低溫熔鹽中硫化銻還原固硫熔煉機(jī)理及工藝研究.pdf

1、針對(duì)我國傳統(tǒng)火法煉銻工藝中普遍存在熔煉溫度高、煙塵排放量大且SO2濃度低、能源能耗大、生產(chǎn)成本高等一系列嚴(yán)峻問題。本論文提出了一種“節(jié)能、高效、環(huán)?！钡木G色冶煉工藝——“低溫熔鹽中硫化銻精礦還原固硫熔煉工藝”。該工藝改變了傳統(tǒng)火法煉銻工藝中先進(jìn)行揮發(fā)焙燒或揮發(fā)熔煉，再進(jìn)行還原熔煉的技術(shù)路線，通過熔鹽介質(zhì)將揮發(fā)熔煉和還原熔煉完美地結(jié)合在一起，從根本上徹底解決了低濃度SO2的排放問題，并大幅降低熔煉溫度。
　　本論文以硫化銻為研究對(duì)象

2、，在探索實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)固硫劑(ZnO、FeO)、熔鹽(Na2CO3-NaCl)與硫化銻的反應(yīng)行為，計(jì)算并分析了體系反應(yīng)熱力學(xué)條件、行為及途徑;采用純物質(zhì)為原料進(jìn)一步研究了還原固硫反應(yīng)機(jī)理和途徑，從而推斷體系內(nèi)主要反應(yīng)的反應(yīng)途徑及銻、鋅、鐵、鈉等組分的物相結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化規(guī)律;在以上研究的基礎(chǔ)上開發(fā)并研究了低溫熔鹽中硫化銻精礦還原固硫熔煉新工藝。
　　熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，在700K～1300K(427℃～1027℃)溫度范圍內(nèi)，

3、硫化銻還原固硫反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，其中硫化銻經(jīng)過還原固硫反應(yīng)生成金屬銻，而其中硫被固硫劑吸取并固定于渣中。根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果，推斷硫化銻還原固硫反應(yīng)過程中的可能途徑有四種，通過對(duì)比四種途徑的限制反應(yīng)的吉布斯自由能變△Gθ，推斷還原固硫反應(yīng)主要是遵循途徑Ⅱ進(jìn)行，即硫化銻直接與固硫劑(ZnO/FeO)發(fā)生固硫反應(yīng)，其產(chǎn)物氧化銻再進(jìn)一步被還原生成金屬銻。
　　采用純物質(zhì)為原料研究了還原固硫反應(yīng)機(jī)理和途徑，結(jié)果表明，在Sb2S3-ZnO-C

4、體系和Sb2S3-FeO-C體系中，硫化銻還原固硫反應(yīng)分兩步進(jìn)行:首先Sb2S3分別與ZnO和FeO發(fā)生固硫反應(yīng)生成Sb2O3與ZnS和FeS，Sb2O3再被還原劑C或CO還原生成Sb;且Sb2S3分別與ZnO和FeO的固硫反應(yīng)為各自體系的限制反應(yīng)。在Sb2S3-Na2CO3-C體系，無論是在惰性氣氛還是還原氣氛，在高溫強(qiáng)度下，硫化銻與碳酸鈉的反應(yīng)非常復(fù)雜，反應(yīng)產(chǎn)物多以中間產(chǎn)物或者復(fù)合物為主，比如硫化鈉(Na2S、Na2S5)，硫代硫酸

5、鈉(Na2S2O8、Na2S2O4)，銻锍(NaSbS2)和銻酸鈉(Na2Sb4O7);在Sb2S3-ZnO/FeO-Na2CO3-NaCl-C體系，由于固硫劑的加入，改變了反應(yīng)歷程，加快了體系的反應(yīng)速率，此時(shí)，硫化銻主要與固硫劑發(fā)生反應(yīng)，而熔鹽成分Na2CO3參與反應(yīng)的量非常少。對(duì)比以上各體系中反應(yīng)過程的產(chǎn)物變化，得到硫化銻還原固硫反應(yīng)途徑，具體如下:
　　STEP1:
　　Sb2S3+3ZnO=Sb2O3+3ZnS

6、>　　Sb2S3+3FeO=Sb2O3+3FeS
　　STEP2:
　　Sb2O3+3C=2Sb+3CO(g)
　　Sb2O3+3CO(g)=2Sb+3CO2(g)
　　采用硫化銻精礦為原料，研究了低溫熔鹽(Na2CO3-NaCl)中硫化銻精礦還原固硫熔煉新工藝，結(jié)果表明，低溫熔鹽中硫化銻精礦還原固硫熔煉工藝是可行的，基本消除了低濃度SO2排放對(duì)環(huán)境的污染，工藝綜合固硫率在95％以上。
　　采用氧化鋅作固硫

7、劑時(shí)，低溫熔鹽中硫化銻精礦還原固硫熔煉工藝的最佳條件為:Wconcentrate∶WSalt∶ WZnO∶WC=100∶400∶66∶40，熔煉溫度900℃，時(shí)間120min。在最佳條件下進(jìn)行低溫熔鹽硫化銻精礦還原固硫熔煉，銻的平均直收率達(dá)85.25％，所得粗銻平均品位為89.30％，其所含雜質(zhì)主要為Zn(3.54％)、Pb(1.86％)和Fe(0.85％)。
　　采用氧化鐵作固硫劑時(shí)，低溫熔鹽中硫化銻精礦還原固硫熔煉工藝的最佳條

8、件為:Wconcentrate∶WSalt∶WFe2O3∶WC=100∶90∶55∶40，WNaCl∶ Wsalt=40％,熔煉溫度850℃，時(shí)間60min。在最佳條件下進(jìn)行低溫熔鹽硫化銻精礦還原固硫熔煉，銻的平均直收率達(dá)91.48％，所得粗銻平均品位為95.99％，其所含雜質(zhì)主要為Fe(2.85％)和Pb(0.54％)。
　　原料中的金基本全部進(jìn)入粗銻中，金的直收率高達(dá)99％以上，實(shí)現(xiàn)了金的高效捕集回收，說明該工藝在有價(jià)金屬綜合