本發(fā)明屬于有色金屬冶金技術領域，具體涉及一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝。
背景技術：
脆硫鉛銻精礦是一種多金屬復雜硫化礦，除了含有Pb、Sb、S主要元素外，還含有Zn、Bi、Cu、Sn、Ag、As、In等多種有價金屬。目前，我國主要采用沸騰焙燒-焙砂配料燒結-鼓風爐還原熔煉-吹煉-精煉的脆硫鉛銻精礦火法冶煉工藝，該工藝存在的技術問題是：會產生嚴重的低濃度SO2污染，能耗高，工藝流程長，返料多，主金屬銻和鉛及有價伴生金屬的回收率低。由此可見，上述傳統(tǒng)火法工藝處理脆硫鉛銻精礦已經不能滿足企業(yè)生產的要求。隨著國家對環(huán)境保護越來越重視，開發(fā)清潔、高效的脆硫鉛銻精礦冶煉工藝是非常迫切的。
脆硫鉛銻精礦富氧直接熔煉工藝是由中南大學首次研究提出，該工藝是向充分熔化后的底渣中通入富氧空氣，然后加入經制粒的脆硫鉛銻精礦，在高溫和氧化氣氛下發(fā)生強烈的氧化脫硫和造渣反應，直接氧化熔煉得到鉛銻合金和富金屬熔煉渣。此工藝極大地縮短了脆硫鉛銻精礦的冶煉流程，且煙氣中SO2濃度高，可直接用于制酸。只是，熔煉過程一次鉛銻合金產出率僅約50％左右，氧化熔煉渣需進一步還原熔煉處理。專利文獻CN101935766B中公開了一種脆硫鉛銻精礦底吹熔池熔煉方法，底吹氧化爐氧化脫硫，鉛、銻主要以氧化物形態(tài)進入含銻高鉛渣，隨后經底吹熔煉爐還原、吹煉，分別得到粗鉛和含銻煙塵，部分鉛銻合金經電熱前床分離后返回底吹氧化爐。該工藝雖然解決了SO2制酸問題，但金屬鉛、銻主要在底吹還原熔煉和電熱前床兩工序中生成，熔煉過程金屬的多次氧化還原使還原劑消耗大，能耗高。
技術實現要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝。
本發(fā)明所述的富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝是通過調節(jié)直接熔煉過程富氧濃度、氧料比、熔煉溫度和熔煉渣渣相組成以控制產生的鉛銻合金品位和鉛銻合金產出率。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝：將脆硫鉛銻精礦加入熔融渣池，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相組成為：Fe與SiO2質量比為1.0-1.3、CaO與SiO2質量比為0.6-1.0，加入鐵礦石和氧化鈣，向熔融渣池中鼓入富氧氣體進行氧化熔煉，直接產出鉛銻合金和爐渣。爐渣中鉛與銻的總的質量分數小于1％。研究表明，直接熔煉過程發(fā)生的主要化學反應如下：
PbS+2PbO＝3Pb+SO2
1/3Sb2S3+2/3Sb2O3＝2Sb+SO2
Sb2S3+6O2＝2Sb+SO2
PbS+O2＝Pb+SO2
熔融渣池在氧化熔煉開始前以鼓風爐渣為底渣，氧化熔煉開始后脆硫鉛銻精礦中的鐵硫化物氧化為FeO，與原料中的脈石組分如：CaO、SiO2，以及加入的鐵礦石和氧化鈣形成FeO-SiO2-CaO三元爐渣并維持合理的爐渣渣相組成。鉛與銻的硫化物按上述反應生成鉛銻合金。因理化性質差異爐渣與合金相分離。進一步的，所述富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦工藝一步生產鉛銻合金工藝中，氧化熔煉的溫度為1200～1300℃。圖1所示為本發(fā)明的Pb-Sb-S-O系優(yōu)勢區(qū)圖，由圖可見，在富氧直接熔煉條件下，氧化熔煉溫度大于1200℃有利于獲得鉛銻合金。
所述富氧氣體中氧氣的體積濃度為50％-70％。反應體系中氧濃度過低或過高均會對合金品位及合金產出率產生影響。氧料比一定，氧濃度過低，精礦與氧不能充分反應，并且需要加大鼓風量，從而造成熔煉過程揮發(fā)及噴濺加大，鉛銻收率降低；富氧濃度過高，鼓風量較小，導致熔體攪拌強度低，不利于氧化反應的進行。
進一步的，氧料比是在富氧中氧氣濃度和精礦加入量一定的條件下，通過改變富氧氣體流量來控制。所述富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金工藝中，鼓入富氧氣體的氧流量為0.08Nm3/h-0.16Nm3/h。
進一步的，所述脆硫鉛銻精礦為浮選精礦，鉛與銻總質量為脆硫鉛銻精礦總質量的30％-50％。
進一步的，所述富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金工藝中，氧化熔煉的時間為40-60min。
本發(fā)明的有益效果是：過程簡單，鉛銻合金品位大于94％，鉛銻合金產出率最高可達88％，熔煉爐渣鉛與銻的總的質量分數小于1％，無需進行還原熔煉，可直接煙化處理。
附圖說明
圖1為Pb-Sb-S-O系優(yōu)勢區(qū)圖。
具體實施方式
為了便于理解本發(fā)明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本文發(fā)明做更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體實施例。
除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業(yè)術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法制備得到。
實施例1
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝，包括如下步驟：
將干燥和破碎后的脆硫鉛銻精礦300g加入熔融渣池，在反應溫度1200℃條件下，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相質量組成為Fe/SiO2＝1.1，CaO/SiO2＝0.6，加入鐵礦石和氧化鈣，熔煉過程控制富氧氣體中氧流量為0.08Nm3/h，通過調節(jié)富氧氣體中氧氣濃度為60％，熔煉60min后，直接產出鉛銻合金177.2g。
經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測合金中鉛和銻含量，合金品位為96.70％，經物料衡算，得出合金產出率為72.82％。經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測渣中鉛和銻的含量，爐渣中鉛和銻的總的質量分數為0.98％。
實施例2
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝，包括如下步驟：
將干燥和破碎后的脆硫鉛銻精礦300g加入熔融渣池，在反應溫1300℃條件下，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相質量組成為Fe/SiO2＝1.1，CaO/SiO2＝0.9，加入鐵礦石和氧化鈣，熔煉過程控制富氧氣體中氧流量為0.08Nm3/h，通過調節(jié)富氧氣體中氧氣濃度為60％，熔煉60min后，直接產出鉛銻合金206g。
經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測合金中鉛和銻含量，合金品位為97.09％，經物料衡算，得出合金產出率為88.30％，經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測渣中鉛和銻的含量，爐渣中鉛和銻的總的質量分數為0.75％。
實施例3
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝，包括如下步驟：
將干燥和破碎后的脆硫鉛銻精礦300g加入熔融渣池，在反應溫度1270℃條件下，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相質量組成為Fe/SiO2＝1.1，CaO/SiO2＝1.0，加入鐵礦石和氧化鈣，熔煉過程控制富氧氣體中氧流量為0.12Nm3/h，通過調節(jié)富氧氣體中氧氣濃度為50％，熔煉50min后，直接產出鉛銻合金200g。
經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測合金中鉛和銻，合金品位為97.76％，經物料衡算，得出合金產出率為87.29％。經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測渣中鉛和銻的含量，爐渣中鉛和銻的總的質量分數為0.49％。
實施例4
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝，包括如下步驟：
將干燥和破碎后的脆硫鉛銻精礦300g加入熔融渣池，在反應溫度1200℃條件下，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相質量組成為Fe/SiO2＝1.3，CaO/SiO2＝0.9，加入鐵礦石和氧化鈣，熔煉過程控制富氧氣體中氧流量為0.16Nm3/h，通過調節(jié)富氧氣體中氧氣濃度為50％，熔煉40min后，直接產出鉛銻合金185g。
經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測合金中鉛和銻，合金品位為94.67％，經物料衡算，得出合金產出率為79.94％。經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測渣中鉛和銻的含量，爐渣中鉛和銻的總的質量分數為0.66％。
實施例5
一種富氧直接熔煉脆硫鉛銻精礦一步生產鉛銻合金的工藝，包括如下步驟：
將干燥和破碎后的脆硫鉛銻精礦300g加入熔融渣池，在反應溫度1250℃條件下，按氧化熔煉過程中爐渣的渣相質量組成為Fe/SiO2＝1.0，CaO/SiO2＝0.9，加入鐵礦石和氧化鈣，熔煉過程控制富氧氣體中氧流量為0.08Nm3/h，通過調節(jié)富氧氣體中氧氣濃度為70％，熔煉50min后，直接產出鉛銻合金172g。
經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測合金中鉛和銻，合金品位為94.49％，經物料衡算，得出合金產出率為72.81％。經原子吸收火焰法，硫酸鈰滴定法分別檢測渣中鉛和銻的含量，爐渣中鉛和銻的總的質量分數為0.96％。
盡管已經描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對這些實施例進行修改、替換和變型都視為本發(fā)明要求保護的范圍。