CN107904417B - 从锑氧化矿中富集锑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种从锑氧化矿中富集锑的方法。该方法采用的装置包括侧吹富氧挥发炉,方法包括:将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,得到锑烟气。由于氧化锑的升华温度较低,因而将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,能够将锑氧化物尽可能多地转化到烟气中,这有利于降低锑氧化物的损耗,进而有利于提高锑元素的回收率。同时该方法不需要对反应原料进行特别地处理,且具有工艺简单,成本低等优点。

Description

从锑氧化矿中富集锑的方法
技术领域
本发明涉及金属熔炼领域,具体而言,涉及一种从锑氧化矿中富集锑的方法。
背景技术
锑主要以硫化矿和氧化矿的形式存在与自然界中,其中氧化矿存在难浮选,回收率低的问题。对于锑的氧化矿一般采用重选的方法进行选矿富集,锑的回收率只有40~50wt%,其余的锑进入浮选尾矿中难以回收利用,同时产生了大量的尾矿需占有大量的土地进行堆存。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从锑氧化矿中富集锑的方法,以解决现有的采用浮选法回收氧化锑矿时存在回收率低的问题。
为了实现上述目的,根据本发明提供了一种从锑氧化矿中富集锑的方法,方法采用的装置包括侧吹富氧挥发炉,方法包括:将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,得到锑烟气。
进一步地,侧吹富氧挥发炉设置有加料口、喷枪入口、烟气出口和炉渣出口;锑氧化矿的加料方式为从加料口直接投入或采用第一喷枪从喷枪入口加入。
进一步地,熔炼过程包括:在还原剂的作用下,将锑氧化矿及第一熔剂进行还原熔炼,得到锑烟气。
进一步地,还原剂选自煤粉、天然气和/或液化石油气;优选地,还原剂通过第二喷枪从喷枪入口加入。
进一步地,熔炼过程包括:将锑氧化矿与硫化剂发生硫化反应,得到硫化锑;及在氧化剂和第二熔剂的作用下,将硫化锑进行富氧挥发,得到锑烟气。
进一步地,硫化剂为黄铁矿;优选地,氧化剂为空气或氧气。
进一步地,富氧挥发过程的产物还包括炉渣,炉渣经炉渣出口排出,其中炉渣的渣型为FeO-SiO2-CaO。
进一步地,炉渣中,FeO的含量为30~40wt%,SiO2的含量为30~40wt%,CaO的含量为10~20wt%及Sb的含量为1~3wt%。
进一步地,熔炼过程的温度为1200~1400℃,优选为1300~1400℃。
进一步地,在得到锑烟气的步骤之后,方法还包括:将锑烟气进行冷却,以回收烟气中的Sb元素。
应用本发明的技术方案,由于氧化锑的升华温度较低,因而将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,能够将锑氧化物尽可能多地转化到烟气中,这有利于降低锑氧化物的损耗,进而有利于提高锑元素的回收率。同时该方法不需要对反应原料进行特别地处理,且具有工艺简单,成本低等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式中的从锑氧化矿中富集锑的装置的结构示意图;及
图2示出了根据本发明的一种优选的实施方式中的从锑氧化矿中富集锑的装置的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、侧吹富氧挥发装置;
20、还原剂供应装置;21、第一熔剂供应装置;
30、硫化剂供应装置;31、氧化剂供应装置;32、第二熔剂供应装置;
40、第一载气装置;41、第一喷射装置;
50、锑氧化矿供应装置;51、第二载气装置;52、第二喷射装置;
60、助燃气供应装置;61、第三喷射装置;
70、冷却装置;71、含锑富集物储存装置;80、干燥装置。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的,现有的采用浮选法回收氧化锑矿时存在回收率低的问题。为了解决上述技术问题,本申请提供了一种从锑氧化矿中富集锑的方法,该方法采用的熔炼装置包括侧吹富氧挥发炉,该方法包括:将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,得到锑烟气。
本申请提供了一种从锑氧化矿中富集锑的方法,由于氧化锑的升华温度较低,因而将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,能够将锑氧化物尽可能多地转化到烟气中,这有利于降低锑氧化物的损耗,进而有利于提高锑元素的回收率。相比于底吹炉和顶吹炉等,采用侧吹富氧挥发炉进行熔炼时,将富氧空气从侧部喷入,侧吹炉鼓风强度大,熔池搅动剧烈,这使得化学反应在动力学上更容易朝向有利地方向进行,从而有利于提高锑氧化物的熔炼效率。同时该方法不需要对反应原料进行特别地处理,且具有工艺简单,成本低等优点。
在一种优选的实施方式中,侧吹富氧挥发炉设置有加料口、喷枪入口、烟气出口和炉渣出口;锑氧化矿的加料方式为从加料口直接投入或采用第一喷枪从喷枪入口加入。将锑氧化矿从喷枪入口喷入有利于提高其在侧吹富氧挥发装置中的反应面积,从而有利于提高其转化为烟气的挥发率。
还原熔炼过程中,还原剂的种类可以采用本领域常用的还原剂。在一种优选的实施例中,还原剂包括但不限于煤粉、天然气和/或液化石油气。采用上述几种物质作为还原剂,一方面上述几种物质来源较广,且价格较低,这有利于降低工艺成本;另一方面上述几种物质作为还原剂还能够给侧吹富氧挥发炉提供热量,以保证熔炼过程的进行。优选地,还原剂通过第二喷枪从喷枪入口加入。
因而将侧吹炉燃料、还原剂和气体均通过喷枪直接吹入侧吹富氧挥发炉的熔池中的渣层,内搅动和反应更均匀,补热和还原效果更好,有价金属回收率更高。
上述熔炼过程主要分为两个过程:还原熔炼过程和硫化挥发过程。
在一种优选的实施方式中,熔炼过程包括:在还原剂和第一熔剂的作用下,将锑氧化矿进行还原熔炼,得到锑烟气,其中锑烟气包括锑单质。上述熔炼过程中,还原剂将锑氧化矿中的锑元素进行还原,得到锑元素;同时锑氧化矿中的杂质与第一熔剂结合后形成炉渣。
在另一种优选的实施方式中,熔炼过程还包括:将锑氧化矿与硫化剂发生硫化反应,得到硫化锑;及在氧化剂和第二熔剂的作用下,将硫化锑进行富氧挥发,得到锑烟气,其中锑烟气包括氧化锑。
将锑氧化矿与硫化剂发生硫化反应得到硫化锑,这能够通过锑氧化矿中的氧化锑转化为硫化锑,而将锑元素提取出来,相比于直接通过高温挥发,这有利于降低锑烟气中的杂质含量。然后将硫化锑、第二熔剂与氧化剂在侧吹富氧挥发炉中进行富氧挥发,这使得锑氧化矿中的杂质被氧化形成氧化物,然后上述氧化物与造渣剂结合形成炉渣,同时锑硫化物转化为锑氧化物留在锑烟气中。
优选地,硫化剂包括但不限于黄铁矿;优选地,氧化剂为空气或氧气。
优选炉渣的渣型为FeO-SiO2-CaO。上述渣型有利于进一步降低炉渣的熔点,进而有利于提高后续的锑元素的回收率。在实际熔炼过程中,上述渣型可以通过在氧化熔炼过程中加入FeO、SiO2、CaO等熔剂实现。
优选地,所述炉渣包含30~40wt%的FeOn,30~40wt%的SiO2,10~20wt%的CaO及1~3wt%的Sb。将炉渣的组成限定在上述范围内,有利于进一步提高锑元素的回收率。需要说明的是,上述炉渣中处理主要的成分FeOn、SiO2、CaO及Sb之外还含有一些杂质。
在一种优选的实施方式中,熔炼过程的温度为1200~1400℃。熔炼过程的温度包括但不限于上述范围,而将其限定在上述范围内,有利于提高锑氧化矿中锑元素的回收率。优选为1300~1400℃。
上述方法中得到的产物为锑烟气,这有利于直接作为后续的工序的原料使用。而当需要将锑烟气中的元素以固体的形式进行储存时,优选地,在得到锑烟气的步骤之后,方法还包括:将锑烟气进行冷却,以回收烟气中的Sb元素。
为了更好地理解本申请,本申请还提供了一种从锑氧化矿中富集锑的装置,如图1所示,该装置包括:侧吹富氧挥发装置10,侧吹富氧挥发装置10设置有加料口、助燃气入口、烟气出口和炉渣出口,助燃气入口设置在侧吹富氧挥发装置10的侧壁上。
本申请提供了一种从锑氧化矿中富集锑的装置,由于氧化锑的升华温度较低,因而将锑氧化矿在侧吹富氧挥发装置10中进行熔炼,能够将锑氧化物尽可能多地转化到烟气中,这有利于降低锑氧化物的损耗,进而有利于提高锑元素的回收率。而且,相比于底吹和顶吹两种方式,采用侧吹富氧挥发装置10进行熔炼时,将富氧空气从侧部喷入,侧吹炉鼓风强度大,熔池搅动剧烈,这使得化学反应在动力学上更容易朝向有利地方向进行,从而有利于提高锑氧化物的熔炼效率。同时该方法不需要对反应原料进行特别地处理,且具有工艺简单,成本低等优点。
优选地,在侧吹富氧挥发装置10的侧壁上设置至少两组助燃气入口,且各组助燃气入口不在同一侧。这能够使助燃气的分布更加地均匀,进而有利于提高富氧挥发的效果。
在一种优选的实施例中,如图1所示,上述富集锑的装置包括还原剂供应装置20和第一熔剂供应装置21。还原剂供应装置20设置有还原剂供应口,第一熔剂供应装置21设置有第一熔剂供应口,还原剂供应口与第一熔剂供应口分别与加料口相连通。设置还原剂供应装置20和第一熔剂供应装置21能够保证还原剂供应装置20和第一熔剂供应装置21源源不断的为侧吹富氧挥发装置10提供原料。
在一种优选的实施例中,如图1所示,侧吹富氧挥发装置10还设置有第一喷枪入口,该装置还包括第一载气装置40和第一喷射装置41。第一载气装置40用于供应载气,第一喷射装置41的入口端与还原剂供应口相连通,第一喷射装置41与第一载气装置40通过第一载气输送管路相连通,用于将还原剂经第一喷枪入口喷入侧吹富氧挥发装置10中。第一喷射装置41的入口端与还原剂供应口相连通,将还原剂从喷枪入口喷入有利于提高其在侧吹富氧挥发装置10中的参与还原反应效率,锑氧化矿的还原转化率,进而提高锑元素的回收率。
在一种优选的实施例中,如图1所示,侧吹富氧挥发装置10还设置有第二喷枪入口,该装置包括锑氧化矿供应装置50、第二载气装置51和第二喷射装置52。第二载气装置51用于供应载气。锑氧化矿供应装置50设置有锑氧化矿供应口,锑氧化矿供应口与第二喷枪入口通过锑氧化矿输送管路相连通;第二喷射装置52设置在锑氧化矿输送管路上,且第二喷射装置52与第二载气装置51通过第二载气输送管路相连通,用于将锑氧化矿经第二喷枪入口喷入侧吹富氧挥发装置10中。将锑氧化矿从喷枪入口喷入有利于提高其在侧吹富氧挥发装置10中的接触反应面积,从而有利于提高其转化为烟气的挥发率。
在一种优选的实施例中,如图1所示,该装置还包括:助燃气供应装置60和第三喷射装置61。助燃气供应装置60设置有助燃气供应口,第三喷射装置61与助燃气供应口通过助燃气输送管路相连通,用于将助燃气经助燃气入口喷入侧吹富氧挥发装置10中。将助燃气通过第三喷射装置61喷入侧吹富氧挥发装置10中有利于提高助燃气的燃烧效率,同时能够借助于助燃气的喷力对富氧挥发装置中的燃料形成搅动,进而提高挥发效率。
在一种优选的实施例中,如图1所示,助燃气供应口还分别与第一载气装置40的入口端及第二载气装置51的入口端相连通。助燃气供应口分别与第一载气装置40的入口端及第二载气装置51的入口端相连通有利于提高助燃气的利用效率。
在一种优选的实施例中,如图2所示,该装置还包括硫化剂供应装置30、氧化剂供应装置31和第二熔剂供应装置32。硫化剂供应装置30设置有硫化剂供应口,硫化剂供应口与加料口相连通;氧化剂供应装置31设置有氧化剂供应口,氧化剂供应口与加料口相连通;及第二熔剂供应装置32设置有第二熔剂供应口,第二熔剂供应口与加料口相连通。
硫化剂供应口与加料口相连通,将硫化剂加入至侧吹富氧挥发装置10中,以使锑氧化矿与硫化剂发生硫化反应得到硫化锑。通过硫化反应将锑氧化矿中的氧化锑转化为硫化锑,而将锑元素提取出来,相比于直接通过高温挥发,这有利于降低锑烟气中的杂质含量。然后将硫化锑、第二熔剂与氧化剂在侧吹富氧挥发炉中进行富氧挥发,这使得锑氧化矿中的杂质被氧化形成氧化物,然后上述氧化物与造渣剂结合形成炉渣,同时锑硫化物转化为锑氧化物留在锑烟气中。
在一种优选的实施例中,如图1所示,该装置还包括冷却装置70,冷却装置70设置有物料入口,物料入口与烟气出口相连通。将上述烟气输送至冷却装置70中进行冷却,以使烟气中的含锑元素的粉尘沉降,并回收锑元素。
在一种优选的实施例中,如图1所示,冷却装置70还设置有物料排出口,该装置还包括含锑富集物储存装置71,含锑富集物储存装置71的入口端与物料排出口相连通。设置含锑富集物储存装置71能够将回收到的锑元素进行集中储存,以便于对其进行后续的进一步处理。
在一种优选的实施例中,如图1所示,该装置还包括干燥装置80,干燥装置80设置在锑氧化矿输送管路上,且设置在第二喷射装置52的下游。
在锑氧化矿输送管路上设置干燥装置80能够在锑氧化矿进入侧吹富氧挥发装置10之前进行干燥,从而有利于提高锑氧化矿的挥发效率,进而提高锑元素的回收率。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1至6及对比例1和2中锑氧化矿的组成如下:Sb:1~10wt%,SiO2:50~75wt%,CaO:1~5wt%,S:1~2wt%,MgO:0.2~1wt%,Al2O3:0.5~1wt%,Pb:0.1~0.3wt%,Zn:0.1~1wt%及余量的杂质。
实施例1
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)及还原剂(煤粉)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1200℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为FeO-SiO2-CaO型,组成为30wt%FeO,35wt%SiO2,20wt%CaO及其它。
金属锑的回收率为90wt%。
实施例2
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)及还原剂(煤粉)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1150℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为FeO-SiO2-CaO型,组成为30wt%FeO,35wt%SiO2,20wt%CaO及其它。
金属锑的回收率为80wt%。
实施例3
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)及还原剂(煤粉)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1300℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为FeO-SiO2-CaO型,组成为30wt%FeO,35wt%SiO2,20wt%CaO及其它。
金属锑的回收率为95wt%。
实施例4
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)、还原剂(煤粉)及硫化剂(黄铁矿)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1200℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为FeO-SiO2-CaO型,组成为30wt%FeO,35wt%SiO2,20wt%CaO及其它。
金属锑的回收率为85wt%。
实施例5
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)及还原剂(煤粉)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1200℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为SiO2-Sb2O3-Sb2O5型。
金属锑的回收率为78wt%。
实施例6
将1t锑氧化矿精矿、熔剂(占锑精矿的5wt%,FeO、SiO2和CaO)及还原剂(煤粉)由侧吹氧化熔炼炉设置的加料口直接加入,富氧空气(氧气含量大于21vol%)从侧吹氧化熔炼炉的侧部喷入,然后使锑精矿与富氧空气在1200℃下进行还原熔炼,得到含锑烟气和炉渣,第一含锑渣的渣型为FeO-SiO2-CaO型,组成为50wt%FeO,25wt%SiO2,10wt%CaO及其它。
金属锑的回收率为81wt%。
对比例1
与实施例1的区别为:采用鼓风炉进行富氧挥发熔炼。金属锑的回收率为75wt%。
对比例2
与实施例1的区别为:采用底吹炉进行富氧挥发熔炼。金属锑的回收率为86wt%。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
比较实施例1、4及对比例1及2可知,采用侧吹富氧挥发炉有利于提高金属锑的回收率。
比较实施例1至3可知,将熔炼的温度限定在本申请优选的范围内有利于提高金属锑的回收率。
比较实施例1和5可知,将炉渣的组成限定在本申请优选的范围内有利于提高金属锑的回收率。
比较实施例1和6可知,将炉渣的类型限定在本申请优选的范围内有利于提高金属锑的回收率。
由于氧化锑的升华温度较低,因而将锑氧化矿在侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,能够将锑氧化物尽可能多地转化到烟气中,这有利于降低锑氧化物的损耗,进而有利于提高锑元素的回收率。同时该方法不需要对反应原料进行特别地处理,且具有工艺简单,成本低等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种从锑氧化矿中富集锑的方法,其特征在于,所述方法采用的装置包括侧吹富氧挥发炉,
所述方法包括:将所述锑氧化矿在所述侧吹富氧挥发炉中进行熔炼,得到锑烟气;
所述熔炼过程包括:
在还原剂的作用下,将所述锑氧化矿及第一熔剂进行还原熔炼,得到所述锑烟气;
所述熔炼过程还包括:
将所述锑氧化矿与硫化剂发生硫化反应,得到硫化锑;及
在氧化剂和第二熔剂的作用下,将所述硫化锑进行富氧挥发,得到所述锑烟气;
所述方法采用的装置包括:
侧吹富氧挥发装置,侧吹富氧挥发装置设置有加料口、助燃气入口、烟气出口和炉渣出口,助燃气入口设置在侧吹富氧挥发装置的侧壁上;
助燃气供应装置和第三喷射装置,所述助燃气供应装置设置有助燃气供应口,所述第三喷射装置与所述助燃气供应口通过助燃气输送管路相连通,用于将助燃气经助燃气入口喷入所述侧吹富氧挥发装置中,所述富氧挥发过程的产物包括炉渣,所述炉渣经所述炉渣出口排出,其中所述炉渣的渣型为FeO-SiO2-CaO;
所述炉渣中,FeO的含量为30~40wt%,SiO2的含量为30~40wt%,CaO的含量为10~20wt%及Sb的含量为1~3wt%;所述硫化剂为黄铁矿;所述氧化剂为空气或氧气。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述侧吹富氧挥发炉设置有加料口、喷枪入口、烟气出口和炉渣出口;所述锑氧化矿的加料方式为从所述加料口直接投入或采用第一喷枪从所述喷枪入口加入。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述还原剂选自煤粉、天然气和/或液化石油气。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述还原剂通过第二喷枪从所述喷枪入口加入。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述熔炼过程的温度为1200~1400℃。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述熔炼过程的温度为1300~1400℃。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在得到所述锑烟气的步骤之后,所述方法还包括:将所述锑烟气进行冷却,以回收所述烟气中的Sb元素。
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