專利名稱：頂吹熔池熔煉煉銻方法及其熔池熔煉爐的制作方法
專利說明本發(fā)明涉及一種金屬銻的冶煉，具體地說是一種頂吹熔池熔煉煉銻方法及其熔池
熔煉爐。
背景技術(shù)：
目前，我國大中型煉銻廠基本上是采用鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉、反射爐還原熔煉與精煉 技術(shù)，都具有能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重和勞動(dòng)生產(chǎn)率低等難以克服的缺點(diǎn)。就煉銻而言，鼓風(fēng) 爐工藝是現(xiàn)階段較先進(jìn)的工藝。鼓風(fēng)爐工藝的主要缺點(diǎn)是工藝簡單、設(shè)備落后、煙氣治理 難、污染嚴(yán)重。尤其是不能使用較高濃度富氧熔煉，煙氣S(^濃度僅1% _2%，不能用于制 酸，采用26% _28%富氧鼓風(fēng)后，煙氣濃度也只能達(dá)到2% _3%，仍不能滿足制酸要求，治理 困難，費(fèi)用很高。國內(nèi)外就鼓風(fēng)爐熔煉的煙氣制酸問題作過大量的研究和探討，原沈陽冶煉 廠、富春江冶煉廠采用富氧鼓風(fēng)爐熔煉，國外日本采用富氧鼓風(fēng)爐熔煉以解決煙氣制酸問 題，都沒有成功。鼓風(fēng)爐內(nèi)物料反應(yīng)速度較低，單位產(chǎn)能低，熱利用率低，能耗高，燃料和還 原劑為較昂貴的冶金焦炭，每噸精銻需耗焦炭700kg-800kg，生產(chǎn)成本較高；爐子密封差， 爐況不好時(shí)，煙塵、煙氣會(huì)泄漏污染空氣，生產(chǎn)環(huán)境較差；該工藝與國家的"節(jié)能降耗"產(chǎn)業(yè) 政策不符，隨著國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)厲，鼓風(fēng)爐熔煉工藝將處于技術(shù)落后狀態(tài) 而遭到淘汰。 隨著能源日趨緊張，環(huán)境保護(hù)法規(guī)日益嚴(yán)格，以及勞動(dòng)價(jià)格逐步上漲，迫使傳統(tǒng)的 火法冶金方法不得不被新的強(qiáng)化熔煉方法來代替。經(jīng)過二三十年的努力，閃速熔煉與熔池 熔煉已成為目前取代傳統(tǒng)火法冶金最有前途的方法。二者之間的區(qū)別在于，閃速熔煉主要 反應(yīng)發(fā)生在爐膛空間，反應(yīng)體系連續(xù)相是氣相(爐氣)；熔池熔煉主要反應(yīng)發(fā)生熔池內(nèi)，反 應(yīng)體系連續(xù)相是液相。熔池熔煉是將礦石等物料加入熔池內(nèi)，物料在熔池內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)熔煉。 熔池熔煉，最早在上世紀(jì)七十年代，由加拿大諾蘭達(dá)公司首開先河，用諾蘭達(dá)爐成功進(jìn)行了 熔池熔煉法煉銅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界銅產(chǎn)量中，這兩類火法煉銅方法所產(chǎn)的粗銅分別占到總 產(chǎn)量的1/3。在銅和鉛冶煉生產(chǎn)中，國家已明令淘汰鼓風(fēng)爐熔煉工藝，推薦采用富氧熔池熔 煉工藝，熔池熔煉爐已基本上取代了鼓風(fēng)爐熔煉。 由于熔池熔煉法具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，隨后在銅、鎳、鋅等金屬行業(yè)逐步得到了發(fā) 展運(yùn)用。國內(nèi)在銻熔池熔煉方面曾做過一些有益探討，其中銻熔池熔煉的雛形——銻礦連 續(xù)煙化法，在上世紀(jì)九十年代在云南木利進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。詳見《有色金屬》第52巻第2 期(2000年5月)P44-P48，王吉坤、雷霆所著《熔池熔煉——連續(xù)煙化法處理低品位銻礦研 究》。該技術(shù)借鑒了煙化爐技術(shù)，對(duì)煙化爐法有很大創(chuàng)新，但該技術(shù)沒有徹底突破原有技術(shù) 的界限，爐型結(jié)構(gòu)沒有變化。由于采用側(cè)吹，熔池中的部分熔體被吹到煙塵中，與銻氧粉混 合在一起，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的銻氧粉質(zhì)量很差，后續(xù)工序無法進(jìn)一步加工，因此該法未能用于 工業(yè)生產(chǎn)，最終未能成功。另一方面，該熔煉法仍屬于周期性生產(chǎn)，而不是穩(wěn)定連續(xù)化生產(chǎn)， 煙氣二氧化硫濃度波動(dòng)大，平均濃度較低，煙氣制硫酸很難控制，煙氣處理費(fèi)用高。由于熔 池熔煉法投資大，而銻行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模均較小等等原因，銻的熔池熔煉直到目前，在國內(nèi)
3外都沒有工業(yè)化運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種頂吹熔池熔煉煉銻方法及其熔池熔煉爐。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的采用頂吹式熔池熔煉爐，將燃
料與富氧氣體一同噴入熔池中，給高溫熔體輸入了很大的攪拌動(dòng)力，強(qiáng)烈攪動(dòng)熔體，強(qiáng)化
氣-液-固的傳質(zhì)傳熱過程，加速冶金反應(yīng)。本發(fā)明依據(jù)有色金屬熔池熔煉理論，在借鑒銅、
鉛熔池熔煉經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過周密細(xì)致反復(fù)論證，設(shè)計(jì)了頂吹熔池熔煉銻的小型、中型試
驗(yàn)方案，進(jìn)行了嚴(yán)格系統(tǒng)試驗(yàn)，并進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)獲得成功。 —種頂吹熔池熔煉煉銻方法，它包括下列步驟 (1)備料銻礦品位含銻^ 20%，鐵礦石品位含鐵35% _60%，石灰石含氧化牽丐30% _65%，將銻礦、鐵礦石、石灰石分別破碎至粒度《25mm ; (2)配料以銻礦重量100份計(jì)，按鐵礦石石灰石塊煤為30-60 : 15-25 : 3-6配料； (3)熔煉將配好的料由加料口連續(xù)加入熔池熔煉爐內(nèi)，熔池深度控制在
1500mm-2000mm，從爐頂通過噴槍噴入氧濃度為25 % -90 %的富氧空氣，同時(shí)，通過
噴槍加入天然氣或煤氣或粉煤中的一種，控制其加入量使熔池熔煉爐內(nèi)溫度保持在
1150°C -1350°〇，噴槍頭在熔池熔煉爐內(nèi)插入熔體深度為150mm-350mm ; (4)收塵、排渣含有氧化銻的煙氣自煙道由風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)冷卻、布袋除塵后，煙氣
中S(^用來制取工業(yè)濃硫酸；收塵得到的銻氧粉送反射爐還原熔煉成精銻；爐渣連續(xù)放出水淬。 —種采用上述方法的熔池熔煉爐，它包括爐體，爐體的熔池深度為1500mm-2000mm，爐體上部即爐頂設(shè)有加料口和用于加入燃料、富氧空氣的噴槍；煙道設(shè)在爐體頂部，爐體底部設(shè)有放渣口 。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，能連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)，強(qiáng)化熔煉過程，生產(chǎn)效率高；銻氧粉質(zhì)量好，煙氣能用來制取工業(yè)濃硫酸，徹底解決環(huán)保問題；以煙煤和塊煤代焦炭，降低了生產(chǎn)成本；對(duì)原料適應(yīng)性廣，可處理較低品位原劑的銻礦，還可處理鉛銻礦。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意 圖2是本發(fā)明熔池熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例l: 由圖2可知， 一種采用上述方法的熔池熔煉爐，它包括爐體6，爐體6的熔池1深度為1500mm-2000mm，爐體6上部即爐頂設(shè)有加料口 2和用于加入燃料、富氧空氣的噴槍3 ;煙道4設(shè)在爐體6頂部，爐體6底部設(shè)有放渣口 7。
由圖l可知，一種頂吹熔池熔煉煉銻方法，它包括下列步驟(1)備料銻礦品位含 銻>20% (本實(shí)施例為含銻35%，控制水份10% )，鐵礦石品位含鐵35%-60% (本實(shí)施 例為含鐵55% )，石灰石含氧化f丐30% -65% (本實(shí)施例為含氧化f丐52% )，將銻礦、鐵礦 石、石灰石分別破碎至粒度《25mm(本實(shí)施例為25mm); (2)配料以銻礦重量100份計(jì)，按鐵礦石石灰石塊煤為30-60 : 15-25 : 3-6 配料，(本實(shí)施例為40 : 20 : 3)，塊煤灰份《20%，發(fā)熱量> 6000kcal/kg，破碎至粒度 < 50mm ; (3)熔煉將配好的料由加料口 2連續(xù)加入熔池熔煉爐內(nèi)，熔池l深度控制在 1500mm-2000mm(本實(shí)施例為1500mm)，從爐頂通過噴槍3噴入氧濃度為25% -90% (本實(shí) 施例為35%)的富氧空氣，同時(shí)，通過噴槍3加入天然氣或煤氣或粉煤中的一種(本實(shí)施 例為粉煤，灰份《20% )，控制其加入量使熔池熔煉爐內(nèi)溫度保持在1150°C -1350°C (本實(shí) 施例為1200°C )，噴槍頭在熔池熔煉爐內(nèi)插入熔體5的深度為150mm-350mm(本實(shí)施例為 270mm)，噴頭壓力0. lOMpa-O. 20Mpa(本實(shí)施例為0. 15Mpa); (4)收塵、排渣含有氧化銻的煙氣自煙道4由風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)冷卻、布袋除塵后，煙 氣中S(^用來制取工業(yè)濃硫酸；收塵得到的銻氧粉送反射爐還原熔煉成精銻；爐渣從放渣 口 7連續(xù)放出水淬。 本發(fā)明在生產(chǎn)時(shí)，配好的物料從爐體6頂部連續(xù)加入，直接落入熔池l，噴槍3插 入熔體5的深度為270mm，噴頭壓力0. 15MPa。連續(xù)試產(chǎn)，爐內(nèi)熔煉氣氛控制為中性，熔池1 中生成的爐渣經(jīng)放渣口 7連續(xù)放出。帶有產(chǎn)品氧化銻的煙氣自爐頂煙道4由風(fēng)機(jī)抽出，煙 氣S02濃度達(dá)到6. 5%，用來制取工業(yè)濃硫酸；金屬氧化物粉中氧化銻含量^ 80%，銻氧粉
送反射爐還原熔煉成精銻；渣含銻1. 2% ;單位面積處理量35t/m2 d。
其熔煉反應(yīng)基本方程式為
2Sb2S3+902 = 2Sb203+6S02 針對(duì)傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐熔煉的爐內(nèi)主要反應(yīng)在固相料柱段進(jìn)行，原料、燃料及還原劑為 團(tuán)狀或塊狀物，氣_液_固的傳質(zhì)傳熱速度較慢；而采用富氧改善熔煉，受到料柱式反應(yīng)自 身的約束，不能采用高富氧濃度實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)正常反應(yīng)，不能穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，本發(fā)明采用 熔池熔煉爐煉銻，將銻礦的料柱式反應(yīng)改變?yōu)槿鄢胤磻?yīng)。以頂吹方式，將燃料與富氧氣體一 同噴入熔池熔體中，給高溫熔體輸入了很大的攪拌動(dòng)力，強(qiáng)烈攪動(dòng)熔池，強(qiáng)化氣_液_固的 傳質(zhì)傳熱過程，加速冶金反應(yīng)；燃料和還原劑，以及礦物硫都在攪動(dòng)的熔體中燃燒，熱量直 接傳熱給熔體，熔體與分散的固體顆粒料傳熱加快，加速了爐料反應(yīng)過程；并利用銻熔煉過 程中銻的多種分子均易揮發(fā)的特點(diǎn)，入爐富氧氣體采用高氧濃度，有效加快熔煉反應(yīng)速度。
實(shí)施例2 : 本發(fā)明在步驟(1)中，入爐粉料為鉛銻礦，含銻21%，含鉛25%，控制物料水份
9. 5% ; 本發(fā)明在步驟(2)中，配料以銻礦重量ioo份計(jì)，按鐵礦石石灰石塊煤為 32 : 15 : 5配料； 本發(fā)明在步驟(3)中，熔池1深度控制在1800mm，熔煉溫度控制在128(TC，粉煤 及50%富氧空氣由噴槍3噴入熔池1內(nèi)；噴槍頭插入熔體5的深度為300mm，噴頭壓力 0.20MPa。
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連續(xù)試產(chǎn)，爐內(nèi)熔煉氣氛控制為中性，熔池中生成的爐渣連續(xù)放出；煙氣S02濃度
達(dá)到11%，用來制取工業(yè)濃硫酸；金屬氧化物粉(煙塵)含銻33.7%、含鉛40% ;渣含銻
1. 8%，含鉛1. 0% ;單位面積處理量36-38t/m2 d。 銻鉛氧粉先還原成合金，再吹煉分離，銻氧粉再還原，鉛電解。 其熔煉反應(yīng)基本方程式為 2Sb2S3+902 = 2Sb203+6S02 2PbS+302 = 2Pb0+2S02 余同實(shí)施例l。 實(shí)施例3 : 本發(fā)明在步驟(1)中，入爐料為銻礦粉料，含銻28%，控制物料水份9. 8%，鐵礦石品位含鐵46% ; 本發(fā)明在步驟(2)中，配料以銻礦重量ioo份計(jì)，按鐵礦石石灰石塊煤為55 : 21 : 3配料； 本發(fā)明在步驟(3)中，熔池1深度控制在1700mm，熔煉溫度控制在125(TC，發(fā)熱量為4606kJ/Nm3的煤氣及60%富氧空氣由噴槍3噴入熔池1內(nèi)； 連續(xù)生產(chǎn)，爐內(nèi)熔煉氣氛控制為中性，熔池中生成的爐渣連續(xù)放出；煙氣S02濃度
達(dá)到7. 6%，用來制取工業(yè)濃硫酸；銻氧粉含銻^ 80%，銻氧粉送反射爐還原熔煉成精銻；
渣含銻1.4%。 余同實(shí)施例l。 實(shí)施例4 : 本發(fā)明在步驟(1)中，入爐料為銻礦粉料，含銻58%，控制物料水份9. 8%，石灰石含氧化*丐46% ; 本發(fā)明在步驟(2)中，配料以銻礦重量ioo份計(jì)，按鐵礦石石灰石塊煤為31 : 16 : 4配料； 本發(fā)明在步驟(3)中，熔池1深度控制在1600mm，粉煤及50%富氧空氣由噴槍3噴入熔池1內(nèi)； 連續(xù)試產(chǎn)，爐內(nèi)熔煉氣氛控制為中性，熔池中生成的爐渣連續(xù)放出；煙氣S02濃度達(dá)到16. 7%，用來制取工業(yè)濃硫酸；銻氧粉含銻^ 81%，銻氧粉送反射爐還原熔煉成精銻；單位面積處理量33t/m2 d。
余同實(shí)施例l。
實(shí)施例5 : 本發(fā)明在步驟(1)中，入爐粉料為鉛銻礦，含銻20%，含鉛28%，控制物料水份
9. 7% ; 本發(fā)明在步驟(2)中，配料同實(shí)施例2 ; 本發(fā)明在步驟(3)中，熔池1深度控制在1500mm，熔煉溫度控制在129(TC，發(fā)熱量為4606kJ/Nm3的煤氣及55%富氧空氣由噴槍3噴入熔池1內(nèi)；噴槍頭插入熔體5的深度為320mm ; 連續(xù)試產(chǎn)，爐內(nèi)熔煉氣氛控制為弱氧化性，熔池中生成的爐渣連續(xù)放出；煙氣S02濃度達(dá)到12%，用來制取工業(yè)濃硫酸；鉛銻氧粉含銻34%、含鉛41% ;渣含銻1.6%，含鉛1. 2% ;單位面積處理量:32t/m2 d。
余同實(shí)施例2。
權(quán)利要求
一種頂吹熔池熔煉煉銻方法，其特征是它包括下列步驟(1)備料銻礦品位含銻≥20％，鐵礦石品位含鐵35％-60％，石灰石含氧化鈣30％-65％，將銻礦、鐵礦石、石灰石分別破碎至粒度≤25mm；(2)配料以銻礦重量100份計(jì)，按鐵礦石∶石灰石∶塊煤為30-60∶15-25∶3-6配料；(3)熔煉將配好的料由加料口連續(xù)加入熔池熔煉爐內(nèi)，熔池深度控制在1500mm-2000mm，從爐頂通過噴槍噴入氧濃度為25％-90％的富氧空氣，同時(shí)，通過噴槍加入天然氣或煤氣或粉煤中的一種，控制其加入量使熔池熔煉爐內(nèi)溫度保持在1150℃-1350℃，噴槍頭在熔池熔煉爐內(nèi)插入熔體深度為150mm-350mm；(4)收塵、排渣含有氧化銻的煙氣自煙道由風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)冷卻、布袋除塵后，煙氣中SO2用來制取工業(yè)濃硫酸；收塵得到的銻氧粉送反射爐還原熔煉成精銻；爐渣連續(xù)放出水淬。
2. —種采用如權(quán)利要求l所述方法的熔池熔煉爐，它包括爐體[6]，其特征是爐體[6]的熔池[1]深度為1500mm-2000mm，爐體[6]上部即爐頂設(shè)有加料口 [2]和用于加入燃料、富氧空氣的噴槍[3];煙道[4]設(shè)在爐體[6]頂部，爐體[6]底部設(shè)有放渣口 [7]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頂吹熔池熔煉煉銻方法，其特征是它包括下列步驟備料、配料、熔煉、收塵、排渣，采用上述方法的熔池熔煉爐，其特征是爐體[6]的熔池[1]深度為1500mm-2000mm，爐體[6]上部即爐頂設(shè)有加料口[2]和用于加入燃料、富氧空氣的噴槍[3]；煙道[4]設(shè)在爐體[6]頂部，爐體[6]底部設(shè)有放渣口[7]，本發(fā)明能連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)，強(qiáng)化熔煉過程，生產(chǎn)效率高；銻氧粉質(zhì)量好，煙氣能用來制取工業(yè)濃硫酸，徹底解決環(huán)保問題；以煙煤和塊煤代焦炭，降低了生產(chǎn)成本；對(duì)原料適應(yīng)性廣，可處理較低品位原劑的銻礦，還可處理鉛銻礦。
文檔編號(hào)C22B30/02GK101768672SQ20101010000
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者于春勝, 張衛(wèi)華, 陳正, 龔小平, 龔照青 申請(qǐng)人:桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司