CN108823432A

CN108823432A - 一种在低温熔盐中淀粉还原氧化锑的方法

Info

Publication number: CN108823432A
Application number: CN201810770666.3A
Authority: CN
Inventors: 刘伟锋; 唐攒浪; 刘亮强; 谢博毅; 陈霖; 张杜超; 杨天足
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2018-11-16

Abstract

一种在低温熔盐中淀粉还原氧化锑的方法，氧化锑与淀粉混合制粒并烘干后在低温熔盐中还原熔炼产出金属锑，主要包括混合制粒干燥，低温熔盐制备和低温熔盐还原三个过程。本发明的实质是在低温熔盐中用淀粉还原氧化锑，大幅度降低了还原熔炼的能耗，还原熔炼温度降低至600～750℃；同时将氧化锑与淀粉混合制粒并烘干后加入低温熔盐，有效防止了淀粉的燃烧损失，大幅度提高了淀粉的利用效率。

Description

一种在低温熔盐中淀粉还原氧化锑的方法

技术领域

本发明涉及有色冶金领域中锑冶金过程，特别是在低温熔盐中还原氧化锑的火法冶金方法。

背景技术

锑是一种性脆、且导电性和导热性不佳的银白色有色金属，主要用于合金、军事工业、阻燃剂和玻璃等行业。我国是世界上锑产量最大的国家，2010年全世界的锑产量为16.7万吨，而中国2010年的锑产量达到15.0万吨，占世界锑产量的89%以上，我国在锑资源和生产上均具有不可取代的优势。锑冶炼的矿产原料主要有辉锑矿、锑金矿和脆硫铅锑矿等，同时，铜和铅等重金属冶炼工艺过程产出的含锑烟灰是重要的锑二次物料，大约每生产10万吨铅会产出500吨锑金属量。据统计，2010年锑产量中辉锑矿、锑金矿、脆硫铅锑矿和含锑烟灰提供的比例分别为52%、15%、25%和8%。

辉锑矿和锑金矿通常是采用鼓风炉挥发熔炼，使大部分锑挥发并形成锑氧化物，俗称锑氧，锑氧在反射炉中还原熔炼和氧化精炼产出精锑。脆硫铅锑矿是一种价值高但综合回收难度大的复杂硫化矿物，其分子式是Pb₄FeSb₆S₁₄（2PbS·Sb₂S₃），其中硫化锑和硫化铅矿形成固熔体，单独使用物理选矿方法不能将铅和锑分离，必须通过冶金过程才能分离该矿物中的铅和锑。脆硫铅锑矿的处理方法可以分为火法和湿法两大类，火法处理方法是采用焙烧-烧结-鼓风炉还原熔炼工艺，而湿法主要有新氯化浸出法和硫化钠浸出法，目前应用最多的是火法生产工艺。火法工艺是脆硫铅锑矿经过沸腾焙烧脱硫，焙砂与熔剂混合后烧结，烧结块在鼓风炉还原熔炼产出铅锑合金，铅锑合金需要经过二次还原熔炼和二次吹炼才能产出合格锑白。含锑烟灰是重有色金属铅冶炼过程的副产物，铅精矿中在底吹炉或侧吹炉中进行富氧氧化熔炼和还原熔炼过程，锑富集进入粗铅，粗铅电解过程中锑又全部进入铅阳极泥，铅阳极泥在反射炉或富氧底吹炉中进行还原熔炼过程产出的含锑烟灰是提取锑的重要原料，主要含有Sb、Pb、Bi、Cu、As和Ag等金属。含锑烟灰处理的火法工艺是在反射炉中熔炼产出铅锑合金，然后经过多次挥发和还原熔炼产出合格锑白。

无论以何种锑原料为处理对象，最终都需要将含锑化合物熔炼产出金属锑，目前工业应用最多的都是在反射炉中还原熔炼，即将锑氧与还原粉煤混合后加入到反射炉内，采用燃烧粉煤或重油方式加热，实现锑的还原熔炼。由于使用还原粉煤作为还原剂，带来两方面问题：一方面是熔炼温度高，为了使还原煤中的造渣组分顺利造渣，需要将熔炼温度保持1100～1200℃之间；另一方面是锑挥发损失严重，高温下锑挥发氧化损失严重，加料过程抽风带走和挥发两个阶段带来的锑挥发损失达到35～50%之间，所以通常锑的直收率较低，大大降低了生产效率，这些问题一直困扰着生产企业。

虽然专利ZL201610501989.3提出了含锑化合物低温还原熔炼的方法（刘伟锋等.一种含锑化合物低温还原熔炼的方法, ZL201610501989.3, 授权日: 2017-12-01.），即含锑化合物与淀粉混合后还原熔炼得到金属锑，采用淀粉还原可以将还原熔炼温度降低至800～850℃，但是仍然存在还原温度高、试剂消耗量大和锑挥发严重的缺点，基于此我们提出在低温熔盐中采用淀粉将氧化锑还原为金属锑的方法。

发明内容

为了克服传统氧化锑还原熔炼方法的不足，本发明提供一种在低温熔盐中采用淀粉将氧化锑还原为金属锑，且能耗低和环境污染小的火法冶金方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：氧化锑与淀粉混合制粒并烘干后在低温熔盐中还原熔炼产出金属锑，首先，将将碳酸钠、氧化硼和氧化锑充分混合后升温熔化制备低温熔盐，其次，将氧化锑与淀粉混合制粒后烘干，最后将成品粒料加入低温熔盐中还原熔炼产出金属锑。本技术方案的实质是在低温熔盐中用淀粉还原氧化锑，不仅有效降低了还原熔炼的温度，而且防止了高温挥发并改善了操作环境，实现了清洁炼锑的目的。

具体的工艺过程和参数如下：

1、混合制粒干燥

将氧化锑与淀粉混合后制粒并烘干；将氧化锑与淀粉按质量比18～25/1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为5～30r/min，副轴搅拌速度为30～120r/min，保持混合时间30～120min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，要求粒料粒度控制在5～15mm，粒料再在温度110～120℃干燥后的成品粒料备用；

2、低温熔盐制备

将碳酸钠、氧化硼和氧化锑充分混合后熔化；将氧化锑与碳酸钠和氧化硼混合，要求控制Na₂O/Sb₂O₃质量比和B₂O₃/Sb₂O₃质量比分别为2～8/1和2～8/1，将上述混合物料加入到不锈钢坩埚中，加热升高温度至600～750℃熔化，保证搅拌速度为1～20r/min继续反应30～90min，该低温熔盐制备完成后继续保温备用；

3、低温熔盐还原

将成品粒料加入到上述低温熔盐中还原产出金属锑；将成品粒料持续加入到上述低温熔盐中，控制低温熔盐温度为600～750℃和搅拌速度为15～60r/min，液态金属锑连续排出熔炼锅后浇铸成锑锭，低温熔盐继续使用。

所述的碳酸钠和氧化硼均为工业级试剂。

所述的淀粉是小麦、玉米、大米、红薯和土豆农作物淀粉中的一种或多种。

本发明适用于处理氧化锑，其中Sb₂O₃以重量百分比计大于98.0%以上。还可以用于处理氧化铋的低温还原，其中Bi₂O₃以质量百分比计大于98.0%以上。

本发明与传统的氧化锑还原方法比较，有以下优点：1、本发明提出了一种氧化锑还原用的低温熔盐，淀粉还原氧化锑的还原熔炼温度降低至600～750℃，大大降低了氧化锑低温还原熔炼的能耗；2、本发明提出将氧化锑与淀粉混合制粒并烘干后加入低温熔盐，有效防止了淀粉的燃烧损失，大幅度提高了淀粉的利用效率；3、本发明具有工艺过程操作简单、技术指标稳定、劳动强度小和生产成本低等优点。

附图说明

图1：本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

氧化锑中Sb₂O₃以重量百分比计为98.50%，所使用的淀粉为小麦淀粉，碳酸钠和氧化硼均为工业级试剂。将氧化锑与淀粉按质量比20/1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为20r/min，副轴搅拌速度为60r/min，保持混合时间60min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，要求粒料粒度控制在8～10mm，粒料再在温度115℃干燥后的成品粒料备用；将氧化锑与碳酸钠和氧化硼混合，要求控制Na₂O/Sb₂O₃质量比和B₂O₃/Sb₂O₃质量比分别为5/1和6/1，将上述混合物料加入到不锈钢坩埚中，加热升高温度至720℃熔化，保证搅拌速度为10r/min继续反应60min，该低温熔盐制备完成后继续保温备用；将上述成品粒料持续加入到上述低温熔盐中，控制低温熔盐温度为700℃和搅拌速度为30r/min，液态金属锑连续排出熔炼锅后浇铸成锑锭，锑的直收率达到97.20%，低温熔盐继续使用。

Claims

1.一种在低温熔盐中淀粉还原氧化锑的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）混合制粒干燥

将氧化锑与淀粉按质量比18～25：1混合后加入到锥形搅拌混合罐，控制主轴搅拌速度为5～30r/min，副轴搅拌速度为30～120r/min，保持混合时间30～120min后将混合物料加入到圆盘制粒机中制粒，粒料粒度控制在5～15mm，粒料再在温度110～120℃干燥后的成品粒料备用；

（2）低温熔盐制备

将氧化锑与碳酸钠和氧化硼混合，控制Na₂O/Sb₂O₃质量比和B₂O₃/Sb₂O₃质量比分别为2～8：1和2～8：1，将上述混合物料加入到不锈钢坩埚中，加热升高温度至600～750℃熔化，保证搅拌速度为1～20r/min继续反应30～90min，低温熔盐制备完成后继续保温备用；

（3）低温熔盐还原

将成品粒料持续加入到上述低温熔盐中，控制低温熔盐温度为600～750℃和搅拌速度为15～60r/min，液态金属锑连续排出熔炼锅后浇铸成锑锭，低温熔盐继续使用。