到混合物料；所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：1-5：25-30：18-23；

(2)造粒：将所述混合物料通过圆盘制粒机造球粒，由胶带输送机送入富氧氧化熔炼装置内，所述富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1000-1200℃；

(3)鼓入空气：所述混合物料热分解1-5min后，将空气分离制氧设备或液氧汽化装置产生的氧气通过管道输送到鼓风机前端或后端的风管内，与空气按设定比例混合成含氧气体积浓度为40-90％的富氧空气，将富氧空气预热温度≥700℃，通过富氧空气风嘴引入富氧氧化熔炼装置内；

(4)熔炼：调控富氧氧化熔炼装置的炉内温度为1250-1300℃，炉内压强为-0.1-0.2MPa，熔炼后产出一次高温熔体、液态高锑矿渣和含尘烟气，一次高温熔体经铸锭后转出，液态高锑矿渣进入富氧还原段；

(5)烟尘回收：富氧氧化熔炼装置产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原段。

2.根据权利要求1所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在步骤(1)，所述含锑物料、铁矿石、石灰石及石英砂的重量比为：100：4：28：20。

3.根据权利要求1所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在步骤(1)，所述含锑物料包括脆硫铅锑精矿、硫化锑精矿、氧化锑精矿和锑精矿，所述石灰石含CaO﹥65％，石英砂含SiO₂﹥85％。

4.根据权利要求1所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在步骤(2)，所述球粒的粒径为15-20mm，含水量为8-10％。

5.根据权利要求1所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在步骤(3)，所述富氧空气含氧气体积浓度为60-90％，所述富氧空气预热温度≥800℃，所述富氧空气采用底吹或侧吹的方式通过富氧空气风嘴吹入富氧氧化熔炼装置内。

6.根据权利要求5所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在步骤(4)，所述熔炼的时间为40-50min。

7.根据权利要求1至6所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：所述富氧氧化熔炼装置包括炉身、炉身冷却系统、高温烟气出口、炉身传动装置、第一炉身支撑装置、第二炉身支撑装置、加料口、锑渣放出口和底流放出口，炉身水平安装在所述第一炉身支撑装置和第二炉身支撑装置上，所述炉身传动装置通过第二炉身支撑装置与所述炉身传动连接，在炉身的一端且从下至上依次设置所述锑渣放出口和底流放出口，在炉身另一端设置所述锑合金虹吸放出口，以及在所述炉身上部设有不少于两个用于向炉内鼓入二次风的二次风口，在炉身外侧设所述炉身冷却系统，在所述炉身侧部及下部分别设有侧富氧空气风嘴和下富氧空气风嘴，在炉身的上部分别设置所述高温烟气出口和加料口。

8.根据权利要求7所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在所述锑渣放出口的外围且紧贴在炉身的内壳壁设有排渣冷却件，所述排渣冷却件通过螺栓固定于炉身的内壳壁，所述锑合金虹吸放出口与所述锑渣放出口的高度平齐，所述底流放出口靠近炉身的左侧与底侧的内壁交叉处开设并沿炉身的左侧延伸出且呈向下倾斜，所述锑合金虹吸放出口沿炉身的右侧向下倾斜开设并延伸至靠近炉身的右侧与底侧的内壁交叉处。

9.根据权利要求7所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：所述侧富氧空气风嘴相对于炉身呈竖水平设置，且位于炉身底部内壁300mm-600mm的位置，所述下富氧空气风嘴相对于炉身呈倾斜设置，该下富氧空气风嘴沿炉身长度方向的夹角α为：-60°≤α≤60°。

10.根据权利要求9所述的一种含锑物料的富氧氧化熔炼方法，其特征在于：在侧富氧空气风嘴和下富氧空气风嘴的的外围且紧贴在炉身的内壳壁设有风嘴冷却件，该风嘴冷却件通过螺栓固定于炉身的内壳壁，所述侧富氧空气风嘴的数量不少于两个，所述下富氧空气风嘴的数量不少于两个。