CN112662894B - 一种锑氧粉生产锑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锑氧粉生产锑的方法,其包括如下步骤:a、向锑氧粉中通入还原气体,加热发生还原反应,将锑氧粉还原为金属锑,得到金属化固态产物;b、将所述步骤a得到的金属化固态产物冶炼,得到粗锑和炉渣。本发明的锑氧粉生产锑的方法,采用气体作为还原剂还原锑氧粉,生产过程中不产生SO2、NOx等有害气体,是一种绿色环保的冶炼方法,并且具有较高的锑直收率。
Description
技术领域
本发明属于锑氧粉冶炼技术领域,具体涉及一种锑氧粉生产锑的方法。
背景技术
锑氧粉为鼓风炉挥发氧化工艺冶炼锑精矿而得到的粉末状物质,是锑精矿生产金属锑过程中的中间产物。目前,通常采用反射炉工艺还原锑氧粉产出锑金属。
火法炼锑的主要处理工艺是“鼓风炉挥发熔炼-锑氧粉反射炉还原”工艺。在反射炉还原熔炼锑氧粉的过程中,配料系统将粗氧化锑粉、还原煤和熔剂按比例配料,然后加入反射炉内,在高温下发生还原反应,产出粗锑。还原熔炼按“加料-还原-扒渣”周期反复进行,粗锑熔体满炉后,扒渣进入精炼阶段,还原熔炼阶段产生的含锑渣(俗称“泡渣”)返回锑鼓风炉处理。
CN105695742A公开了一种锑氧低温还原锑的冶炼方法,将锑氧、还原煤和助熔剂按比例混匀后,助熔剂为碳酸钠、硫酸钠、硼砂或氯化钠中的两种或两种以上的混配物,加热至700~900℃,反应30~120min,锑液倒出铸锭。助熔剂在700~900℃有良好的流动性,同时,在此温度下,三氧化二锑能快速液化,迅速包裹还原煤,由于三氧化二锑为连续相,还原煤中的主要成分碳为分散相,促使三氧化二锑能快速与碳反应。反应完成后,助熔剂与还原渣浮于锑液表面,极大的减少了锑液的氧化挥发;由于助熔剂具有一定的粘性和流动性,通过将助熔剂与还原渣溶解于水,可分离、浓缩、收集助熔剂并重复使用。
CN207391526U公开了一种从锑氧化矿中富集锑的装置,该装置为侧吹富氧挥发装置,相比于底吹和顶吹两种方式,采用侧吹富氧挥发装置进行熔炼时,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,该装置主要是利用氧化锑的升华温度较低,将锑氧化矿在侧吹富氧挥发装置中进行熔炼,得到锑烟气,然后冷却回收。
相关技术中,反射炉工艺虽然操作较简单,但是采用煤作为还原剂和热源,还原煤耗140公斤/(吨·锑),燃料煤耗60公斤/(吨·锑),因此在生产过程中会产生大量SO2、NOx等有害气体,造成环境污染。而且,传统的反射炉工艺,炉渣中锑含量高达到36%~40%,锑直收率仅为70%,生产效率较低。
因此,需要开发一种全新的锑氧粉生产金属锑的方法,以解决反射炉冶炼工艺存在的锑直收率低、环境污染严重等问题。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:目前通常采用反射炉工艺还原锑氧粉生产锑金属。反射炉工艺虽然操作较简单,但是采用煤作为还原剂和热源,还原煤耗140公斤/(吨·锑),燃料煤耗60公斤/(吨·锑),因此在生产过程中产生大量SO2、NOx等有害气体,造成环境污染。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明的实施例提出一种锑氧粉生产锑的方法,采用气体作为还原剂还原锑氧粉,生产过程中不产生SO2、NOx等有害气体,是一种绿色环保的冶炼方法,并且具有较高的锑直收率。
根据本发明实施例的一种锑氧粉生产锑的方法,其包括如下步骤:
a、向锑氧粉中通入还原气体,加热发生还原反应,将锑氧粉还原为金属锑,得到金属化固态产物;
b、将所述步骤a得到的金属化固态产物冶炼,得到粗锑和炉渣。
根据本发明实施例的具有的独立权利要求带来的优点和技术效果,1、本发明实施例中采用还原气体为还原剂,对锑氧粉进行还原得到金属锑,还原冶炼温度低,而且还原气体为清洁能源,在冶炼的过程中不产生污染环境的有害气体,环境友好,避免了采用还原煤做还原剂时SO2、NOx等有害气体的产生;2、本发明实施例的方法,工艺简单,易于操作,锑直收率可以达到80%以上,高于现有反射炉工艺水平。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原气体为H2、CO、H2与惰性气体的混合气体或CO与惰性气体的混合气体。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原气体流量为20~500Nm3/min·t锑氧粉。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原反应温度为400-600℃,和/或,所述还原反应时间为30-180min。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述锑氧粉和氢气在流化床反应器或粉体气体还原炉内完成还原反应。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述锑氧粉和氢气在锑氧粉生产金属锑的装置中完成还原反应,该装置包括本体,所述本体内部设置原料输送机,所述本体顶部设置进料口,底部设置出料口,所述进料口位于所述输送机一端的上方,所述出料口位于所述输送机另一端的下方,所述本体内设置加热棒,所述本体底部设置还原气体进口,顶部设置出气口。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述原料输送机为皮带传送机,所述皮带传送机的传送带上设置若干孔状结构。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述加热棒设置在所述本体侧壁内部;和/或,所述本体底部设置至少两个还原气体进口。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤b中,所述冶炼温度为1000-1100℃;和/或,所述冶炼时间为30-180min。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤b中,所述金属化固态产物在电加热炉或电磁加热炉内冶炼。
附图说明
图1是本发明实施例的锑氧粉生产锑的工艺流程图;
图2是本发明实施例中锑氧粉生产金属锑的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其包括如下步骤:
a、向锑氧粉中通入还原气体,加热发生还原反应,将锑氧粉还原为金属锑,得到金属化固态产物;
b、将所述步骤a得到的金属化固态产物冶炼,得到粗锑和炉渣。
根据本发明实施例的具有的独立权利要求带来的优点和技术效果,1、本发明实施例中采用还原气体为还原剂,对锑氧粉进行还原得到金属锑,还原冶炼温度低,而且还原气体为清洁能源,在冶炼的过程中不产生污染环境的有害气体,环境友好,避免了采用还原煤做还原剂时SO2、NOx等有害气体的产生;2、本发明实施例的方法,工艺简单,易于操作,锑直收率可以达到80%以上,高于现有反射炉工艺水平。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原气体为H2、CO、H2与惰性气体的混合气体或CO与惰性气体的混合气体,优选地,惰性气体为氮气、氩气、氦气等。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原气体流量为20~500Nm3/min·t锑氧粉,优选地,当还原气体采用H2与惰性气体的混合气体或CO与惰性气体的混合气体时,H2或CO流量为200~300Nm3/min·t锑氧粉,惰性气体流量为20~100Nm3/min·t锑氧粉。
在锑氧粉还原过程中,Sb2O3与还原气体发生还原反应,Sb2O3与H2还原反应如式(1)-(3)所示。
Sb2O3(s)+3H2=2Sb(s)+3H2O (1)
Sb2O3(s)+3H2=2Sb(l)+3H2O (2)
Sb2O3(l)+3H2=2Sb(l)+3H2O (3)
Sb2O3与CO还原反应如式(4)-(6)所示。
Sb2O3(s)+3CO=2Sb(s)+3CO2 (4)
Sb2O3(s)+3CO=2Sb(l)+3CO2 (5)
Sb2O3(l)+3CO=2Sb(l)+3CO2 (6)
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,所述还原反应温度为400-600℃,所述还原反应时间为30-180min。本发明实施例中,优选了还原反应的温度,当温度低于400℃时,还原反应进展缓慢,生产效率低,当还原反应温度高于600℃时,锑氧粉容易由固态变为液态或气体,阻碍还原反应的进行,使锑直收率降低。本发明实施例中采用了还原气体作为还原剂,显著降低了锑氧粉的还原冶炼温度。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤a中,对锑氧粉和氢气发生还原反应的装置没有特别限制,优选地,在冶金炉内完成还原反应,进一步优选地,所述冶金炉为流化床反应器或粉体气体还原炉。
更优选地,锑氧粉和氢气在锑氧粉生产金属锑的装置中完成还原反应,如图2所示,该装置包括本体1,本体1内部设置原料输送机2,本体1顶部设置进料口3,底部设置出料口9,进料口3位于原料输送机2一端的上方,出料口9位于原料输送机1另一端的下方,本体1内设置加热棒4,本体1的底部设置还原气体进口8,顶部设置出气口5。本体1底部设置支撑结构10,用于支撑该锑氧粉生产金属锑的装置。优选地,原料输送机2为皮带传送机,原料输送机2通过支架7与本体1连接,优选地,皮带传送机的传送带上设置若干孔状结构,进一步优选地,所述孔状结构的孔径小于原料球团的粒径,更进一步优选地,所述孔状结构的孔径为0.1-0.9cm。本发明实施例中在皮带传送机的传送带上设置孔状结构,有利于锑氧粉原料球团的稳定输送。优选地,加热棒4设置在本体1的侧壁6内部,进一步优选地,可以在侧壁6内部均匀设置多个加热棒4,通过电加热的方式加热本体,为锑氧粉还原冶炼供热。优选地,本体1底部设置至少两个还原气体进口8,还原气体通过装置底部的多个还原气体进口进入装置内还原锑氧粉而生产金属锑。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤b中,所述冶炼温度为1000-1100℃,所述冶炼时间为30-180min。本发明实施例中,优选了冶炼温度,当冶炼温度低于1000℃时,炉渣不易与锑金属分离,当冶炼温度高于1100℃时,金属锑挥发量增加,造成锑直收率下降。
根据本发明实施例的锑氧粉生产锑的方法,其中,所述步骤b中,对所述金属化固态产物进行冶炼的装置没有特别限制,只要能够完成冶炼的加热装置均可以实现,优选地,在电加热炉或电磁加热炉内完成冶炼。
下面结合实施例和附图详细描述本发明。
本发明下述实施例中所使用的锑氧粉来自锡矿山闪星锑业有限责任公司锑冶炼厂鼓风炉车间。
表1
物料名称 | C | Sb | S | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | SiO<sub>2</sub> | CaO | FeO | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | MgO |
锑氧粉 | - | 81.26 | 0.25 | - | 2.26 | 0.050 | 0.02 | 0.58 | 0.11 |
实施例1
称取100kg锑氧粉,将其加入流化床反应器中,然后通入高纯H2,流量为30m3/min,将流化床反应器内温度提升至550℃,冶炼40min后,得到包括金属锑和炉渣等物料的金属化固体产物。将金属化固体产物送入电加热炉中,加热至1000℃冶炼,冶炼时间为30min,得到粗锑和炉渣。
本发明实施例得到的粗锑含锑98.83%(质量),锑直收率为82.15%;锑渣中含锑11.65%(质量)。
实施例2
称取50kg锑氧粉,将其加入粉体气体还原炉中,然后通入高纯CO,流量为10m3/min,将还原炉内温度提升至570℃,冶炼50min后,得到包括金属锑和炉渣等物料的金属化固体产物。将金属化固体产物送入电磁加热炉中,加热至1100℃冶炼,冶炼时间为30min,得到粗锑和炉渣。
本发明实施例得到的粗锑含锑98.29%(质量),锑直收率81.04%;锑渣含锑11.92%(质量)。
实施例3
称取100kg锑氧粉,将其加入流化床反应器中,然后通入H2和惰性气体,其中,CO的流量为25m3/min,惰性气体的流量为5m3/min,将还原炉内温度提升至500℃,冶炼60min后,得到包括金属锑和炉渣等物料的金属化固体产物。将金属化固体产物送入电磁加热炉中,加热至1060℃冶炼,冶炼时间为30min,得到粗锑和炉渣。
本发明实施例得到的粗锑含锑98.21%(质量),锑直收率80.97%;锑渣含锑11.86%(质量)。
实施例4
称取100kg锑氧粉,将其造球,制成球团原料。如图2所示,开启锑氧粉生产金属锑的装置,加热到500℃,通过还原气体进口8通入氮气,使炉内其它气体通过出气口5逸出装置外,5分钟后,通过还原气体进口8通入氢气,流量为30Nm3/min,之后将球团原料通过进料口3加入锑氧粉生产金属锑的装置中,加入到装置中的球团原料落在原料输送机2上,原料传送机2输送原料的过程中,发生锑氧粉的还原反应,在原料输送机2运行至末端时,球团原料被完全还原,待原料输送机2将物料输送至出料口9时,物料自动从出料口9落下。该物料为包括金属锑和炉渣等物料的金属化固体产物。将金属化固体产物送入电磁加热炉中,加热至1020℃冶炼,冶炼时间为30min,得到粗锑和炉渣。
本发明实施例得到的粗锑含锑98.71%(质量),锑直收率82%;锑渣含锑11.73%(质量)。
对比例1
与实施例1的方法相同,不同之处在于还原炉内的温度不同,对比例1中,还原炉内温度为700℃。
对比例1得到的粗锑含锑97.11%(质量),锑直收率为73.21%;锑渣中含锑19.52%(质量)。
对比例2
与实施例1的方法相同,不同之处在于还原炉内的温度不同,对比例1中,还原炉内温度为300℃,还原冶炼时间为210min。
对比例2得到的粗锑含锑98.21%(质量),锑直收率为81.32%;锑渣中含锑11.72%(质量)。
对比例3
与实施例1的方法相同,不同之处在于电加热炉的温度不同,对比例1中,电加热炉的冶炼温度为900℃。
对比例3得到的粗锑含锑96.31%(质量),锑直收率为73.52%;锑渣中含锑26.32%(质量)。
对比例4
与实施例1的方法相同,不同之处在于电加热炉的温度不同,对比例1中,电加热炉的冶炼温度为1200℃。
对比例4得到的粗锑含锑98.77%(质量),锑直收率为78.65%;锑渣中含锑11.91%(质量)。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种锑氧粉生产锑的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、向锑氧粉中通入还原气体,所述还原气体流量为20~500Nm3/min·t锑氧粉,加热发生还原反应,所述还原反应时间为30-180min,将锑氧粉还原为金属锑,得到金属化固态产物;所述锑氧粉和氢气在锑氧粉生产金属锑的装置中完成还原反应,该装置包括本体,所述本体内部设置原料输送机,所述本体顶部设置进料口,底部设置出料口,所述进料口位于所述输送机一端的上方,所述出料口位于所述输送机另一端的下方,所述本体内设置加热棒,所述本体底部设置还原气体进口,顶部设置出气口;所述原料输送机为皮带传送机,所述皮带传送机的传送带上设置若干孔状结构;
b、将所述步骤a得到的金属化固态产物冶炼,所述冶炼温度为1000-1100℃,所述冶炼时间为30min,得到粗锑和炉渣;所述金属化固态产物在电加热炉或电磁加热炉内冶炼。
2.根据权利要求1所述的锑氧粉生产锑的方法,其特征在于,所述步骤a中,所述还原气体为H2、CO、H2与惰性气体的混合气体或CO与惰性气体的混合气体。
3.根据权利要求1所述的锑氧粉生产锑的方法,其特征在于,所述步骤a中,所述还原反应温度为400-600℃。
4.根据权利要求1所述的锑氧粉生产锑的方法,其特征在于,所述加热棒设置在所述本体侧壁内部;和/或,所述本体底部设置至少两个还原气体进口。
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