CN107858531B - 一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法及装置 - Google Patents

一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法及装置，属于金属冶炼技术领域，氧化吹炼前期，利用新的通风系统，增大高砷锑粗铋液与压缩风接触面积，使杂质As、Sb能快速充分的被氧化挥发同时避免铋的大量氧化；在氧化吹炼后期，由于As、Sb含量较低，氧只能通过氧化铋传递，加入NaOH可以有效的防止铋以Bi2O3的形态入渣损失，同时NaOH与As、Sb的氧化物的反应比Bi2O3与As、Sb的氧化物的反应更为强烈，使As、Sb可以在低于Bi2O3的氧势下氧化；再利用As、Sb的高价氧化物易与NaOH结合生成熔点较低的碱渣的特点，使粗铋中的As、Sb杂质在氧化后高效地与铋液分离。

Description

一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法及装置
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，具体的说，涉及一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法及装置。
背景技术
高砷锑粗铋是指在利用铅阳极泥火法吹练提银过程中的副产物--含Pb、As、Sb较高的铜铋渣还原造锍熔炼生产的粗铋，主要成分为：铋45～55%，Pb30～35%，As+Sb13～17%，其火法精炼，需经过氧化除砷锑，通氯除铅，加锌除银，通氯除锌，高温精炼以后得到符合国标GB/T 915-2010质量要求的精铋。其中，氧化除砷锑的过程，是在500～750℃时鼓风吹练，As、Sb被氧化挥发除去，直至鼓风时不再冒白烟，铋液含Sb0.01～0.05%为除砷锑的终点。
依据质量作用定律，鼓风氧化除砷锑的机理是铋首先被氧化为Bi2O3，Bi2O3再使砷、锑氧化为As2O3和Sb2O3挥发。在除砷、锑的前、中期，因铋液中存在含量较高的砷和锑，即使有部分铋被氧化，也会发生如下还原反应，被氧化的铋重新进入铋液中。
Bi2O3+2As=2Bi+ As2O3
Bi2O3+2Sb=2Bi+ Sb2O3
但进入后期时，由于铋液中砷、锑含量较低，被氧化的铋不再被还原而直接入渣，漂浮在铋液表面，造成鼓风氧化除砷、锑时渣量大（砷锑渣渣率11～13%）、渣含铋高（Bi～40%），降低了铋精炼直收率；并且砷锑渣需要返回上道粗铋工序回收其中的铋，回收过程再次把As、Sb带到粗铋中，如此反复，降低了生产效率，同时制约着铋精炼直收率的提高。
发明内容
针对高砷锑粗铋精炼除砷锑时存在的弊端，本发明提供了一种高砷锑粗铋精炼过程中降低砷锑渣产率及渣含铋的方法及装置。氧化吹炼前期，利用新的通风系统，增大高砷锑粗铋液与压缩风接触面积，使杂质As、Sb能快速充分的被氧化挥发同时避免铋的大量氧化；在氧化吹炼后期，由于As、Sb含量较低，氧只能通过氧化铋传递，加入NaOH可以有效的防止铋以Bi2O3的形态入渣损失，同时NaOH与As、Sb的氧化物的反应比Bi2O3与As、Sb的氧化物的反应更为强烈，使As、Sb可以在低于Bi2O3的氧势下氧化；再利用As、Sb的高价氧化物易与NaOH结合生成熔点较低的碱渣的特点，使粗铋中的As、Sb杂质在氧化后高效地与铋液分离。
本发明通过以下技术方案实现，具体实施步骤如下：
一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法，包括以下步骤：
1）将高砷锑粗铋装入熔炼锅升温融化、熔析除铜后，捞去浮渣；
2）将步骤1）捞去浮渣后的高砷锑粗铋液升温至700～750℃，然后对高砷锑粗铋液通风搅拌使As、Sb氧化，氧化过程中适时打捞稀渣；
3）将步骤2）氧化完毕后的高砷锑粗铋液温度降低至500～550℃，按高砷锑粗铋重量的1～1.5%加入片状NaOH，并对加入片状NaOH后的高砷锑粗铋液通风搅拌；
4）待步骤3）中加入的NaOH变干时，为除As、Sb终点，此时将高砷锑粗铋液转锅进行通氯除铅作业。
步骤2）中，待高砷锑粗铋液升温至700～750℃后，在熔炼锅中加入通风装置和搅拌装置，通风及搅拌强度以高砷锑粗铋液翻腾且不冒出熔炼锅锅边为宜，然后加盖收尘罩，这时As、Sb大量挥发进入烟尘，渣量很小，适时打捞稀渣；当白烟量变小时，停止通风以及搅拌。
当白烟量变小时，即高砷锑粗铋液中含Sb1～1.5%时，停止通风以及搅拌。
步骤4）中，NaOH变干到达除As、Sb终点，即高砷锑粗铋液中含Sb0.01～0.05%。
所述的高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的装置包括除尘罩1、搅拌装置2、熔炼锅3、通风装置4，所述的熔炼锅3的顶部设置有搅拌装置2，熔炼锅3的上方设置有除尘罩1，通风装置4与熔炼锅3内部连通。
所述的搅拌装置2的搅拌叶伸入到熔炼锅3的底部。
所述的通风装置4包括空气机5、充气管6，所述的空气机5与充气管6连接，空气机5位于熔炼锅3外，充气管6的下端呈环形结构7，环形结构7位于熔炼锅3的2/3深度处，环形结构7的管壁上均匀的开设有通气孔8。
所述的环形结构7上每隔20cm分别以45°、135°斜下角方向开直径2cm的通气孔8。
本发明的主要化学反应方程式如下：
4As+3O2=2As2O3
4Sb+3O2=2Sb2O3
6NaOH+As2O5=2Na3AsO4+3H2O↑
6NaOH+Sb2O5=2Na3SbO4+3H2O↑
本发明的积极效果表现为：
本发明解决了高As、Sb粗铋氧化除砷锑时产出的砷锑渣渣量大的问题，可使砷锑渣渣率由11～13%下降至4.38～5.41%，砷锑渣含铋原来的40%降低至10～15%，铋直收率由89～91%提高到98.24～99.17%。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明通风装置的结构示意图。
图中，1-除尘罩、2-搅拌装置、3-熔炼锅、4-通风装置、5-空气机、6-充气管、7-环形结构、8-通气孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法，包括以下步骤：
1）将高砷锑粗铋装入熔炼锅升温融化、熔析除铜后，捞去浮渣；
2）将步骤1）捞去浮渣后的高砷锑粗铋液升温至700～750℃，然后对高砷锑粗铋液通风搅拌使As、Sb氧化，氧化过程中适时打捞稀渣；
3）将步骤2）氧化完毕后的高砷锑粗铋液温度降低至500～550℃，按高砷锑粗铋重量的1～1.5%加入片状NaOH，并对加入片状NaOH后的高砷锑粗铋液通风搅拌；
4）待步骤3）中加入的NaOH变干时，为除As、Sb终点，此时将高砷锑粗铋液转锅进行通氯除铅作业。
步骤2）中，待高砷锑粗铋液升温至700～750℃后，在熔炼锅中加入通风装置和搅拌装置，通风及搅拌强度以高砷锑粗铋液翻腾且不冒出熔炼锅锅边为宜，然后加盖收尘罩，这时As、Sb大量挥发进入烟尘，渣量很小，适时打捞稀渣；当白烟量变小时，停止通风以及搅拌。
当白烟量变小时，即高砷锑粗铋液中含Sb1～1.5%时，停止通风以及搅拌。
步骤4）中，NaOH变干到达除As、Sb终点，即高砷锑粗铋液中含Sb0.01～0.05%。
如图1所示，所述的高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的装置包括除尘罩1、搅拌装置2、熔炼锅3、通风装置4。
所述的熔炼锅3的顶部设置有搅拌装置2，所述的搅拌装置2的搅拌叶伸入到熔炼锅3的底部，搅拌装置2工作时，通过位于熔炼锅3底部的搅拌叶搅拌铋液时，铋液从下往上翻动，使得铋液得到充分的搅拌。熔炼锅3的上方设置有除尘罩1，通风装置4与熔炼锅3内部连通。如图2所示，所述的通风装置4包括空气机5、充气管6，所述的空气机5与充气管6连接，空气机5位于熔炼锅3外，充气管6的下端呈环形结构7，环形结构7位于熔炼锅3的2/3深度处，环形结构7的管壁上均匀的开设有通气孔8，通过将充气管6的下端设置呈环形结构7，所述的环形结构7上每隔20cm分别以45°、135°斜下角方向开直径2cm的通气孔8，在搅拌装置2充分搅拌铋液时，启动空气机5，通过环形结构7管壁上的通气孔8可将压缩风均匀充分的导入到熔炼锅3中，以增大铋液与压缩风接触面积，使杂质As、Sb能快速充分的被氧化挥发同时避免铋的大量氧化。
实施例1
将6.93t粗铋装入熔炼锅3中，升温熔化、熔析除铜后，取样分析粗铋含Bi45.42%，As2.92%，Sb13.94%，升温并保持铋液温度750℃，将预热好的通风装置4、搅拌装置2放入熔炼锅3中，开启通风装置4鼓风并开启搅拌装置2，控制风量使铋液翻腾又不溅出熔炼锅3锅边，7h后铋液表面冒出的白烟量开始减小，停止鼓风和停搅拌，取出通风装置4，取样分析铋液含Sb1.43%；将熔炼锅3内铋液降温至550℃并保持，分3次加入100kgNaOH，重新放入通风装置4鼓风并开启搅拌装置2，当第3次加入的NaOH变干后，停风停搅拌，取出通风装置4和搅拌装置2，捞去碱渣，用泵将铋液转锅进行通氯除铅作业。
通过此实施例，统计产出砷锑碱渣0.375t，砷锑渣含铋14.75%，砷4.30%，锑22.57%，铋液含铋65.51%，As0.01%，Sb0.04%，砷锑碱渣产率为5.41%，铋入砷锑碱渣率为1.76%，铋直收率为98.24%。
实施例2除尘罩1、搅拌装置2、熔炼锅3、通风装置4
将6.76t粗铋装入熔炼锅3中，升温熔化、熔析除铜后，取样分析粗铋含Bi55.11%，As2.01%，Sb10.86%，升温比保持铋液温度700℃，将预热好的通风装置4、搅拌装置3放入熔炼锅3中，开启通风装置4并开启搅拌装置2，控制风量使铋液翻腾又不溅出熔炼锅3锅边，6h后铋液表面冒出的白烟量开始减小，停止鼓风和停搅拌，取出通风装置4，取样分析铋液含Sb0.97%；将熔炼锅3内铋液降温至500℃并保持，分2次加入70kgNaOH，重新放入通风装置4并开启搅拌装置2，当第2次加入的NaOH变干后，停风停搅拌，取出通风装置4和搅拌装置2，捞去碱渣，用泵将铋液转锅进行通氯除铅作业。
通过此实施例，统计产出砷锑碱渣0.296t，砷锑渣含铋10.47%，砷3.96%，锑22.39%，铋液含铋71.37%，As0.01%，Sb0.03%，砷锑碱渣产率为4.38%，铋入砷锑碱渣率为0.83%，铋直收率为99.17%。
实施例3
将6.86t粗铋装入熔炼锅（3）中，升温熔化、熔析除铜后，取样分析粗铋含Bi50.39%，As3.01%，Sb10.14%，升温并保持铋液温度725℃，将预热好的鼓风装置（4）、搅拌装置（2）放入熔炼锅（3）中，开启鼓风装置（4）鼓风并开启搅拌装置（2），控制风量使铋液翻腾又不溅出熔炼锅（3）锅边，6.5h后铋液表面冒出的白烟量开始减小，停止鼓风和停搅拌，取出通风装置（4），取样分析铋液含Sb1.19%；将熔炼锅（3）内铋液降温至525℃并保持，分3次加入85kgNaOH，重新放入鼓风装置（4）鼓风并开启搅拌装置（2），当第3次加入的NaOH变干后，停风停搅拌，取出鼓风装置（4）和搅拌装置（2），捞去碱渣，用泵将铋液转锅进行通氯除铅作业。
通过此实施例，统计产出砷锑碱渣0.336t，砷锑渣含铋13.68%，砷4.75%，锑20.33%，铋液含铋68.18%，As0.01%，Sb0.04%，砷锑碱渣产率为4.89%，铋入砷锑碱渣率为1.33%，铋直收率为98.67%。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将高砷锑粗铋装入熔炼锅升温融化、熔析除铜后，捞去浮渣；
2）将步骤1）捞去浮渣后的高砷锑粗铋液升温至700～750℃，然后对高砷锑粗铋液通风搅拌使As、Sb氧化，氧化过程中适时打捞稀渣；当白烟量变小时，即高砷锑粗铋液中含Sb1～1.5%时，停止通风以及搅拌；
3）将步骤2）氧化完毕后的高砷锑粗铋液温度降低至500～550℃，按高砷锑粗铋重量的1～1.5%加入片状NaOH，并对加入片状NaOH后的高砷锑粗铋液通风搅拌；
4）待步骤3）中加入的NaOH变干时，为除As、Sb终点，此时将高砷锑粗铋液转锅进行通氯除铅作业。
2.根据权利要求1所述的一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的方法，其特征在于：步骤4）中，NaOH变干到达除As、Sb终点，即高砷锑粗铋液中含Sb0.01～0.05%。
3.一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的装置，其特征在于：所述的高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的装置包括除尘罩（1）、搅拌装置（2）、熔炼锅（3）、通风装置（4），所述的熔炼锅（3）的顶部设置有搅拌装置（2），熔炼锅（3）的上方设置有除尘罩（1），通风装置（4）与熔炼锅（3）内部连通；
所述的通风装置（4）包括空气机（5）、充气管（6），所述的空气机（5）与充气管（6）连接，空气机（5）位于熔炼锅（3）外，充气管（6）的下端呈环形结构（7），环形结构（7）位于熔炼锅（3）的2/3深度处，环形结构（7）的管壁上均匀的开设有通气孔（8）；
所述的环形结构（7）上每隔20cm分别以45°、135°斜下角方向开直径2cm的通气孔（8）。
4.根据权利要求3所述的一种高砷锑粗铋精炼时提高铋直收率的装置，其特征在于：所述的搅拌装置（2）的搅拌叶伸入到熔炼锅（3）的底部。
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