CN1006234B

CN1006234B - 一种处理锑矿石的方法及其设备

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Publication number: CN1006234B
Application number: CN86100297.0A
Authority: CN
Inventors: 陈中华; 李明智; 张雄飞; 石占祥; 曾仕淑; 瞿开流; 李斌; 暨金果; 李胜明
Original assignee: KUNMING METALLURG I
Current assignee: KUNMING METALLURG I
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1989-12-27
Also published as: CN86100297A

Abstract

本发明为有色金属冶炼提供了一种用沉没燃烧炉处理锑矿石的方法。该方法的特点是设备装置简单，传热传质好，锑挥发率高，成本低。特别适合处理含锑大于１０％，硫１～２０％的氧硫混合矿。按本发明处理锑矿石锑的挥发率可达９５～９９％，炉渣含锑０．２～０．６％，锑氧含锑７９～８１％。本发明应用的装置主要是鼓型反应器和喷枪。其中喷枪是由三根Ｃｒ₁₈Ｎｉ₉Ｔｉ耐热不锈钢的同心管和一个喷头组合成的。采用的燃料是柴油或粉煤。

Description

一种处理锑矿石的方法及其设备

本发明涉及一种处理锑矿石，特别是处理含锑大于10%、硫1～20%的氧硫混合锑矿石，产出炉渣和锑氧的挥发熔炼方法及其所用的设备。

现有的处理锑矿石产出锑氧的方法有赫氏炉法、回转窑闪速焙烧法、飘悬焙烧法和沸腾焙烧法。这些方法多属静态或动态下的固体物料挥发。由于设备装置简单，锑及其化合物易挥发，这些方法对于处理不同含锑品位的锑矿石都是有成效的。锑的挥发率可达87～97%，但是锑及其化合物的熔点低，在作业温度（800～1000℃）下，焙砂熔结，给工艺带来困难，渣含锑高，金属损失大，产出的氧化锑质量差，影响下步还原熔炼，而且中间产品量大，需返回处理。为了解决这些问题，据中国有色金属工业总公司编的《有色金属进展》第23分册介绍，玻璃维亚的文托冶炼厂采用φ800m/m旋涡炉进行强化挥发熔炼，除了固体物料的直接挥发外，还伴随有熔态挥发，改善了工艺操作条件，渣含锑降低到0.5～1.5%，锑挥发率可达到95.3～96%，该方法的主要缺点是入炉的锑矿和熔剂必须细磨至2毫米以下，物料制备要求严格，设备结构复杂，要求特殊的耐火材料。中国冶金工业出版社出版的《有色金属》冶炼部分1984年第六期介绍锡矿山矿务局应用鼓风炉这一古老的冶金设备进行锑的挥发熔炼，即鼓风炉挥发熔炼法。该方法是根据锑及其化合物易挥发的特征，利用在鼓风炉内的还原性气氛，使固态或液态物料中锑的高价氧化物先还原成低价氧化物（Sb₂O₃），物料中的Sb₂S₃在作业温度（1200～1300℃）下直接升华，同时又易被氧化成Sb₂O₃挥发，少量被还原的金属锑也因在作业温度下具有很大的蒸汽压而成锑蒸汽，所有这些硫化锑和锑蒸汽在炉子上部的高温下氧化成氧化物，即烟尘。锑的挥发率达94.4%（混合锑精矿含锑28.4%）或97.18%（硫化锑精矿，含锑48.45%），炉渣含锑1.19%（混合锑精矿，含锑28.4%）或1.02%（硫化锑精矿，含锑48，45%）。氧化锑平均含锑80%。但是，该方法的主要缺点是入炉物料需要混料、碾压、压密、干燥和固结等多道工序，消耗占入炉团块重量40%的优质冶金焦碳，金属回收率低，渣含锑高，需配置外热式前床。没有外热式前床的鼓风炉炼锑，其渣含锑高达10%。而外热式前床与鼓风炉之间由通道相接，此通道是挥发熔炼鼓风炉的关键部位，由于受到高温炉渣、锑硫和粗锑的冲刷和腐蚀容易损坏，致使鼓风炉被迫停炉。在实践中鼓风炉挥发熔炼不可避免的要产出粗锑，这对于处理不含贵金属的锑矿石是不希望的。

本发明的目的在于用一种结构紧凑的沉没燃烧炉处理锑矿石特别是处理含锑大于10%，硫1～20%的氧硫混合锑矿石产出炉渣和锑氧，它能够强化挥发熔炼过程，提高传热传质效率，节约能源，改善环境，降低渣含锑达到0.2～0.6%，提高锑的挥发率达到95～99%，提高锑氧质量，使产出的锑氧含锑达79～81%。

本发明的要点是设计制造一台φ350m/m的鼓型反应器，该反应器的外壳为钢制圆筒，分为三段，上面两段为水套，下面一段为钢壳，内砌两层镁砖，并设置两个放出口，上部设有加料口和烟道口，顶部设有喷枪孔和窥孔。在反应器内装一支喷枪，该喷枪由三根Cr₁₈Ni₉Ti耐热不锈钢管制作的同心筒和一个喷头构成，另外配置一台55千瓦的化矿电炉和一台3米³/分的空气压缩机及二台布袋收尘器（15m²）。

本发明采用的燃料是柴油或粉煤，采用的助燃剂是空气或空气和氧气的混合气体。

当喷枪***反应器熔体底料中燃烧时，反应器内温度可达1300～1400℃，由于鼓入的助燃气体的冲击（因为助燃气体的旋流速度可达170～340米/秒），熔体瞬间由鼓泡到喷溅，再自由下落，形成一个激烈沸腾的熔池，炉料从反应器上部加入后立刻被喷溅液滴浸没，反应器内部液-固-气三相充分接触，为传热传质创造了极为有利的条件，提高了传热传质效率，促使反应的热力学和动力学因素达到较为理想的状态，强化了熔炼过程。因为金属锑的熔点是630℃，沸点1380℃;Sb₂S₃的熔点是550℃，沸点1080～1090℃，380℃开始挥发;Sb₂O₅的熔点是380℃，沸点930℃，在高温下不稳定，易分解成低价氧化物;Sb₂O₄的熔点是930℃，易与Sb₂O₃反应生成金属锑;Sb₂O₃的熔点是656℃，沸点是1570℃，650℃开始挥发;据此，锑及其各种化合物在反应器内具有较高的蒸汽压，容易挥发，几乎全部呈氧化物进入布袋收尘器而被捕集。产出含锑79～81%的锑氧。余下的熔体为炉渣，不需要专门配置外热式前床进行沉清分离，炉渣含锑可达0.2～0.6%，成为废渣由放出口直接放出弃去。

采用沉没燃烧炉挥发熔炼锑矿石可以达到如下指标：

沉没燃烧炉单位挥发熔炼速度0.62～0.69吨/米³·时

沉没燃烧炉挥发熔炼锑挥发率95～99%

沉没燃烧炉挥发熔炼渣含锑0.2～0.6%

沉没燃烧炉挥发熔炼锑氧含锑79～81%

以入炉锑矿含硫小于7%的冶金计算表明，当采用柴油或粉煤作燃料时，烟气中SO₂浓度为150毫克/标米³，可以达到排放标准。当物料含硫大于7%时，可以调整配料制度和助燃剂量，使SO₂浓度大于4%，达到制酸的要求。

本发明的炼锑方法，设备装置简单，可移动，容易操作，锑的挥发率高，弃渣含锑低，对物料的适应性强，能够节省能源，改善环境，有利于降低成本。

图1为发明的装置联接图。

图2为油喷枪结构图。

图3为喷头结构图

图4为粉煤喷枪结构图。

下面结合图1、图2、图3和图4详细说明本发明的操作情况及装置的细节。

按图1的装置，电炉〔4〕起弧化料（也可以采用其它装置化料），为鼓型反应器〔10〕准备初始熔体，即鼓型反应器底料。

同时，喷枪〔1〕经***口〔8〕***鼓型反应器〔10〕，喷枪〔1〕的出口距鼓型反应器〔10〕底120～150毫米，点火烘烤鼓型反应器〔10〕，当鼓型反应器〔10〕温度达到1300℃时，提起喷枪〔1〕，将电炉〔4〕里的熔体经底料进口〔3〕放入鼓型反应器〔10〕，再放下喷枪〔1〕，喷枪〔1〕的出口距鼓型反应器〔10〕底120毫米，熔体向上喷溅，由于空气的冷却作用，喷枪〔1〕的表面立刻挂渣，形成保护层，喷枪〔1〕正常作业后，开始由加料口〔2〕向鼓型反应器〔10〕投料，开始由加料口〔2〕加还原剂（按化学计算过量2～4%），挥发10～20分钟后，从放出口〔13〕放渣，但不能放完，必须留200～250毫米深的熔体作为下一个周期的初始熔体，据此，循环作业。炉料投入鼓型反应器〔10〕后，锑及其化合物就开始挥发，挥发物经烟道口〔6〕进入布袋收尘器〔5〕，在作业中，通过窥孔〔7〕观察炉内情况。水套〔9〕便于挂渣和清理，钢壳〔11〕起固定作用，便于砌炉和加固，内衬为镁砖〔12〕。鼓型反应器〔10〕直径为350毫米，有效高度为1225毫米。高与直径的比值为3～4，炉腹角为65～70度，控制的技术条件是：助燃气体为空气和氧气的混合气体，压力为1.8～2.2公斤/厘米²，鼓入的混合气体量，即风量为90～98米³/分，其中氧浓度为23～25%。燃料为柴油，油压为5～6公斤/厘米²，油量为13～16升/时。投料速度为60～70公斤/时，还原剂量为锑矿石的15～25%，作业温度为1260～1450℃鼓风强度为58.66标米³/米²、分。

按图2和图3的装置，油管〔1〕、进气管〔5〕和外管〔7〕为Cr₁₈Ni₉Ti耐热不锈钢管。燃料油通过油管〔1〕，经喷头〔10〕到混合室〔11〕，空气和氧气的混合气体通过油管〔1〕和外管〔7〕之间构成的环形空间经过螺旋片〔8〕到混合室〔11〕，在作业中，助燃气体和燃料油在混合室〔11〕得到充分雾化和混合，然后以238米/秒的旋流速度喷入熔体，使熔体向上喷溅，又以液滴下落，熔体上下激烈运动，从而提高了传热传质效率，强化了挥发熔炼过程。堵头〔2〕和连接头〔3〕起固定作用。三通〔4〕连接进气管〔5〕和外管〔7〕。旋流管〔6〕承载旋流片〔8〕。固定件〔9〕连接螺旋管〔6〕和喷头〔10〕。

按图4的装置，粉煤管〔1〕、进气管〔6〕和外管〔9〕为Cr₁₈Ni₉Ti耐热不锈钢管。粉煤通过粉煤管〔1〕到混合室〔11〕，空气（富氧）通过进气管〔6〕经螺旋管〔7〕进入混合室〔11〕，作业中，空气（富氧）和粉煤在混合室〔11〕得到充分混合，以238米/秒的旋流速度喷入熔体后燃烧，同时，使熔体向上喷溅，又以液滴下落，熔体上下激烈运动，从而提高传热传质效率，强化了挥发熔炼过程。堵头〔2〕用以压紧填料〔3〕，填料〔3〕用以密封。中间管〔8〕用以隔开螺旋管〔7〕固定件〔10〕用以支撑螺旋管〔7〕。

以下用实例说明。

实例1.

锑矿石成分%：Sb48.06，pb0.66，As0.19，S15.97，Fe0.91，SiO₂29.53，Al₂O₃0.3，CaO0.75，MgO＜0.5。粒度-5毫米

熔剂采用铁矿石和石灰。

铁矿石成分%：Fe63.82，SiO₂1.74，Al₂O₃0.82，CaO0.75，MgO0.103，粒度-5毫米。

石灰成分%：CaO95.00，粉状。

配料制度：锑矿石100公斤、铁矿石27.08公斤、石灰15.67公斤。

配料后的炉料成分%：Sb33.67，S11.19，SiO₂40，FeO30，CaO20，MgO0.56，Al₂O₃0.41。

操作条件：反应器烘烤温度1360℃，进反应器的底料量75公斤，作业温度1260～1450℃，鼓风强度58.66标米³/米²、分，耗油量16.37升/时。

获得指示：炉渣含锑0.2～0.5%，渣率55.6%，锑氧含锑81.00%。锑的熔炼挥发率97～99%。

实例2.

锑矿石成分%：Sb19.87，pb0.02，As0.086，S2.60，Fe1.53，SiO₂61.25，Al₂O₃1.29，CaO3.96，MgO0.26，粒度-3毫米。

熔剂采用铁矿石和石灰。

铁矿石成分%：Fe63.82，SiO₂1.74，Al₂O₃0.82，CaO0.57，MgO0.103，粒度-5毫米。

石灰成分%：CaO95.00，粉状。

配料制度：锑矿石100公斤，铁矿石45.67公斤，石灰35公斤。

配料后的炉料成分%：Sb10.95，S1.48，SiO₂40，FeO25，CaO25，MgO0.33，Al₂O₃1.85。

操作条件：反应器烘烤温度1320℃，进入反应器的底料量75公斤，作业温度1340～1390℃，鼓风强度58.66标米³/米²、分，耗油量15.67升/时。

获得指标：炉渣含锑0.48～0.59%，渣率87.6%，锑氧含锑79.75%，锑的熔炼挥发率95%。

Claims

1、一种处理锑矿石的方法，其特征在于锑矿石由加料口〔2〕加入备有初始熔体的鼓型反应器〔10〕，燃料和助燃剂由喷枪〔1〕以238米/秒的旋流速度喷入熔体，控制作业温度为1260～1450℃，鼓风强度为58.66标米³/米²·分，产出的锑氧由烟道口〔6〕进入布袋收尘器〔5〕被捕集，产出的炉渣由放出口〔13〕直接放出弃去。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的燃料是柴油或者粉煤。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的助燃剂是空气或者空气和氧气的混合气体。

4、用于权利要求1所述方法而设计的沉没燃烧炉包括由两段水套〔9〕、一段钢壳〔11〕及其内衬镁砖〔12〕、两个放出口〔13〕、加料口〔2〕、烟道口〔6〕、喷枪***口〔8〕、窥孔〔7〕组成的鼓型反应器〔10〕和喷枪〔1〕。

5、根据权利要求4所述的沉没燃烧炉，其特征在于所说的喷枪〔1〕由三根Cr₁₈Ni₉Ti耐热不锈钢管制作的同心筒和一个喷嘴构成。