CN109487097B - 粗锑精炼除铁的加料装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种粗锑精炼除铁的加料装置及其方法。该加料装置包括加料罐，出料接管，手柄；其中，所述出料接管一端通过加料进出口与加料罐连接，另一端为出口端，所述手柄通过加料罐手柄插口与加料罐连接。本发明还包括粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：（1）先将粗锑熔化，得到粗锑液；（2）将硫磺加入上述加料装置中，然后将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过出料接管搅动粗锑液，并控制除铁温度在650‑900℃，使生成的铁渣浮在锑液表面。本发明的方法除铁效果好，产生的铁渣量少，锑的损失也少，而且铁过程中，对铜和铅也有不同程度的除去效果。

Description

粗锑精炼除铁的加料装置及其方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼中含铁杂质的脱除领域，具体涉及一种粗锑精炼除铁的加料装置及其方法。

背景技术

在锑精炼的生产过程中，要得到合格精锑，必须将粗锑中的杂质分别予以脱出达到标准。由于铁易与锑形成合金，铁在液相时能与锑完全互溶，可组成含铁为1.5%，熔点为628℃的共晶（金属锑的熔点为630.5℃），故这种锑铁共晶难以采用物理方法分离，导致铁是粗锑中常常超标的元素。现行精锑国家标准（GB/T1599-2014）中规定，Sb99.90中的铁≤0.015%，Sb99.70中的铁≤0.020%；Sb99.65中的铁≤0.030%，Sb99.500中的铁≤0.05%。因此，粗锑除铁是粗锑精炼过程中必不可少的工序。

目前，在工业生产中，粗锑除铁通常是向锑液中加入硫化锑精矿（或生锑、硫酸钠、氧化锑）作为除铁剂，并加入碳酸钠作为造渣剂，同时鼓风搅拌锑液以强化铁的氧化。该种方法虽然能够有效除去锑液中的铁杂质，但是存在除铁剂贵，如生锑很贵，或者在除铁过程中带入其他杂质，如硫化锑精矿中含有较多的杂质，需要重新再除其他杂质，或因鼓风过多，造成锑液氧化挥发的损失。另一种除铁方法就是在粗锑中加入磷酸盐或磷酸（如磷酸铵、浓磷酸等），锑液中的铁生产磷酸铁。该种方法除铁效果不错，但是需要除铁剂量多，同时造成锑液损失也多，另外这种除铁渣再回收锑，难度更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种除铁效果好且锑损失少的粗锑精炼除铁的加料装置。

本发明进一步所要解决的技术问题是，提供一种除铁效果高，精炼时间短、除铁过程锑损失少且工艺简单的粗锑精炼除铁的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种粗锑精炼除铁的加料装置，该加料装置包括加料罐，出料接管，手柄；其中，所述出料接管一端通过加料进出口与加料罐连接，另一端为出口端，所述手柄通过加料罐手柄插口与加料罐连接。

在本发明中，粗锑精炼除铁过程中主要热力学化学反应如下：

从上述化学反应式可知，硫磺与铁和锑反应是容易的。在粗锑中，锑的含量是很高的，因此，首先是锑与硫磺反应生成三硫化二锑，然后三硫化二锑与铁反应生成硫化亚铁，化学反应如下：

Sb₂S₃+3Fe=3FeS+2Sb

可见，粗锑液中只要有单质铁存在，就必然与三硫化二锑反应，生成单质锑和硫化亚铁。因此，硫磺的加入需要控制，否则会生产多余的硫化锑浮在锑液表面，造成锑的损失；与此同时，还需要防止硫磺在锑液中的燃烧。

因此，本发明的加料装置通过加料罐、出料接管及手柄的配合设计可控制粗锑精炼过程中硫磺的加入量，不仅达到除铁的目的，减少了锑损失量，而且避免了硫磺的燃烧。

进一步，所述加料罐（1）的容积为10-30L；所述加料进出口（2）的直径为20-50mm；所述出料接管（3）的直径为18-48mm；所述手柄（5）的直径为15-30mm，长度为1500-2000mm，以上加料装置参数的设计可以有效控制粗锑精炼过程中硫磺的加入量，避免了硫磺的燃烧。

进一步，所述加料罐（1）为普通钢材制成，有利于粗锑精炼过程中的硫磺受热均匀，变成气体，避免了硫磺的燃烧。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：

（1）先将粗锑熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑中的含铁量，在上述所述的加料装置中加入硫磺，然后将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液，并控制除铁温度在650-900℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）将生成的铁渣从锑液表面除去，并铸锭。

在本发明中，通过加料装置在粗锑内受热，使得硫磺变成气体，产生一定的蒸气压，喷出加料器，控制了硫磺进入到粗锑液内的量，使之与锑液反应生产三硫化二锑，进而生产硫化亚铁，达到除铁的目的。而且加入硫磺时，通过手柄用力带动出料接管搅动粗锑液，也控制了硫磺进入到粗锑液内的量分布均匀，同时还控制了硫磺变成气态后向上的冲力，避免硫磺离开粗锑液，进入空气中，造成浪费，同时产生污染物。由此可见，本发明的方法除铁效果高，精炼时间短、除铁过程锑损失少且工艺简单。

进一步，步骤（1）中，所述粗锑的含铁量为0.05-1.5%。

进一步，步骤（1）中，所述熔化的条件包括：熔化温度为650℃-900℃。

进一步，步骤（2）中，根据粗锑中铁含量高低，所述硫磺的加入次数为1-5次；其中，每次硫磺加料完毕后，通过出料接管搅动粗锑液20-30min，可控制硫磺变成气态后向上的冲力，避免硫磺离开锑液，进入空气中，造成浪费，同时产生污染物。

进一步，步骤（2）中，所述硫磺的加入量为0.8-1.5 kg/kg铁含量。在本发明中，铁含量指的是粗锑中铁的质量。

进一步，所述硫磺的加料形态为熔化状、粉状或小颗粒。例如，在粗锑液中加入硫磺之前，可以先将硫磺熔化，然后流入到加料装置的加料罐内，也可以直接将粉状或小颗粒的硫磺加入到加料罐内。

进一步，步骤（3）中，所述铁渣从锑液表面除去的温度控制在650-1000℃，优选为700-900℃，以此将铁渣中的锑沉淀下来，易于锑渣分离干净。

进一步，步骤（3）中，步骤（3）中，所述铸锭的温度为650-1000℃，优选为700-900℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）除铁效果好，对于粗锑中含铁较低时，可粗锑中的铁除至10ppm以下；

（2）产生铁渣量少，锑的损失也少，除铁渣带走锑的损失≤2.00%；

（3）在除铁过程中，对铜和铅也有不同程度的除去效果。

附图说明

图1是本发明粗锑精炼除铁的加料装置。

附图标记说明

1-加料罐，2-加料进出口，3-出料接管，4-加料罐手柄插口，5-手柄。

具体实施方式

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，

精锑成分按照GB/T3253的方法测得；

铁渣成分参照GB/T3253的方法测得；

除铁率=（粗锑中铁的质量-精锑中铁的质量）/粗锑中的铁的质量；

除铜率=（粗锑中铜的质量-精锑中铜的质量）/粗锑中铜的质量；

除铅率=粗锑中铅的质量-精锑中铅的质量）/粗锑中铅的质量；

锑的损失率=（粗锑中锑的质量-精锑中锑的质量）/粗锑中锑的质量；

粗锑原料均来源于湖南省锡矿山地区锑冶炼厂，主要成分如下：

粗锑原料A的主要元素组成为：Sb 99.16%、Cu 0.05%、Pb 0.28%、Fe 0.50%、As0.05%；

粗锑原料B的主要元素组成为：Sb 99.56%、Cu 0.07%、Pb 0.18%、Fe 0.05%、As0.05%；

粗锑原料C的主要元素组成为：Sb 98.15%、Cu 0.04%、Pb 0.18%、Fe 1.50%、As0.05%。

试验室使用的除铁剂为分析纯的硫磺，工业除铁剂为工业硫磺。

在没有特别说明的情况下，其它所用原料均采用市售产品。

实施例1

粗锑精炼除铁的加料装置，如图1所示，该加料装置包括加料罐1，出料接管3，手柄5；其中，所述出料接管3一端通过加料进出口2与加料罐1连接，另一端为出口端，所述手柄5通过加料罐手柄插口4与加料罐1连接。

其中，所述加料罐1的容积为20L；所述加料进出口2的直径为30mm；所述出料接管3的直径为25mm；所述手柄5的直径为20mm，长度为2000mm。

其中，所述加料罐1为普通钢材制成。

实施例2

粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：

（1）先将粗锑A300g加入坩埚中，升温到650℃熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑A中的含铁量，在实施例1中的加料装置中一次加入硫磺小颗粒1.2g（按粗锑A中的铁含量的0.8倍量加入），然后将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液30min，并控制除铁温度在650℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）控制温度为800℃将生成的铁渣从锑液表面除去，得到铁渣8.1g，并在温度为800℃条件下铸锭，得到精锑295g。

实施例3

粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：

（1）先将粗锑B400g加入坩埚中，升温到900℃熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑B中的含铁量，在实施例1中的加料装置中一次加入硫磺小颗粒0.3g（按粗锑B中的铁含量的1.5倍量加入），然后将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液20min，并控制除铁温度在900℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）控制温度为700℃将生成的铁渣从锑液表面除去，得到铁渣2.0g，并在温度为700℃条件下铸锭，得到精锑398g。

实施例4

粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：

（1）先将粗锑C10000kg加入10㎡的反射炉中，升温到750℃熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑C中的含铁量，在实施例1中的加料装置中分5次加入硫磺粉末150kg（按粗锑C中的铁含量的1.0倍量加入），每次加料完毕后，将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液30min，并控制除铁温度在800℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）控制温度为900℃将生成的铁渣从锑液表面除去，得到铁渣378kg，并在温度为900℃条件下铸锭，得到精锑9700kg。

实施例5

粗锑精炼除铁的方法，包括以下步骤：

（1）先将粗锑A1000kg加入坩埚中，升温到800℃熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑A中的含铁量，先将硫磺小颗粒4.5kg（按粗锑A中的铁含量的0.9倍量加入）熔化，然后流入到实施例1中的加料装置中，将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液25min，并控制除铁温度在700℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）控制温度为650℃将生成的铁渣从锑液表面除去，得到铁渣27.0kg，并在温度为650℃条件下铸锭，得到精锑985.0kg。

测试例

将实施例2-5中得到的精锑分别进行Sb、Cu、Pb、Fe、As成分的测定，结果见表1所示，铁渣中Sb、Cu、Pb、Fe成分的测定，结果见表2所示，以及对实施例2-5中粗锑原料中除铁率、除铜率、除铅率、锑的损失率的测定，结果见表3所示。

表1

实施例编号	Sb	Cu	Pb	Fe	As
						实施例2	99.75%	0.05%	0.18%	0.01%	0.05%
实施例3	99.77%	0.05%	0.15%	0.0008%	0.05%
						实施例4	99.65%	0.04%	0.17%	0.04%	0.05%
实施例5	99.65%	0.05%	0.17%	0.02%	0.05%
						实施例6	99.67%	0.05%	0.15%	0.006%	0.05%

表2

实施例编号	Sb	Cu	Pb	Fe
					实施例2	39.75%	0.12%	1.97%	18.39%
实施例3	58.00%	4.00%	6.00%	10.00%
					实施例4	39.41%	0.14%	0.40%	38.66%
实施例5	37.89%	0.12%	2.20%	18.02%
					实施例6	50.56%	4.00%	4.98%	8.96%

表3

实施例编号	除铁率	除铜率	除铅率	锑的损失率
					实施例2	98.03%	1.67%	37.2%	1.08%
实施例3	98.41%	28.93%	20.6%	0.29%
					实施例4	97.41%	3.00%	8.5%	1.52%
实施例5	96.06%	1.5%	40.20%	1.01%

通过表3的结果可以看出，采用本发明粗锑精炼除铁工艺除铁，其除铁效果非常显著，而且锑的损失少，同时还对对铜和铅也有不同程度的除去效果。其中，除铁率可达96%以上，对于粗锑中含铁较低时，可将粗锑中的铁除至10ppm以下，除铁过程中，铁渣中的锑损失为≤2.00%。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先将粗锑熔化，得到粗锑液；

（2）依据粗锑中的含铁量，在加料装置中加入硫磺，然后将所述加料装置的出料接管出口端垂直插入粗锑液内部，通过手柄带动出料接管搅动粗锑液，并控制除铁温度在650-900℃，使生成的铁渣浮在锑液表面；

（3）将生成的铁渣从锑液表面除去，并铸锭；

步骤（2）中，所述硫磺的加入次数为1-5次；其中，每次硫磺加入所述加料装置后，通过出料接管搅动粗锑液20-30min；

步骤（2）中，所述硫磺的加入量为0.8-1.5 kg/kg铁含量；所述硫磺的加料形态为熔化状或粉状；

所述加料装置包括加料罐（1），出料接管（3），手柄（5）；其中，所述出料接管（3）一端通过加料进出口（2）与加料罐（1）连接，另一端为出口端，所述手柄（5）通过加料罐手柄插口（4）与加料罐（1）连接；所述加料罐（1）的容积为10-30L；所述加料进出口（2）的直径为20-50mm；所述出料接管（3）的直径为18-48mm；所述手柄（5）的直径为15-30mm，长度为1500-2000mm；所述加料罐（1）为普通钢材制成。

2.根据权利要求1所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述粗锑的含铁量为0.05-1.5%。

3.根据权利要求1所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述熔化的条件包括：熔化温度为650℃-900℃。

4.根据权利要求1所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述铁渣从锑液表面除去的温度控制在650-1000℃。

5.根据权利要求4所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述铁渣从锑液表面除去的温度控制在700-900℃。

6.根据权利要求1所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，步骤（3）中，所述铸锭的温度为650-1000℃。

7.根据权利要求6所述的粗锑精炼除铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，步骤（3）中，所述铸锭的温度为700-900℃。

Images