硫化铋精矿低温碱性熔炼新工艺研究

摘要

本文针对火法炼铋存在的冶炼温度高，能耗大、消耗多、生产成本高、环境污染严重等缺点，提出了低温碱性炼铋新工艺，该工艺采用纯碱、烧碱为主要成分的熔炼体系，在780～830℃温度下进行碱性熔炼，一步产出粗铋，精矿中硫少部分转变为Na2SO4，大部分生成Na2S；精矿中的钼、钨则生成钼酸钠、钨酸钠进入炉渣中，便于回收。主要研究内容如下： ⑴对主要元素在低温碱性熔炼中的反应进行了热力学分析：计算结果表明硫化铋精矿的低温碱性熔炼反应自还原和碳还原兼可自发进行，碳还原占主导；碳还原反应的可能途径有三种，通过比较每种途径控制步骤的△Gθ发现900K以下途径（二）为主要通过途径，900K以上途径（三）为主要通过途径；计算结果表明AgS、PbS、Cu2S碱性熔炼条件发生反应生成金属Ag、Pb、Cu； FeS2、ZnS在碱性熔炼的条件不发生反应进入渣和锍中。 ⑵进行了硫化铋精矿低温碱性熔炼的实验室试验，采用单因素试验法考察了WNaOH/WNa2CO3、碱量、温度和时间等因素对铋直收率和粗铋质量的影响。最佳工艺条件为：WNaOH/WNa2CO3=20/133、碱量为1.64倍理论量、温度780～830℃、时间1.5h。 ⑶在最佳条件下进行了综合扩大试验和对比试验，综合实验结果良好，金属铋的直收率和铋金属的品位分别为94.43％、98.00％；对比试验表明低温碱性熔炼工艺明显优于传统火法炼铋工艺。试验结果通过投入产出元素硫和铍的分析可知，固硫率达99％，基本消除了二氧化硫对空气的污染；原料中的铍在低温碱性熔炼中其结构没有被破坏，基本全部留在浸出渣中，不会对水造成污染。 ⑷该工艺熔炼温度大幅降低，这不仅减少能源消耗，而且消除了低浓度SO2烟气对环境的污染，大幅提高铋的直收率，对铋冶炼的技术进步具有重要意义。

目录

文摘

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声明

第一章文献综述

1.1概述

1.1.1铋的历史及性质

1.1.2铋的资源

1.1.3铋品的用途

1.2粗铋的生产

1.2.1火法炼铋

1.2.2湿法炼铋

1.3铋的精炼

1.3.1火法精炼

1.3.2电解精炼

1.4碱性熔炼

1.4.1低温碱性炼铅法

1.4.2苏打还原熔炼法工艺流程

1.4.3再生铅低温碱性熔炼

第二章硫化铋精矿低温碱性熔炼的理论基础

2.1硫化铋精矿低温碱性熔炼基础理论

2.1.1硫化铋精矿低温碱性熔炼的主要反应

2.2碱性熔炼提取粗铋过程的热力学分析

2.2.1化学反应平衡计算公式及化合物的热力学数据

2.2.2硫化铋精矿低温碱性熔炼热力学分析

2.3杂质元素在碱性熔炼过程中行为的热力学分析

2.3.1杂质元素在碱性熔炼过程中可能发生的反应

2.3.2杂质元素碱性熔炼中的热力学计算

2.4碱性熔炼的机理分析

2.5本章小结

第三章试验原料、设备及方法

3.1试验原料及试剂

3.2原则工艺流程

3.3碱量计算

3.4.试验设备及方法

3.5分析检测方法

3.5.1铋的分析

3.5.2钼的分析

3.5.3硫的分析

3.5.4其它元素的分析

3.5.5物理检测

第四章硫化铋精矿低温碱性熔炼试验结果及讨论

4.1条件试验

4.1.1 WNaOH／WNa2CO3的影响

4.1.2碱量的影响

4.1.3熔炼温度的影响

4.1.4反应时间的影响

4.2最佳条件扩大试验

4.2.1扩大实验一

4.2.2扩大试验二

4.2.3扩大试验三

4.2.4扩大对比试验

4.3本章小结

第五章结论及建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果