CN108004421A - 一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法 - Google Patents

一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，向富氧熔池内鼓入富氧空气，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂混合后送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为990‑1360℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；本发明对原料的适应性强，能耗低，锑金属的直收率、回收率高，处理流程短，工艺过程稳定，生产效率高，劳动强度低，生产清洁环保，减少赤泥的环境污染和堆放管理，具有良好的应用前景。

Description

一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法
技术领域
本发明涉及化工领域，更具体的涉及一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法。
背景技术
辉锑矿中锑主要以硫化锑形态存在，对于硫化锑矿的处理，主要有湿法、火法两种处理工艺。其中湿法工艺处理辉锑矿，存在废水量大、处理费用高等缺点。火法工艺处理辉锑矿，国内普遍采用的工艺为鼓风炉挥发熔炼-反射炉还原，在熔炼过程中，硫化锑挥发氧化，同时脉石造渣由炉缸放出，烟气收尘得到的氧化锑粉进入反射炉进行还原产出粗锑。辉锑矿采用鼓风炉挥发熔炼-反射炉还原炼锑虽然技术成熟，但鼓风炉挥发熔炼仍存在以下主要缺点，需要进一步改进提高。其主要缺点为：1、废气含硫低，不能制酸，造成硫资源的浪费；2、焦率高，造成能耗高；3、锑锍和粗锑必须做为产品放出，重新返回鼓风炉内，当原料含铁高时，锑锍量大，鼓风炉消化不完，必须破碎进行挥发脱硫，造成生产成本高；4、原料必须压团、干燥，流程长，成本高。另外还原炼锑使用的反射炉，也存在环保效果差、生产效率低、成本高、能耗高、间断作业、炉衬寿命短等缺点。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0-2.0吨赤泥。赤泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60%-65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染，对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
因此，针对现有技术的缺陷，本发明提出一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，向富氧熔池内鼓入富氧空气，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂混合后送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为990-1360℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原。
优选地，所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂的重量比为45-78：15-27：9-20：2-8。
优选地，所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：4-32%，SiO2：1-21%，Al2O3：5-23%，Na2O：0.5-11%，其余为杂质。
优选地，所述的还原剂为煤粉和/或焦粒。
优选地，所述富氧空气从富氧熔池侧部及下部分别鼓入所述富氧熔池内；控制从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为28-45%，温度为1050-1350℃；控制从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为82-90%，温度为在980-1100℃。
优选地，所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂在送入富氧熔池之前先粉碎成粒径为3-30mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池进行熔炼。
优选地，所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂在送入富氧熔池之前先通过制粒机造粒，得到粒径为4-15mm的颗粒再送入富氧熔池进行熔炼。
优选地，所述含有SO2的烟气中，SO2的质量分数为20-28%。
优选地，所述富氧空气从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜鼓入从富氧熔池内。
优选地，所述鼓入富氧熔池的富氧空气流速为120-300 m/s。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明采用富氧侧吹和底吹还原熔池熔炼处理辉锑矿物料，热效率大大提高，能耗大大降低，从熔炼池侧部和底部鼓入富氧空气，辉锑矿物料从投入后，下落过程中使辉锑矿物料熔体被激烈搅动，而且从投入至排出的温度逐渐升高，辉锑矿物料在熔池内被富氧空气上下翻动，经反复氧化吹炼和还原，加速了热交换，加快锑铅渣物料中其他难熔组分的熔化速度，提高生产效率。
2、本发明通过侧吹和底吹产生较为合适SO2烟气浓度进行制酸，制酸后的废弃或废渣进行重新回收利用，减少了环境的污染，还可降低生产成本，具有显著的社会效益和经济效益。
3、本发明采用生产氧化铝的废弃物赤泥和石灰进行造渣，做到赤泥资源的大规模综合利用，减少了赤泥的堆存管理费用，消除了安全以及环境污染的隐患，实现了赤泥变废为宝；其次，氧化铝废弃物赤泥的多元渣系能有效降低渣系熔点，促进石灰溶解，增强化渣能力，提高渣的流动性，以及有效缩短初期渣形成时间，成渣速度快，炉渣含锑低，提高直收率，并有效节约能耗，其社会效益非常巨大。
4、本发明对原料的适应性强，能耗低，锑金属的直收率、回收率高，处理流程短，工艺过程稳定，生产效率高，劳动强度低，生产清洁环保，减少赤泥的环境污染和堆放管理，具有良好的应用前景。
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
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为120 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为28%，温度为1050℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为82%，温度为980℃，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉分别粉碎成粒径为3mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为990℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有20wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉的重量比为45：15：9：2；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：4%，SiO2：1%，Al2O3：5%，Na2O：0.5%，其余为杂质。
实施例2
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为150 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为31%，温度为1000℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为83%，温度为1050℃，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒分别粉碎成粒径为8mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达87%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1055℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有21wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒的重量比为47：17：11：3；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：8%，SiO2：4%，Al2O3：8%，Na2O：2%，其余为杂质。
实施例3
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为180 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为34%，温度为1160℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为84%，温度为1020℃，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉分别粉碎成粒径为14mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1108℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有22wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉的重量比为50：20：13：4；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：12%，SiO2：7%，Al2O3：11%，Na2O：4%，其余为杂质。
实施例4
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为210 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为38%，温度为1200℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为85%，温度为1040℃，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒分别粉碎成粒径为18mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达87%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1160℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有23wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒的重量比为53：22：15：5；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：15%，SiO2：10%，Al2O3：14%，Na2O：5%，其余为杂质。
实施例5
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为230 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为40%，温度为1250℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为86%，温度为1060℃；将辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉混合均匀，通过制粒机造粒得到粒径为4mm的颗粒，然后将颗粒送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达88%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1200℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有24wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉的重量比为56：23：17：6；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：18%，SiO2：13%，Al2O3：17%，Na2O：7%，其余为杂质。
实施例6
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为255 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为42%，温度为1286℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为87%，温度为1070℃；将辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒混合均匀，通过制粒机造粒得到粒径为8mm的颗粒，然后将颗粒送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1250℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有25wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、焦粒的重量比为60：25：18：7；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：25%，SiO2：16%，Al2O3：19%，Na2O：9%，其余为杂质。
实施例7
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为277 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为43%，温度为1324℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为88%，温度为1080℃；将辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉和焦粒的混合物混合均匀，通过制粒机造粒得到粒径为12mm的颗粒，然后将颗粒送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达87%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1315℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有27wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉和焦粒的混合物的重量比为68：26：19：8；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：28%，SiO2：18%，Al2O3：21%，Na2O：10%，其余为杂质。
实施例8
分别从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜的方向及下部鼓入富氧空气，控制富氧空气的流速为300 m/s，从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为45%，温度为1350℃，从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为90%，温度为1110℃；将辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉和焦粒的混合物混合均匀，通过制粒机造粒得到粒径为15mm的颗粒，然后将颗粒送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为1360℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有28wt%SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原；
所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、煤粉和焦粒的混合物的重量比为78：27：20：8；
所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：32%，SiO2：21%，Al2O3：23%，Na2O：11%，其余为杂质。

Claims (10)

1.一种辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：向富氧熔池内鼓入富氧空气，再将辉锑矿物料与氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂混合后送入富氧熔池内进行富氧还原熔炼，得到锑含量达86%的锑氧化物，熔炼时控制熔池内的温度为990-1360℃；回收并分离锑氧化物和废渣；收集从富氧熔池顶部排出的含有SO2的烟气，使烟气经余热回收、净化除尘后送入硫酸车间进行制酸，收集到的烟尘和废渣经制粒后返回富氧熔池进行富氧还原。
2.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂的重量比为45-78：15-27：9-20：2-8。
3.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于，所述的氧化铝废弃物赤泥包括以下重量比的成分：Fe2O3：4-32%，SiO2：1-21%，Al2O3：5-23%，Na2O：0.5-11%，其余为杂质。
4.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述的还原剂为煤粉和/或焦粒。
5.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述富氧空气从富氧熔池侧部及下部分别鼓入所述富氧熔池内；控制从所述富氧熔池侧部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为28-45%，温度为1050-1350℃；控制从所述富氧熔池下部鼓入的富氧空气的氧气体积浓度为82-90%，温度为在980-1100℃。
6.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂在送入富氧熔池之前先粉碎成粒径为3-30mm的颗粒，混合均匀后再送入富氧熔池进行熔炼。
7.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述的辉锑矿物料、氧化铝废弃物赤泥、石灰、还原剂在送入富氧熔池之前先通过制粒机造粒，得到粒径为4-15mm的颗粒再送入富氧熔池进行熔炼。
8.根据权利要求1所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述含有SO2的烟气中，SO2的质量分数为20-28%。
9.根据权利要求5所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述富氧空气从富氧熔池侧部相对于水平方向向上倾斜鼓入从富氧熔池内。
10.根据权利要求5所述的辉锑矿富氧熔池熔炼处理方法，其特征在于：所述鼓入富氧熔池的富氧空气流速为120-300 m/s。
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