有色金属硫化矿及含硫物料的还原造锍冶炼方法

摘要

本发明公开了一种有色金属硫化矿及含硫物料的还原造锍熔炼方法。本发明将有色金属硫化矿与造锍剂、还原剂、添加剂磨碎混合,然后在900～1300℃的温度下进行还原造锍熔炼。本发明在无二氧化硫生成的情况下一步炼制有色金属粗金属或合金、锍和烟尘,同时回收金、银等贵金属,具有流程简单、回收率高、成本低等优点。本发明适合于铅、锑、铋的单一硫化矿或精矿、复杂硫化矿或精矿以及这些金属的含硫富集物的无污染冶炼,更适合从含金黄铁矿烧渣中回收贵金属。

说明书

本发明涉及有色金属硫化矿或精矿的无污染直接冶炼。

有色金属硫化矿或精矿冶炼成金属时都得脱硫，都存在二氧化硫的制酸或污染问题。硫化铜精矿经造锍熔炼炼成冰铜，再吹炼成粗铜，在造锍熔炼和吹炼过程中都产生二氧化硫，虽然在铜冶炼中二氧化硫大都用于制酸，基本上解决了污染问题，但造锍熔炼很难处理铜-铅-锌和铜-锌复杂硫化矿；硫化锌精矿先经沸腾焙烧脱硫制酸，焙砂用湿法或火法炼制金属锌；对于铜-锌，铅-锌及铜-铅-锌复杂硫化矿亦难以处理；硫化铅精矿先经烧结锅或带式烧结机烧结焙烧脱硫，烧结块用鼓风炉还原熔炼成粗铅；硫化锑精矿先经鼓风炉或平炉挥发熔炼成粗锑氧，再在反射炉中还原熔炼成粗锑；铅-锑复杂硫化矿精矿先经沸腾炉焙烧和烧结盘烧结脱硫，再在鼓风炉中还原熔炼成铅-锑合金。以上铅、锑单一硫化矿及铅-锑复杂硫化矿精矿的冶炼都存在大量低浓度二氧化硫烟气无法制酸和污染环境的问题，是产生酸雨的重要污染源，采用烧结机的大冶炼厂以及锑厂、铅锑冶炼厂都涉及二氧化硫污染的治理问题。无二氧化硫排放的硫化矿直接冶炼方法，最古老的是硫化锑矿及硫化铋矿的沉淀熔炼，但沉淀熔炼采用的置换剂是金属铁或铁屑，成本高，技术经济指标很差，而且不适于硫化铅精矿和各种复杂硫化矿精矿的冶炼。94119758.1专利申请提出“硫化矿直接冶炼制取金属工艺”，该专利申请提出的固硫剂是锰、铁、钙、镁的氧化物或氢氧化物或碳酸盐，概念不明确，不具体，若视为纯物质，则成本高，来源不易，处理对象也仅限于锌、铜、铅单一硫化矿。

本发明的目的是提供一种从有色金属硫化矿原料中直接冶炼有色金属的无二氧化硫污染的新方法，以替代铅、锑等有色金属的传统生产工艺，解决迫在眉睫的大量低浓度二氧化硫烟气的污染问题。

本发明的基本原理是，在900～1300℃的温度下及有过剩的碳质还原剂的情况下，造锍剂中的高价态氧化物被还原成低价：

               (1)

                 (2)

                    (3)

然后FeO或Cu₂O与有色金属硫化物及碳质还原剂产生还原造锍反应：

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或                  (8)

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或         (12)

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或                   (20)

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有色金属氧化物也一并还原成金属。

本发明所采取的技术方案是：将有色金属的硫化矿或硫化矿精矿或它们的含硫富集物与造锍剂、还原剂、添加剂磨碎混合均匀后在900～1300℃下进行还原造锍熔炼，条件为：造锍剂为理论量1.0～1.5倍；还原剂为理论量的1.20～3.0倍；添加剂为炉料的0.5～20％(wt.)；炉料粒度1mm以下；冶炼时间10～90分钟。所述造锍剂为富含氧化铁的黄铁矿烧渣，特别是含金黄铁矿烧渣，湿法冶金的富铁渣，如矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣等，褐铁矿、赤铁矿和磁铁矿等氧化铁矿，以及含氧化铜的物料、氧化铜矿等；所述还原剂为粉煤或焦粉，所述添加剂为苏打和食盐。

本发明所处理的原料包括铅、锑、铋单一硫化矿或硫化矿精矿，铅-锑、铅-锌、铜-铅-锌、铜-锌复杂硫化矿或精矿以及它们的含硫富集物。

还原造锍熔炼结束后，可获得粗金属(或合金)、锍、炉渣及烟尘四种产物，大部分铅、锑、铋和贵金属都进入粗金属(或合金)，少部分铅、锑、铋进入烟尘，还有极少部分残留在锍和炉渣中，铜、镍、钴绝大部分进入锍；锌、镉绝大部分进入烟尘；大部分铁和钙进入锍，少部分造渣，进入锍的还有钠等碱金属；二氧化硅、氧化铝等脉石全部进入炉渣。如果烟尘含锌很低，则烟尘返回还原造锍熔炼，烟尘含锌高时，则要另行处理。炉渣是不风化的玻璃体，很稳定，可以长期堆存、铺路或做建材。锍的处理是重要的，锍的主成分是不溶于水但易溶于酸的硫化亚铁，易风化。这种锍在回收有价金属后或直接送往化工厂制造硫酸或用作硫化工产品的原料。大部分锍应该是焙烧处理，所得烧渣再返回冶炼厂作为造锍剂。这样，对于冶炼厂可解决造锍剂的来源和成本问题，对于化工厂可解决硫原料的来源和烧渣的治理和利用问题。

本发明流程简单、成本低、污染少、金属回收率高，同时解决黄铁矿烧渣、湿法冶金的富铁渣等废渣的治理和利用问题。全国化工厂的黄铁矿烧渣堆存有几千万吨，其中不少含有金、银、钴、镍等有价金属，利用本发明，将使这些金属资源得到充分利用。我国有极其丰富的含金黄铁矿资源，但至今尚未找到有效的处理方法，因此这些资源还没有得到开发与利用，本发明为这一巨大黄金资源的开发利用提供了技术保障，含金黄铁矿先经焙烧脱硫制酸，其烧渣作为硫化铅精矿或铅锑复杂硫化矿精矿的还原造锍熔炼的造锍剂，黄金即可顺便富集回收。这不仅省去传统方法中焙砂提金生产线建设的大量投资，而且金的回收率≥90％，较焙烧-氰化工艺提高10％以上。

下面结合附图详细说明本发明。

附图说明：

图1：本发明的原理流程图。

实施例：

1．将成分(％)为：Pb65.46,Zn7.52,S18.65,Fe4.24,Ag0.17的硫化铅精矿195.60g与含Fe52.6％的黄铁矿烧渣108.33g，粉煤25.34g苏打20g，食盐4g混匀，置于石墨坩埚内，入炉升温到1220℃熔炼1h，得粗铅114.50g，块铅直收率89.43％；炉渣64.3g含铅0.5％；锍91.60g(含铅2.10％，硫38.83％)；按炉渣和锍推算铅总回收率98.25％；其中8.82％进入烟尘，固硫率97.50％。

2．将成分(％)为：Sb29.76,Pb33.90,Fe5.40,S19.72,Ag0.10,SiO₂2.0,CaO1.44,Al₂O₃0.34的广西大厂脆硫锑铅矿精矿200g与黄铁矿烧渣(成分同1)123.43g，粉煤32g，苏打20g及食盐4g混匀，装入坩埚，在1200℃下熔炼0.75h；得铅锑合金116.80g，合金直收率91.74％；炉渣16g(含铅0.8％,Sb0.5％)，锍171.6g(含Pb2.30％,Sb1.8％,S22.57％)，按炉渣和锍推算，铅、锑的总回收率分别为93.99％及94.68％，固硫率98.2％。

3．将成分(％)为：Sb46.30,Pb1.90,Fe2.82,S22.11,Zn0.67,Ag0.0065的硫化锑精矿200g与烧渣136g(成分同1)，粉煤35.52g，苏打20g及食盐4g混匀装入坩埚，在1300℃下熔炼0.5h；得粗锑91.5g，块锑直收率95.23％，炉渣86.50g(含Sb0.25％)；锍117.9g(含Sb1.80％,S36.79％)；由炉渣和锍推算锑总回收率97.47％，其中2.24％进入烟尘，固硫率98.1％。

4．将成分(％)为Pb69.23(其中PbO₂中Pb20.07％),S5.11的废蓄电池胶泥200g，烧渣36.26g(成分同1)，粉煤43.10g苏打14g及食盐4g研磨混匀，装入坩锅在1200℃熔炼1.5h，得粗铅125.25g，块铅直收率90.46％，锍30.1g(含Pb8.50％,S32.32％)；按锍推算，铅总回收率98.15％，其中7.69％进入烟尘，固硫率95.2％。

5．将硫化铅精矿(成分同1)195.6g，含金黄铁矿烧渣(成分(％)：Fe54.5％,Au9g/t)104.55g，粉煤25.34g，苏打20g，食盐4g，混匀，装入坩锅在1250℃下熔炼1h，得贵铅114.6g，含Au7.82g/t，块铅直收率89.5％，金捕集率95.24％，炉渣60.3g(含铅0.34％)，锍105.2g(含Pb2.34％,S34.14％)，按炉渣和锍推算，铅总回收率97.92％，其中8.42％进入烟尘，固锍率98.15％。