辉锑矿Na2CO3-KCl熔盐体系低温固硫清洁炼锑新工艺研究

摘要

针对目前硫化锑精矿火法冶炼工艺能耗高，且低浓度SO2严重污染环境等问题，本论文提出了硫化锑精矿低温固硫清洁炼锑的新工艺。新工艺以辉锑矿为原料、ZnO作固硫剂、煤粉作还原剂、碳酸钠和氯化钾作熔剂，采用低温固硫熔炼的方法清洁炼锑。
　　 论文首先展开了Sb2S3-ZnO-Na2CO3-KCl体系热力学计算分析。由热力学分析可知，在700～1100K的温度条件下此熔盐体系可实现Sb2S3的还原固硫清洁炼锑，反应产物包括液态金属锑（富集有金属铅、铜、砷等）、液态熔剂（纯碱和氯化钾等盐）和固体渣（硫化锌、氧化锌、脉石组分等）。熔炼机理分析结果表明，实现硫化锑矿固硫熔炼的途径有三种可能，即硫化锑先分解再还原固硫、硫化锑先还原再固硫、及碳酸钠作反应媒介。
　　 在上述热力学研究的基础上，论文开展了硫化锑矿低温固硫熔炼工艺的条件和综合试验。最佳工艺条件:熔炼温度为850℃(1123K)左右、熔炼时间为1.0～2.0h、液固比为4～5（质量比）、WNa2CO3∶WKCl=4（质量比）、ZnO为理论消耗量的1.2倍、煤粉为理论消耗量的1.5～2.0倍。最佳条件下试验结果为:锑的直收率为91.3％、粗锑品位为92.4％、固体渣固硫率为74％，熔盐固硫率21.7％、总固硫率95.7％。
　　 论文最后还开展了脉石成分与熔盐熔炼的模拟试验。结果表明，碳酸钙和氧化镁不与熔盐参与反应;三氧化二铝会与碳酸钠反应生成偏铝酸钠;二氧化硅会与熔盐反应生成硅酸钠。
　　 硫化锑精矿低温固硫清洁炼锑新工艺能耗低、工艺流程短、操作环境好，可从根本上解决低浓度SO2污染问题。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 概述

1．1．1 锑的历史及性质

1．1．2 锑的用途

1．2 锑的湿法冶炼

1．2．1 碱性浸出-硫代亚锑酸钠溶液电积法

1．2．2 碱性浸出-直接还原法

1．2．3 氯化浸出—电积法

1．2．4 氯化浸出—千馏法

1．2．5 新氯化—水解法

1．2．6 矿浆电解法

1．3 锑的火法冶炼

1．3．1 挥发焙烧-还原熔炼法

1．3．2 非挥发(低温)焙烧—还原熔析法

1．3．3 挥发熔炼—还原熔炼法

1．3．4 硫化锑精矿直接熔炼法

1．4 重金属低温熔盐冶金

1．5 本课题的研究背景、意义及内容

第二章 硫化锑精矿低温固硫熔炼的理论基础

2．1 硫化锑精矿低温固硫熔炼工艺热力学分析

2．1．1 熔炼过程中的主要反应

2．1．2 熔炼过程的热力学分析

2．2 硫化锑精矿低温固硫熔炼机理研究

2．2．1 硫化锑先分解再固硫

2．2．2 硫化锑先还原再固硫

2．2．3 碳酸钠作反应媒介

2．2．4 机理研究结果讨论

2．3 本章小结

第三章 试验原料、设备及方法

3．1 试验原料

3．2 化学试剂

3．3 原则工艺流程

3．4 试剂理论用量计算

3．5 试验设备及方法

3．6 分析检测方法

3．6．1 锑的分析

3．6．2 锌的分析

3．6．3 其它元素的分析

第四章 辉锑矿低温固硫熔炼试验结果及讨论

4．1 熔炼工艺条件试验

4．1．1 碱配比的影响

4．1．2 熔炼温度的影响

4．1．3 液固比(总碱量)的影响

4．1．4 熔炼时间的影响

4．1．5 氧化锌过量系数的影响

4．1．6 煤粉过量系数的影响

4．2 综合试验

4．2．1 综合试验Z-1

4．2．2 综合试验Z-2

4．3 本章小结

第五章 脉石成分与熔盐反应的模拟试验

5．1 碳酸钙模拟试验

5．2 氧化镁模拟试验

5．3 三氧化二铝模拟试验

5．4 二氧化硅模拟试验

5．5 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．1 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果