專利名稱：一種硫化鉍精礦的熔池熔煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中火法冶金過(guò)程，特別是一種硫化鉍精礦的熔池熔煉方法。
背景技術(shù)：
含鉍礦石經(jīng)過(guò)選礦可以產(chǎn)出硫化鉍精礦，其中鉍主要以輝鉍礦(Bi2S3)形態(tài)存在， 從鉍精礦中提取金屬鉍主要有火法和濕法兩種處理工藝。鉍的火法冶煉工藝主要有沉淀熔煉、還原熔煉和混合熔煉三種方法。還原熔煉適合于處理含鉍氧化物的原料，混合熔煉適合于處理既含硫化鉍礦又含氧化鉍礦或渣等的原料，沉淀熔煉則主要用于處理含鉍較高的硫化鉍精礦。目前以沉淀熔煉方法應(yīng)用最多，該方法基于鐵對(duì)硫的親和力大于鉍與硫的親和力，在熔融狀態(tài)下用金屬鐵將硫化鉍中的鉍置換出來(lái)產(chǎn)出金屬鉍。即用純堿和螢石作熔劑，加入足夠的鐵屑做還原劑，在高溫下鐵屑將硫化鉍精礦中的鉍置換出來(lái)，產(chǎn)出粗鉍合金、煙塵和熔煉渣，粗鉍合金再經(jīng)過(guò)熔析脫銅、氧化除砷銻、氯化除鉛、加鋅除銀和氯化精煉等工序產(chǎn)出精鉍。硫化鉍精礦的濕法處理工藝主要有三氯化鐵浸出-鐵粉置換法，三氯化鐵浸出-隔膜電積法，三氯化鐵浸出-水解沉鉍法，氯氣選擇性浸出法，鹽酸-亞硝酸浸出法和氯化水解法等，即在氯化物體系中用三氯化鐵、氯氣和亞硝酸等作為氧化劑氧化浸出硫化鉍精礦，鉍以三氯化鉍的形式進(jìn)入溶液，然后再用鐵粉置換、隔膜電積、水解沉淀和還原干餾等方法回收浸出液中的鉍。上述硫化鉍精礦的處理工藝主要存在如下缺點(diǎn)
(1)沉淀熔煉過(guò)程需加入大量鐵屑和純堿，導(dǎo)致生產(chǎn)成本和能耗增加，同時(shí)產(chǎn)出大量熔煉渣和煙塵，容易造成鉍的分散損失；
(2)濕法處理工藝在氯化物體系中進(jìn)行氧化浸出，存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、操作環(huán)境差、廢水量大、試劑消耗量大、鉍回收率低和成本高等缺點(diǎn)；
(3)硫化鉍精礦中的有價(jià)元素硫未能得到回收和利用，沉淀熔煉過(guò)程中大部分硫進(jìn)入鉛冰銅，少部分進(jìn)入煙氣，環(huán)境污染嚴(yán)重，后續(xù)回收困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)工藝處理硫化鉍精礦的不足，本發(fā)明提供一種環(huán)境友好、金屬回收率高、能耗低的熔池熔煉硫化鉍精礦的方法。本發(fā)明為達(dá)到上述目的采用的技術(shù)方案是將硫化鉍精礦與熔劑、煙塵、粉煤按照一定的配比進(jìn)行配料后，加入到熔融氧化底渣并通入富氧空氣進(jìn)行氧化熔煉，產(chǎn)出粗鉍合金、煙塵和富鉍渣；液態(tài)富鉍渣與熔劑、還原煤按照一定的配比進(jìn)行混合后，加入到熔融還原底渣并通入適量富氧空氣進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出粗鉍合金、煙塵和可供煙化爐的爐渣。具體的工藝過(guò)程與技術(shù)參數(shù)如下 1配料
將硫化鉍精礦與熔劑、煙塵按照氧化熔煉所要求的爐渣組成進(jìn)行混合配料，加入的石灰石、石英砂或鐵礦石滿足氧化熔煉渣型要求為FeO與SW2重量比為1. 2^1. 75:1、CaO 與SW2重量比為0.壙0. 9:1，加入的煙塵為鉍精礦總重量的(Γ15%，控制上述爐料粒度為 l(T20mm 和水份 6% 10%。
2氧化熔煉
將配好的物料加入到熔融的氧化底渣中進(jìn)行氧化熔煉，氧化底渣與爐料的重量比控制為廣5:1，熔煉溫度控制在95(T1250°C，同時(shí)通入體積濃度為21% 95%的富氧空氣，熔煉2(T60min后，停止通入富氧空氣，在上述熔煉溫度下澄清(T30min，得到粗鉍合金和富鉍渣。氧化熔煉過(guò)程中所產(chǎn)生的煙塵經(jīng)負(fù)壓收塵冷卻降溫后，通過(guò)在線氣體分析儀進(jìn)行在線檢測(cè)Sh濃度。氧化熔煉過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為
Bi2S3+302=2Bi+3S02(1)
2Bi2S3+902=2Bi203+6S02(2)
Bi2S3+ 2Bi203=6Bi+3S02(3)
2FeS2+502=2Fe0+4S02(4)
Fe0+Si02= FeO ‘ SiO2(5)
Ca0+Si02= CaO · SiO2(6)
MeS+1. 502=Me0+S02(7) 3液態(tài)還原熔煉
將液態(tài)富鉍渣直接加入到熔融的還原底渣中進(jìn)行還原熔煉，加入的石灰石、石英砂或鐵礦石滿足還原熔煉渣型的范圍要求為FeO與SW2重量比為廣1. 4:1、CaO與SW2重量比為0. 3^0. 7:1，還原底渣與富鉍渣的重量比控制為廣5:1，加入的粉煤量以維持熔煉溫度在 1150 1350°C，同時(shí)通入體積濃度為21% 40%的富氧空氣，熔煉2(T60min后，停止通入富氧空氣，在上述熔煉溫度下澄清(T30min，得到粗鉍合金和爐渣。熔煉過(guò)程中所產(chǎn)生的煙塵則通過(guò)負(fù)壓進(jìn)行收塵。還原熔煉過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為
2Bi203+6C+302=4Bi+6C02(8)
Fe0+Si02= FeO · SiO2(9)
Ca0+Si02= CaO · SiO2(10)
Me0+C+0 . 502=Me+C02(11)
式中Me代表硫化鉍精礦中伴生的其他有價(jià)元素，如鉛等。所述的熔劑為含CaO > 45%的石灰石，含Si02>90%的石英砂或含!^e > 41%、含SW2 < 20%的鐵礦石，含C > 65%的粉煤。所述的煙塵其成分范圍為Bi 20 40%，Pb5 15%，CuO. 5 3%，WO3O. 5 5%，MoO. 5 8%。 氧化熔煉底渣其成分范圍為BiO 45%，SiO2Ir23%, Fe018^30%, Ca01(Tl8%，還原熔煉底渣其成分范圍為BiO 8%，Si0220"32%, Fe025 40%，Ca014 25%。本發(fā)明適合于處理硫化鉍精礦，其成份范圍為(％):Bi25 65，F(xiàn)e 3 25，S15 30，Pb 0 20，Cu 0 5。本發(fā)明與傳統(tǒng)的硫化鉍精礦處理工藝比較，有以下優(yōu)點(diǎn)1熔池熔煉硫化鉍精礦可以直接產(chǎn)出粗鉍合金，不需要加入鐵屑，生產(chǎn)成本低；2氧化熔煉時(shí)煙氣中SO2濃度達(dá)到 109Γ22%，可以用來(lái)制酸，使原料中的硫得到有效回收，同時(shí)解決低濃度SO2S染問(wèn)題；3還原熔煉處理富鉍渣，鉍冶煉回收率得到進(jìn)一步提高；4本發(fā)明的勞動(dòng)強(qiáng)度低、處理時(shí)間短、操作環(huán)境好。


圖1 本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
硫化鉍精礦的主要成分為Bi42. 55%, S20. 79%, Pb5. 39%, Cu3. 70%, Ag815g/t, Fe3. 30%，SiO2L 63% ；工業(yè)氧氣，其中O2含量彡99%;氧化熔煉底渣的主要成分為:Bi33. 6%， Fe020. 5%, Si0214. 1%，CaOlO. 6% ；還原熔煉底 S 的主要成分為Bi4. 5%, Fe031. 2%, Si0221. 5%, Ca016. 1% ；石英砂其SiO2含量96% ；粉煤含C量為70%。將上述硫化鉍精礦500g與40g石英砂混合。控制爐料粒度為10mm，含水8%，加入到上述熔融氧化熔煉底渣2000g中，同時(shí)在1200°C鼓入95%的富氧空氣進(jìn)行氧化熔煉，熔煉 60min后停止通入富氧空氣，在爐內(nèi)澄清20min，得到粗鉍合金426g，其含鉍86. 76%，煙塵中 SO2 濃度為 18%,富鉍渣 1945g，其成分為:Bi26. 37%, Fe022. 1%，Si0214. 9%, CaOlO. 8%。將所得含鉍為26. 39%的液態(tài)富鉍渣lOOOg，直接加入到上述熔融還原熔煉底渣 4000g中，同時(shí)加入80g粉煤，在1250°C鼓入40%富氧空氣進(jìn)行還原熔煉，熔煉40min后停止通入富氧空氣，在爐內(nèi)澄清20min，倒出熔體，得到含鉍94. 52%的粗鉍合金356g，含鉍2. 08% 的爐· 4598g。
權(quán)利要求
1.一種硫化鉍精礦的熔池熔煉方法，硫化鉍精礦成份質(zhì)量百分范圍為Bi25飛5，F(xiàn)e 3 25，S15 30，Pb 0 20，Cu 0 5，其特征在于包括以下過(guò)程A配料將硫化鉍精礦與熔劑、煙塵進(jìn)行混合配料，熔劑為石灰石、石英砂和鐵礦石，加入量滿足氧化熔煉渣型要求為FeO與SiO2重量比為1. 2 1. 75 l、CaO與SiO2重量比為0. 4 0· 9:1， 加入的煙塵為鉍精礦總重量的(Tl5%，控制上述爐料粒度為l(T20mm和水份6°/Γ Ο% ； B氧化熔煉將配好的物料加入到熔融的氧化底渣中進(jìn)行氧化熔煉，氧化底渣與爐料的重量比控制為廣5:1，熔煉溫度控制在95(T1250°C，同時(shí)通入體積濃度為21% 95%的富氧空氣，熔煉 2(T60min后，停止通入富氧空氣，在上述熔煉溫度下澄清(T30min，得到粗鉍合金和液態(tài)富鉍渣；氧化熔煉過(guò)程中所產(chǎn)生的煙塵則通過(guò)負(fù)壓進(jìn)行收塵； C液態(tài)還原熔煉將液態(tài)富鉍渣直接加入到熔融的還原底渣中進(jìn)行還原熔煉，加入的石灰石、石英砂和鐵礦石滿足還原熔煉渣型的范圍要求為FeO與SW2重量比為廣1. 4:1、CaO與SW2重量比為0. 3^0. 7:1，還原底渣與富鉍渣的重量比控制為廣5:1，加入的粉煤量以維持熔煉溫度在 1150 1350°C，同時(shí)通入體積濃度為21% 40%的富氧空氣，熔煉2(T60min后，停止通入富氧空氣，在上述熔煉溫度下澄清(T30min，得到粗鉍合金和爐渣，熔煉過(guò)程中所產(chǎn)生的煙塵則通過(guò)負(fù)壓進(jìn)行收塵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鉍精礦的熔池熔煉方法，其特征在于熔劑中所述的石灰石含CaO > 45%，石英砂含Si02>90%，鐵礦石含!^e > 41%、含SiO2< 20%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鉍精礦的熔池熔煉方法，其特征在于 步驟C粉煤含C > 65%。
全文摘要
一種硫化鉍精礦的熔池熔煉方法，本發(fā)明將硫化鉍精礦與熔劑、煙塵、粉煤按照一定的配比進(jìn)行配料后，加入到熔融氧化底渣并通入富氧空氣進(jìn)行氧化熔煉，產(chǎn)出粗鉍合金、煙塵和富鉍渣；液態(tài)富鉍渣與熔劑、還原煤按照一定的配比進(jìn)行混合后，加入到熔融還原底渣并通入適量富氧空氣進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出粗鉍合金、煙塵和可供煙化爐的爐渣。熔池熔煉硫化鉍精礦可以直接產(chǎn)出粗鉍合金，不需要加入鐵屑，生產(chǎn)成本低；氧化熔煉時(shí)煙氣中SO2濃度達(dá)到10%~22%，可以用來(lái)制酸，使原料中的硫得到有效回收，同時(shí)解決低濃度SO2污染問(wèn)題；還原熔煉處理富鉍渣，鉍冶煉回收率得到進(jìn)一步提高。
文檔編號(hào)C22B30/06GK102321814SQ201110260279
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者劉偉鋒, 賓萬(wàn)達(dá), 張杜超, 李俊, 楊天足, 滕明珺 申請(qǐng)人:中南大學(xué)