（有色金属冶金专业论文）铅、锑还原造锍熔炼新方法研究.pdf

的小型试验中，铅和锑的直收率分别达到了7 8 2 4 和9 0 4 3 。在砷 碱渣与脆硫铅锑矿精矿混合熔炼的小型试验中，砷与大量的锑、铅和 铁形成黄渣，造成金属直收率大幅降低。烧渣加入量为理论量的7 0 时，金属直收率最高：s b6 1 4 2 ，p b 5 2 ，9 3 。 首次用短回转窑( 1 4 2 o m ) 作为脆硫铅锑精矿和碱渣、锑酸钠 渣还原造锍熔练半工业试验的设备与反射炉比较，短回转窑具有热效 率高，熔炼强度大的优点。短回转窑熔炼试验取得了较好结果：熔炼 能力为反射炉的6 倍以上。铅和锑的直收率分别6 3 5 0 及8 8 0 2 ， 固硫率在9 5 以 1 5 ，银为3 0 提出了湿氧 程动力学分析表 控制。因此，元素硫的转化率最高也只有7 9 。1 4 。在8 0 0 及2 h 的 条件下氧化焙烧，铁锍完全氧化成氧化铁和二氧化硫，而铅、锑的挥 发率低，银不挥发，都留于氧化铁渣中，便于返回利用。因此，焙烧制 酸法是有希望用于工业生产的铁锍处理方法。y 本文提出和研究开发的铅、锑、铋的还原造锍熔炼新方法处理这 些金属硫化矿精矿时不产生低浓度二氧化硫烟气，同时又能顺便处理 硫酸工业产生的黄铁矿烧渣及铅锑碱性精炼过程产生的锑酸钠渣和 碱渣，这对环境污染的治理以及烧渣中黄金和碱性精炼渣中铅锑的回 收具有重要意义。这种冶炼方法已申请了国家发明专利( 申请 号：0 0 1 1 3 2 8 4 9 ) ，并与三家单位开展了共同开发该专利( 申请) 技术的合 作。 、 、，、一、 关键词：还原造锍熔炼，无污染冶金，硫化铅矿，脆硫铅锑矿，铁毓 i i a b s t r a c t i no u rc o u n t r y , t h el o wc o n c e n t r a t i o no f s u l f u rd i o x i d es m o k e ，w h i c h p r o d u c e di nt h es m e l t i n go f l e a da n da n t i m o n ys u l f i d e sc o n c e n t r a t e s ，i s h a r dt om a k ea c i d ，a n di tc a u s e ds e r i o u se n v i r o n m e n tp o l l u t i o n i nt h e t h e s i s an e ws m e l t i n gp r o c e s so fl e a d ，a n t i m o n y ，a n db i s m u t hs u l f i d e s c o n c e n t r a t e sw i t hf r e es u l f u rd i o x i d e - - r e d u c i n g - m a t t i n gs m e l t i n gb yu s e o f p y r i t ec i n d e r a saf i x e ds u l f u r a g e n t h a sb e e n p r o p o s e d i n t h ep r o c e s s ， t h em a t t i n gr e a c t i o n ss h o u l do c c u ri ns 仃o n gr e d u c i n ga t m o s p h e r e t h e p r i n c i p l e a n dt e c h n i c so ft 1 1 i s p r o c e s s f o r s m e l t i n g l e a ds u l f i d ea n d j a m e s o n i t ec o n c e n t r a t e sa n dt h e t r e a t i n g f e r r o u sm a t t eh a sb e e n r e s e a r c h e d ，a n ds o m e v a l u a b l ec o n c l u s i o n si so b t a i n e d t h et h e r m o d y n a m i cc a l c u l a t i o no fr e d u c i n g m a t t i n gr e a c t i o n sw i t l l f e r r i co x i d ea saf i x e ds u l f u ra g e n th a sb e e nd o n e i ti sf i r s t l yf o u n dt h a t t h e r e d u c i n g - m a t t i n g r e a c t i o n so fl e a d s u l f i d e ，a n t i m o n ys u l f i d e ， j a m e s o n i t e ，a n db i s m u t hs u l f i d ea r ef e a s i b l e ，b u ti si n f e a s i b l ef o rz i n c s u l f i d e t ob eb a s e do nj i e m u nm o d e lt h ef o r m u l af o rc a l c u l a t i n g d i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n t so fi m p u r i t ye l e m e n t sb e t w e e nm e t a l sp h a s ea n d 1 f e r r o u sm a t t ep h a s ew a sg o t ：d = 二 一，a n dt h ec a l c u l a t e dr e s u l t sa r e 一 一 略k ” m e tw i t he x p e r i m e n t a ld a t a t h es o l u b i l i t yo fl e a di nt h es y s t e mo f f e s n a 2 sw a sd e t e r m i n e da tt e m p e r a t u r eo f1 3 7 3 ka n d1 4 7 3 k i ti s i m p o r t a n tf o rc o n t r o l l i n gc o n t e n to f l c a di nt h ef e r r o u sm a t t e i nt h e e x p e r i m e n t s o ft h en e wp r o c e s s s m e l t i n gw i t hl e a da n d a n t i m o n y s u l f i d ec o n c e n t r a t e sw i t h o u ts u l f u rd i o x i d e ，p y r i t ec i n d e rr i c hi n f e r r i co x i d ew a sf i r s t l yu s e df o raf i x e ds u l f u ra g e n ti ns t e a do f p u r i t y f e r r i co x i d e a n dw h i c hi s i m p o r t a n t f o r s o l v i n gp r o b l e m s o nt h e p o l l u t i o no fl o wc o n c e n t r a t i o no fs u l f i j rd i o x i d es m o k ea n dr e c o v e r yo f g o l di n t h ep y r i t ec i n d e rc o n t a i n i n gg o l da n dd e c r e a s e st h ec o s to ft h e p r o c e s s ，s o t h a ti t si n d u s t r i a la p p l i c a t i o nb e c o m e sf e a s i b l e i nt h ee x p e r i m e n to ft h er e d u c i n g m a t t i n g s m e l t i n go f1 e a ds u l f i d e c o n c e n t r a t e st h ei n f l u e n c eo ft h et e c h n i c sc o n d i t i o n ss u c ha s s m e l t i n g t i m ea n dt e m p e r a t u r e t h ea d d i t i o no f p y r i t ec i n d e ra n da d d i t i v eo nt h e r e d u c i n g m a t t i n gs m e l t i n gi sn o t a b l e u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o no ft h e t a b l ee x p e r i m e n t s ，t h ed i r e c tr e c o v e r yo fl c a da n ds i l v e rl s h i g h e rt h a n 8 8 a n d7 0 ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h er a t i oo fs u l 如rf i x e di s h i g h e rt h a n 9 6 t h ep i l o tt e s to ft h en e w p r o c e s sw a sc o n d u c t e di nar e v e r b e r a t o r f u m a c ew i t ha r e ao f1m i nt h ec a s eo f t h e s m e l t i n g s c a l e b e i n g e n l a r g e d12 0 0f a c t o r st h en e wp r o c e s si sa l s of e a s i b l e ag o o dr e s u l to f t h ee x p e n m e n tw a sa b t a i n e dt h a tt h ed i r e c ta n ds u m r e c o v e r yo fl c a di s 8 7 13 a n d9 6 4 4 ，r e s p e c t i v e l y , t h er a t i oo fs u l f u r f i x e di sm o r et h a n 9 6 a n dt h ec o n t e n to fs u l f u rd i o x i d ei nd u s ts m o k ei s l o w e rt h a nt h e i i i c o u n t r ys t a n d a r d t h ec o n t e n to fc o p p e ra n d z l n ci nr u d el c a di sl o w e r t h a no 0 5 ，s ot h er u d el e a dc a r lb ed i r e c t l ye l e c t r o l y t e df o rr e f i n i n g b u t r e v e r b e r a t o rf u r n a c eh a st h ed i s a d v a n t a g eo f1 0 w e rh e a te f f i c i e n c ya n d p r o d u c t i v i t ya n d i ti si n f e a s i b l ef o rt h i sp r o c e s s i nt h e e x p e r i m e n t so f t h er e d u c i n g m a t t i gs m e l t i n go nj a m e s o n i t e c o n c e n t r a t e ，s o d i u ma n t i m o n a t es l a go r a l k a l is l a gc o n t a i n m ga r s e n i cw a s f i r s t l yu s e d a sa d d i t i v ei n s t e a do f s o d aa n ds o d i u ms u l f a t e ，t h a tj sn o t o n l y d e c r e a s e dt h ec o s to ft h ep r o c e s s ，b u ta l s oh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ef o r t r e a t i n ga l k a l is l a gp r o d u c e d i na l k a l ir e f i n i n go f r u d el e a d ，r u d ea n t i m o n y a n dt h e i ra l l o y i nt l l et a b l ee x p e r i m e n tu s i n gs o d aa n ds o d i u n ls u l f a t ea s a d d i t i v e ，t h e d i r e c t r e c o v e r y o f l c a d , a n t i m o n y ，a n d s i l v e ri s 6 8 5 0 ，8 3 2 6 ，a n d 7 0 ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h es u mr e c o v e r yo fm e t a l s a n dt h er a t i oo fs u l f u rf i x e di sm o r et h a n9 5 a n d 9 6 r e s p e c t i v e l y i n t h e e x p e r i m e n tu s i n gs o d i u ma n t i m o n i t es l a g a s a d d i t i v e ，t h ed i r e c t r e c o v e r yr a t i oo f l e a da n d a n t i m o n y i s7 8 2 4 a n d 9 0 4 3 r e s p e c t i v e l y i nt h e e x p e r i m e n tu s i n g a l k a l i s l a gc o n t a i n i n g a r s e n i ca s a d d i t i v e ， a r s e n i cr e a c t e dw i t ha n t i m o n ya n di r o nt op r o d u c ea g r e a ta m o u n to fs l a g c o n t a i n i n ga s ，f e ，s ba n dp b ，t h e r e b y , t h er e c o v e r yo fm e t a l sd e c r e a s e d g r e a t l y i nt h ec a s eo fa d d i t i o np y r i t ec i n d e rb e i n g7 0 o ft h et h e o r y a m o u n tt h em o s t h i g l ld i r e c tr e c o v e r yo f1 e a da n da n t i m o n yi s5 2 9 3 a n d 6 1 4 2 ，r e s p e c t i v e l y t h er o t a t o r ys t o v ew i t hs i z eo f 中1 4 x 2 0 mw a sf i r s t l yu s e di nt h e p i l o t t e s to ft h er e d u c i n g m a t t i gs m e l t i n go nj a m e s o n i t ec o n c e n t r a t eu s i n g a l k a l i s l a gc o n t a i n i n g a r s e n i co rs o d i u ma n t i m o n i t e s l a ga sa d d i t i v e h i 曲e rh e a te f f i c i e n c ya n dp r o d u c t i v i t yi sg r e a ta d v a n t a g eo fr o t a t o r y s t o v ei nc o m p a r i s i o nw i t hr e v e r b e r a t o rf u r n a c e t h es m e l t i n ge x p e r i m e n ti nt h e r o t a t o r ys t o v eh a sg e tag o o dr e s u l t w h i c ht h ed i r e c tr e c o v e r yo fl e a da n da n t i m o n yi s6 3 5 0 a n d8 8 0 2 r e s p e c t i v e l y , t h e r a t i oo fs u l f u rf i x e di s h i g h e r t h a n9 5 a n di t s p r o d u c t i v i t yi sh i 曲e r t h a l l6t i m e so ft h a to fr e v e r b e r a t o rf u r n a c ef o rt h e s m e l t i n gp r o c e s s b u t t h ed i s t r i b u t ep r o p o r t i o no fl e a da n ds i l v e ri nf e r r o u s m a t t ei sh i 。g h e ra sl5 a n d 3 0 。r e s p e c t i v e l y s oh o wr e c o v e r yl c a da n d s i l v e ri nf e r r o u sm a t t e e c o n o m i c a l l y a n d e f f e c t i v e l yi st h ek e yp r o b l e m o f t h i sn e w s m e l t i n gp r o c e s s i no r d e rt or e c o v e r yl e a da n ds i l v e ri nf e r r o u sm a t t e t w om e t h o d sf o r t r e a t i n gf e r r o u sm a t t eh a sb e e np r o p o s e d o n ei sw e to x i d a t i o np r o c e s s t h eo t h e ri s r o a s t - m a k i n g a c i d p r o c e s s t h ek i n e t i c sa n a l y s i s o fw e t o x i d a t i o ns h o w st h a t l er e a c t i o no fw e to x i d a t i o n i sc o n t r o l l e d b y d i f f u s i o no fr e a c t i v e s p e c i e st h r o u g hs u i 向rf i l mf o r m e d c o n s e q u e n t l y , t h em o s to x j i d a t i o nr a t i oo ff e r r o u ss u l f i d ei 1 1 f e r r o u sm a t t ei n t oe l e m e n t s u i m ri s7 9 i 4 t h ef e r r o u sm a t t eh a sb e e nt o t a l l yo x i d e di n t o f e r r i c o x i d ea n ds u l f u rd i o x i d ea t8 0 0 a n df o r2 h o u r s t h ev o l a t i l i z a t i o n r a t i oo fl e a da n d a n t i m o n yi sv e r yl o w , a n d 出ev o l a t i l i z a t i o no fs i l v e ri s n e g l i g i b l e t h e y a r er e m a i n e di nt h ef e r r i co x i d ec i n d e rt ob e e a s i l y r e c o v e r y , s ot h er o a s t m a k i n ga c i dp r o c e s si sf e a s i b l ef o rt r e a t i n gf e r r o u s m a t t e t h en e w p r o c e s sp r o p o s e da n d r e s e a r c h e di nt h et h e s i si si m p o r t a n tf o r s o l v i n gp r o b l e m s o ne n v i r o n m e n tp o l l u t i o no fi o wc o n c e n t r a t i o no f s u l f u rd i o x i d es m o k ep r o d u c e di nt h ep r o c e s sf o rt r e a t i n gi c a ds u l f i d e a n t i m o n ys u l f i d e ，j a m e s o n i t e ，a n db i s m u t hs u l f i d ec o n c e n t r a t e s 。p y r i t e c i n d e r , s o d i u ma n t i m o n a t es l a g ，a n da l k a l is l a ga n do nr e c o v e r yg o l di n t h ep y r i t ec i n d e ra n dv a l u e ss u c ha sa n t i m o n y ，a n di c a di nt h es o d i u m a n t i m o n a t e s l a ga n d a l k a l is l a g t h e s m e l t i n gp r o c e s sh a sb e e na p p l i e df o r c h i n e s el n v e n t i o n p a t e n t ( a p p l y n u m b e r ：0 0 11 3 2 8 4 9 1a n di s b e i n g c o o p e r a t i v e l yd e v e l o p e db yt h r e eu n i t s 一 k 必w o r d s ：t h e r e d u c i n g - m a t t i n gs m e l t i n g ；f r e ep o l l u t i o nm e t a l i u r g y , s u l f i d el c a d ，j a m e s o n i t ec o n c e n t r a t e ，f e r r o u sm a t t e v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特i i ：i i 以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的科研成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：馥皇臼i 鼓日期：型! 竺3 生6 目目 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文： 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 竺! ：兰竺笙兰篓二主墨坐 第一章文献评述 1 1概述 重金属比重较大，包括铜、镍、钴、锌、镉、铅、锑、铋、锡、汞等十种 金属。其产业是国民经济中重要的基础工业。 重金属的矿藏大多是多金属共生矿。除锡的矿物外，其他重金属主要是以 硫化矿的形态存在。其冶炼方法根据矿物原料和各金属本身特性的不同，可以采 用火法冶金、湿法冶金及电化学冶金等方法。但从目前的产量及金属种类来说， 以火法冶金为主。重金属的冶炼方法，基本上可分为三类。第一类是硫化矿物原 料的造锍熔炼，采用造锍熔炼的金属有铜、镍及其伴生金属钴。第二类是硫化矿 物原料先经焙烧或烧结后，再行碳热还原生产金属，可采用还原熔炼的金属有锌、 铅和锑。锡是氧化矿物原料，亦属碳热还原冶炼法。第三类是湿法冶金，即焙烧 后的硫化矿或氧化矿用硫酸等溶剂浸出，然后用电积法或其他方法从溶液中提取 金属，可采用湿法冶金生产的金属主要有锌、镉、铜、镍和钴。十种金属的主要 熔炼方法列于表1 1 中。几乎所有的重金属的生产都是首先生产出粗金属，然后 进行精炼。精炼的方法有火法精炼和电解精炼。 在世界有色金属的产量上，重金属铜、锌，铅分别占据第三、四、五位，其 他重金属镍、锡、锑、钴、镉和铋及汞的产量也占有相当地位。铜是一种重要的 金属，电气与电子工业是其最大的用户，此外，铜还广泛应用于合金制造，机械 制造以及国防工业。2 0 0 1 年世界铜产量为1 3 6 0 万t ，我国约为8 0 万t 1 4 l 。 镍是重要的战略金属，其最大的用途是制造特殊钢、不锈钢及各种合金材料， 镍还可用于制造储氢材料以及新型电池、各种器具、镍化工产品、磁性材料等。 目前世界镍年产量约1 l o 万t ，我国为5 万t 吼 锌的用途广泛，在国民经济中占有重要的地位，其主要应用于生产合金，制造 各种压铸件，锌具有较好的抗腐蚀性能，常作为钢铁的保护层，如镀锌的板件等。 氧化锌是印染业、医药业、橡胶业的重要原料和添加剂。目前世界锌年产量为 8 0 3 万t ，我国为1 9 5 万t ( 2 0 0 0 年) 1 l 。 锡主要用于制造镀锡板、焊锡、轴承合金，其次是用于制造锡化合物、金属 镀面、锡箔、软管、也用于印刷及医药等行业。目前世界锡的年产量约为2 5 万 t ，我国1 0 万t 左右 1 2 - 1 3j 。 铅和锑也是重要的重有色金属，铅主要用于铅酸蓄电池的生产，占其用量的 6 4 。其次是用于制造各种化学制品( 占铅消费量的1 3 ) ，这些化学制品包括 聚乙烯产品用的铅基稳定剂、瓷釉、优质结晶玻璃以及工艺玻璃用的氧化铅。建 竺! ：兰竺笙兰篓二主墨坐 第一章文献评述 1 1概述 重金属比重较大，包括铜、镍、钴、锌、镉、铅、锑、铋、锡、汞等十种 金属。其产业是国民经济中重要的基础工业。 重金属的矿藏大多是多金属共生矿。除锡的矿物外，其他重金属主要是以 硫化矿的形态存在。其冶炼方法根据矿物原料和各金属本身特性的不同，可以采 用火法冶金、湿法冶金及电化学冶金等方法。但从目前的产量及金属种类来说， 以火法冶金为主。重金属的冶炼方法，基本上可分为三类。第一类是硫化矿物原 料的造锍熔炼，采用造锍熔炼的金属有铜、镍及其伴生金属钴。第二类是硫化矿 物原料先经焙烧或烧结后，再行碳热还原生产金属，可采用还原熔炼的金属有锌、 铅和锑。锡是氧化矿物原料，亦属碳热还原冶炼法。第三类是湿法冶金，即焙烧 后的硫化矿或氧化矿用硫酸等溶剂浸出，然后用电积法或其他方法从溶液中提取 金属，可采用湿法冶金生产的金属主要有锌、镉、铜、镍和钴。十种金属的主要 熔炼方法列于表1 1 中。几乎所有的重金属的生产都是首先生产出粗金属，然后 进行精炼。精炼的方法有火法精炼和电解精炼。 在世界有色金属的产量上，重金属铜、锌，铅分别占据第三、四、五位，其 他重金属镍、锡、锑、钴、镉和铋及汞的产量也占有相当地位。铜是一种重要的 金属，电气与电子工业是其最大的用户，此外，铜还广泛应用于合金制造，机械 制造以及国防工业。2 0 0 1 年世界铜产量为1 3 6 0 万t ，我国约为8 0 万t 1 4 l 。 镍是重要的战略金属，其最大的用途是制造特殊钢、不锈钢及各种合金材料， 镍还可用于制造储氢材料以及新型电池、各种器具、镍化工产品、磁性材料等。 目前世界镍年产量约1 l o 万t ，我国为5 万t 吼 锌的用途广泛，在国民经济中占有重要的地位，其主要应用于生产合金，制造 各种压铸件，锌具有较好的抗腐蚀性能，常作为钢铁的保护层，如镀锌的板件等。 氧化锌是印染业、医药业、橡胶业的重要原料和添加剂。目前世界锌年产量为 8 0 3 万t ，我国为1 9 5 万t ( 2 0 0 0 年) 1 l 。 锡主要用于制造镀锡板、焊锡、轴承合金，其次是用于制造锡化合物、金属 镀面、锡箔、软管、也用于印刷及医药等行业。目前世界锡的年产量约为2 5 万 t ，我国1 0 万t 左右 1 2 - 1 3j 。 铅和锑也是重要的重有色金属，铅主要用于铅酸蓄电池的生产，占其用量的 6 4 。其次是用于制造各种化学制品( 占铅消费量的1 3 ) ，这些化学制品包括 聚乙烯产品用的铅基稳定剂、瓷釉、优质结晶玻璃以及工艺玻璃用的氧化铅。建 博l 学位论文 第一章文献评述 筑工业用的轧制及挤压产品( 占总铅消费量的7 ) 。此外，铅在动力电缆及通讯 电缆的包皮、合金、子弹及汽油添加剂上有着重要的用途【 啦】。锑是一种化学金 属，其主要应用领域仍然是阻燃剂，金属锑主要用于制造蓄电池栅极。铅板及接 头零件、含锑合金等。由于其毒性和烟量大。随着替代品技术的日益成熟及锑价 的攀升，锑在阻燃剂领域的用量将会减少，但锑在导电粉( 膜) ，导电浆料，丝 绸金黄染料，磁性材料等高科技领域的应用将不断开发和扩大，成为发达国家争 相研究开发的热点【1 4 之。 我国是世界最大的锑生产国，在铅的生产上也占有重要的地位。目前年产铅 大约1 0 0 万t ( 以矿产铅为主，再生铅只占很小的比例) ，锑金属量8 1 2 万t 。 表卜l 十种重金属的冶炼方法 1 2 重金属火法冶金 1 2 1 造锍熔炼 造锍熔炼主要应用于铜、镍的金属生产，目前世界上的精铜年产量超过1 5 0 0 万吨，其中8 0 以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，同样，在金 属镍的生产中，火法冶金也占有较大的比例，根据火法炼铜的现状，其工艺可概 括为图1 1 所示【2 睨6 1 。 从火法炼铜的原则工艺流程可以看出，浮选铜精矿含铜为2 0 3 0 ，可以 采用几种不同的冶金炉进行熔炼，得到同一种冶金半产品一冰铜，冰铜含铜约 3 0 7 0 ，这种冰铜简称锍，其熔炼过程就称为铜精矿的造锍熔炼。其反应为： f e s 2 + 0 2 2 f e s + s 0 2 f 1 1 ) x f e s + y c u 2 s = y c u 2 s x f e sf 1 2 1 造锍熔炼的目的，就是将精矿中的铜以c u 2 s 的形态富集到锍中，一部分硫 博l 学位论文 第一章文献评述 筑工业用的轧制及挤压产品( 占总铅消费量的7 ) 。此外，铅在动力电缆及通讯 电缆的包皮、合金、子弹及汽油添加剂上有着重要的用途【 啦】。锑是一种化学金 属，其主要应用领域仍然是阻燃剂，金属锑主要用于制造蓄电池栅极。铅板及接 头零件、含锑合金等。由于其毒性和烟量大。随着替代品技术的日益成熟及锑价 的攀升，锑在阻燃剂领域的用量将会减少，但锑在导电粉( 膜) ，导电浆料，丝 绸金黄染料，磁性材料等高科技领域的应用将不断开发和扩大，成为发达国家争 相研究开发的热点【1 4 之。 我国是世界最大的锑生产国，在铅的生产上也占有重要的地位。目前年产铅 大约1 0 0 万t ( 以矿产铅为主，再生铅只占很小的比例) ，锑金属量8 1 2 万t 。 表卜l 十种重金属的冶炼方法 1 2 重金属火法冶金 1 2 1 造锍熔炼 造锍熔炼主要应用于铜、镍的金属生产，目前世界上的精铜年产量超过1 5 0 0 万吨，其中8 0 以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，同样，在金 属镍的生产中，火法冶金也占有较大的比例，根据火法炼铜的现状，其工艺可概 括为图1 1 所示【2 睨6 1 。 从火法炼铜的原则工艺流程可以看出，浮选铜精矿含铜为2 0 3 0 ，可以 采用几种不同的冶金炉进行熔炼，得到同一种冶金半产品一冰铜，冰铜含铜约 3 0 7 0 ，这种冰铜简称锍，其熔炼过程就称为铜精矿的造锍熔炼。其反应为： f e s 2 + 0 2 2 f e s + s 0 2 f 1 1 ) x f e s + y c u 2 s = y c u 2 s x f e sf 1 2 1 造锍熔炼的目的，就是将精矿中的铜以c u 2 s 的形态富集到锍中，一部分硫 博l 学位论文 第一章文献评述 筑工业用的轧制及挤压产品( 占总铅消费量的7 ) 。此外，铅在动力电缆及通讯 电缆的包皮、合金、子弹及汽油添加剂上有着重要的用途【 啦】。锑是一种化学金 属，其主要应用领域仍然是阻燃剂，金属锑主要用于制造蓄电池栅极。铅板及接 头零件、含锑合金等。由于其毒性和烟量大。随着替代品技术的日益成熟及锑价 的攀升，锑在阻燃剂领域的用量将会减少，但锑在导电粉( 膜) ，导电浆料，丝 绸金黄染料，磁性材料等高科技领域的应用将不断开发和扩大，成为发达国家争 相研究开发的热点【1 4 之。 我国是世界最大的锑生产国，在铅的生产上也占有重要的地位。目前年产铅 大约1 0 0 万t ( 以矿产铅为主，再生铅只占很小的比例) ，锑金属量8 1 2 万t 。 表卜l 十种重金属的冶炼方法 1 2 重金属火法冶金 1 2 1 造锍熔炼 造锍熔炼主要应用于铜、镍的金属生产，目前世界上的精铜年产量超过1 5 0 0 万吨，其中8 0 以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，同样，在金 属镍的生产中，火法冶金也占有较大的比例，根据火法炼铜的现状，其工艺可概 括为图1 1 所示【2 睨6 1 。 从火法炼铜的原则工艺流程可以看出，浮选铜精矿含铜为2 0 3 0 ，可以 采用几种不同的冶金炉进行熔炼，得到同一种冶金半产品一冰铜，冰铜含铜约 3 0 7 0 ，这种冰铜简称锍，其熔炼过程就称为铜精矿的造锍熔炼。其反应为： f e s 2 + 0 2 2 f e s + s 0 2 f 1 1 ) x f e s + y c u 2 s = y c u 2 s x f e sf 1 2 1 造锍熔炼的目的，就是将精矿中的铜以c u 2 s 的形态富集到锍中，一部分硫 坚：! 兰丝丝苎羔蔓l 苎! ! ! 兰查 被氧化以s 0 2 烟气而分离，并使一部分f e s 氧化为f e o ，再与炉料中的全部脉石 造渣。产出的炉渣含铜应低于0 5 ，从而弃去或作其他用途。 冰铜除了含铜以外，其他成分主要是铁和硫，下一步的处理是使用转炉吹炼 使铁和硫完全氧化从而与铜分离，经过吹炼可得到含铜9 8 左右的粗铜，这种粗 铜再经过电解精炼的方法，得到含铜9 9 9 5 以上的精铜。 守。9 5 们曲 塑( 9 9 9 5 9 9 9 8 * * c b ) 图l l 火法炼铜原则流程 1 2 2 还原熔炼 用还原熔炼生产的金属主要有铅、铋、锡、锑等。它们的矿物原料除了锡是 氧化矿外，其他大都是硫化矿。铅、锌等硫化矿，先经焙烧或烧结预处理。将硫 化物变成氧化物后，以碳质还原剂兼作燃料，在高温炉内进行熔融和还原冶炼， 呈液态( 或汽态冷凝后) 产出金属，同时使脉石和杂质金属形成炉渣被分离出去。 由于在焙烧或烧结时产生大量低浓度的二氧化硫烟气，难以制酸，造成了严重的 环境污染，这种现象在我国尤为严重。 1 2 2 i 铅锌密闭鼓风炉冶炼 从硫化矿炼铅锌，一般都是首先经过氧化焙烧或烧结焙烧预处理，使硫化物 变为氧化物，继而用还原熔炼的方法提取金属。用湿法炼锌的方法处理硫化锌精 矿也应先经过氧化焙烧预处理。锌的生产方法主要是湿法，火法方法包括鼓风炉 法和蒸馏法。 鼓风炉炼锌是二十世纪5 0 年代开始工业应用的一种类似鼓风炉炼铅的直接 加热的炼锌方法。其炉体基本上与铅鼓风炉类似，但其炉顶部都用双层料钟密封 甲 坚：! 兰丝丝苎羔蔓l 苎! ! ! 兰查 被氧化以s 0 2 烟气而分离，并使一部分f e s 氧化为f e o ，再与炉料中的全部脉石 造渣。产出的炉渣含铜应低于0 5 ，从而弃去或作其他用途。 冰铜除了含铜以外，其他成分主要是铁和硫，下一步的处理是使用转炉吹炼 使铁和硫完全氧化从而与铜分离，经过吹炼可得到含铜9 8 左右的粗铜，这种粗 铜再经过电解精炼的方法，得到含铜9 9 9 5 以上的精铜。 守。9 5 们曲 塑( 9 9 9 5 9 9 9 8 * * c b ) 图l l 火法炼铜原则流程 1 2 2 还原熔炼 用还原熔炼生产的金属主要有铅、铋、锡、锑等。它们的矿物原料除了锡是 氧化矿外，其他大都是硫化矿。铅、锌等硫化矿，先经焙烧或烧结预处理。将硫 化物变成氧化物后，以碳质还原剂兼作燃料，在高温炉内进行熔融和还原冶炼， 呈液态( 或汽态冷凝后) 产出金属，同时使脉石和杂质金属形成炉渣被分离出去。 由于在焙烧或烧结时产生大量低浓度的二氧化硫烟气，难以制酸，造成了严重的 环境污染，这种现象在我国尤为严重。 1 2 2 i 铅锌密闭鼓风炉冶炼 从硫化矿炼铅锌，一般都是首先经过氧化焙烧或烧结焙烧预处理，使硫化物 变为氧化物，继而用还原熔炼的方法提取金属。用湿法炼锌的方法处理硫化锌精 矿也应先经过氧化焙烧预处理。锌的生产方法主要是湿法，火法方法包括鼓风炉 法和蒸馏法。 鼓风炉炼锌是二十世纪5 0 年代开始工业应用的一种类似鼓风炉炼铅的直接 加热的炼锌方法。其炉体基本上与铅鼓风炉类似，但其炉顶部都用双层料钟密封 甲 堡! ：兰丝堡兰 苎= 兰苎! ! ! 兰鱼 装置加料，以保持高温和防止炉气逸出。采用了独特的锌蒸气冷凝设备( 铅雨冷 凝器) ，从而克服了从含锌炉气中冷凝锌的技术难题，成为同时炼铅锌并能处理 各种复杂的铅锌物料的较为理想的方法。该方法的最大优点是对炉料适应性大， 热效率高，生产成本低。其原则流程如图l - 2 所示1 2 ”。 蒸馏法炼锌包括平罐炼锌、竖罐炼锌及电炉炼锌三种方法。由于技术上的缺 点较多，难以和湿法炼锌竞争，只有少量工厂仍在使用。 图i - 2 鼓风炉炼锌原则流程 1 2 2 2 锡锑铋冶炼 锡的冶炼流程主要包括炼前处理、还原熔炼、烟化挥发和粗锡精炼等过程。 其原则工艺流程如图1 3 所示。炼前处理是为了除去对冶炼有害的硫、砷、铅、 铁、铋等杂质，同时达到综合回收各种有价金属的目的。炼前处理的方法包括精 选、焙烧和浸出等作业。为了避免在还原熔炼中生成金属铁，通过控制较弱的还 原气氛和适当的温度，使锡的氧化物还原成粗锡，并使铁还原成f e o 与脉石成 分造渣，这也限制了锡的氧化物的完全还原，炉渣含锡1 0 以上，再通过烟化挥 发的方法来处理炉渣，回收其中的锡 3 1 - 3 3 。 金属锑生产中最广泛采用的是挥发焙烧一还原熔炼流程，即首先把矿石中的 硫化锑氧化为具有挥发性的三氧化锑，然后将收尘得到的锑氧( 主要是s b 2 0 3 ) 进行反射炉还原熔炼生产金属锑。 用火法直接从铋精矿提取金属铋的常用方法是还原一沉淀混合熔炼法，用铁 屑做沉淀剂置换b i 2 s 3 中的铋，同时使用无烟煤或焦粉作还原剂，使原料中的 b i 2 0 3 还原成金属铋。熔炼兼有置换及还原熔炼特征，故称为混合熔炼。其反应 4 塑! ：兰些垒苎篁二! = 苎燮 式入如下 b i 2 s 3 + 3 f e = 2 b i + 3 f e s b i 2 0 3 + 1 5 c = 2 b i + i 5 c 0 2 1 3 铅的火法冶金 图卜3 锡冶炼原则工艺流程 (