辉锑矿Na_2CO_3-KCl熔盐体系低温固硫清洁炼锑新工艺研究

【摘要】：针对目前硫化锑精矿火法冶炼工艺能耗高,且低浓度SO2严重污染环境等问题,本论文提出了硫化锑精矿低温固硫清洁炼锑的新工艺。新工艺以辉锑矿为原料、ZnO作固硫剂、煤粉作还原剂、碳酸钠和氯化钾作熔剂,采用低温固硫熔炼的方法清洁炼锑。 论文首先展开了Sb2S3-ZnO-Na2C03-KCl体系热力学计算分析。由热力学分析可知,在700～1100K的温度条件下此熔盐体系可实现Sb2S3的还原固硫清洁炼锑,反应产物包括液态金属锑(富集有金属铅、铜、砷等)、液态熔剂(纯碱和氯化钾等盐)和固体渣(硫化锌、氧化锌、脉石组分等)。熔炼机理分析结果表明,实现硫化锑矿固硫熔炼的途径有三种可能,即硫化锑先分解再还原固硫、硫化锑先还原再固硫、及碳酸钠作反应媒介。 在上述热力学研究的基础上,论文开展了硫化锑矿低温固硫熔炼工艺的条件和综合试验。最佳工艺条件：熔炼温度为850℃(1123K)左右、熔炼时间为1.0-2.0h、液固比为4-5(质量比)、WNa2CO3：WKCI=4(质量比)、ZnO为理论消耗量的1.2倍、煤粉为理论消耗量的1.5～2.0倍。最佳条件下试验结果为：锑的直收率为91.3%、粗锑品位为92.4%、固体渣固硫率为74%,熔盐固硫率21.7%、总固硫率95.7%。 论文最后还开展了脉石成分与熔盐熔炼的模拟试验。结果表明,碳酸钙和氧化镁不与熔盐参与反应；三氧化二铝会与碳酸钠反应生成偏铝酸钠；二氧化硅会与熔盐反应生成硅酸钠。 硫化锑精矿低温固硫清洁炼锑新工艺能耗低、工艺流程短、操作环境好,可从根本上解决低浓度SO2污染问题。 【关键词】：辉锑矿 低温 固硫 熔盐 清洁冶金
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TF818
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 文献综述9-28
• 1.1 概述9-11
• 1.1.1 锑的历史及性质9-10
• 1.1.2 锑的用途10-11
• 1.2 锑的湿法冶炼11-17
• 1.2.1 碱性浸出-硫代亚锑酸钠溶液电积法11-12
• 1.2.2 碱性浸出-直接还原法12-13
• 1.2.3 氯化浸出—电积法13-14
• 1.2.4 氯化浸出—干馏法14-15
• 1.2.5 新氯化—水解法15-16
• 1.2.6 矿浆电解法16-17
• 1.3 锑的火法冶炼17-25
• 1.3.1 挥发焙烧-还原熔炼法17-19
• 1.3.2 非挥发(低温)焙烧—还原熔析法19-20
• 1.3.3 挥发熔炼—还原熔炼法20-22
• 1.3.4 硫化锑精矿直接熔炼法22-25
• 1.4 重金属低温熔盐冶金25-26
• 1.5 本课题的研究背景、意义及内容26-28
• 第二章 硫化锑精矿低温固硫熔炼的理论基础28-46
• 2.1 硫化锑精矿低温固硫熔炼过程热力学分析28-38
• 2.1.1 熔炼过程中的主要反应28-29
• 2.1.2 熔炼过程的热力学分析29-38
• 2.2 硫化锑精矿低温固硫熔炼机理研究38-44
• 2.2.1 硫化锑先分解再固硫38-39
• 2.2.2 硫化锑先还原再固硫39-41
• 2.2.3 碳酸钠作反应媒介41-43
• 2.2.4 机理研究结果讨论43-44
• 2.3 本章小结44-46
• 第三章 试验原料、设备及方法46-53
• 3.1 试验原料46
• 3.2 化学试剂46-47
• 3.3 原则工艺流程47-48
• 3.4 试剂理论用量计算48-49
• 3.5 试验设备及方法49-50
• 3.6 分析检测方法50-53
• 3.6.1 锑的分析50-51
• 3.6.2 锌的分析51-52
• 3.6.3 其它元素的分析52-53
• 第四章 辉锑矿低温固硫熔炼试验结果及讨论53-69
• 4.1 熔炼工艺条件试验53-62
• 4.1.1 碱配比的影响53-55
• 4.1.2 熔炼温度的影响55-56
• 4.1.3 液固比(总碱量)的影响56-57
• 4.1.4 熔炼时间的影响57-59
• 4.1.5 氧化锌过量系数的影响59-60
• 4.1.6 煤粉过量系数的影响60-62
• 4.2 综合试验62-68
• 4.2.1 综合试验Z-162-67
• 4.2.2 综合试验Z-267-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 脉石成分与熔盐反应的模拟试验69-73
• 5.1 碳酸钙模拟试验69-70
• 5.2 氧化镁模拟试验70
• 5.3 三氧化二铝模拟试验70-71
• 5.4 二氧化硅模拟试验71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 结论与建议73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 建议73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间主要的研究成果82

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