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在我国铅、锑、铋冶炼生产中,产生大量低浓度二氧化硫烟气,难以制酸,造成严重的环境污染。作者用富含氧化铁的黄铁矿烧渣作固硫剂,提出了一种无二氧化硫排放的铅、锑、铋硫化矿精矿的还原造锍熔炼新方法,对还原造锍熔炼的原理、硫化铅精矿及脆硫锑铅矿精矿的还原造锍熔炼工艺及铁锍的处理进行了较系统的深入研究,得出了有意义的结论。 首次对以氧化铁作固硫剂的还原造锍反应进行了热力学分析,确定硫化铅、脆硫铅锑矿、硫化锑及硫化铋的还原造锍反应是可以自发进行的。根据捷姆金(JIEMUJIN)模型,得出了杂质金属在铁锍及金属之间的分配比例的计算公式:D=rMOKPS20.5y/1,按此公式的计算结果与实验情况相符合。另外,测定了1373K及1473K温度下铅在FeS-Na2S系中溶解度,这对控制铁锍含铅量具有重要意义。 首次用富含氧化铁的黄铁矿烧渣替代纯氧化铁作固硫剂进行铅、锑硫化矿的无二氧化硫一步熔炼---还原造锍熔炼试验,试验包括硫化铅精矿和脆硫锑铅矿精矿的实验室试验和半工业性试验。这对解决迫在眉睫的大量低浓度二氧化硫和黄铁矿烧渣的污染问题以及含金黄铁矿烧渣黄金资源的开发利用具有重要意义。同时大大降低了还原造锍熔炼的成本,使其应用于工业生产成为可能。 在硫化铅精矿的还原造锍熔炼试验研究中,熔炼时间、添加剂及烧渣加入量、熔炼温度等因素对还原造锍熔炼的影响较大。实验室试验表明在最佳条件下的结果为:铅和银的直收率分别>8%及70%,固硫率≥96%。硫化铅精矿1m2反射炉矿还原造锍熔炼半工业试验结果说明,在熔炼规模放大1200倍后,铅直收率87.13%,总回收率96.44%,固硫率≥96%和烟气中二氧化硫含量全部达标;另外,粗铅质量好,含铅≥98%,含铜、锌≤0.05%,并在熔炼过程中完成配锑。因此,粗铅可直接电解精炼。但反射炉传热传质效果差,热效率低,生产效率低,不适于还原造锍熔炼。 在脆硫铅锑矿的还原造锍熔炼中,首次采用锑酸钠渣及含砷碱渣作为含钠添加剂,以代替苏打和无水芒硝,不仅可以降低生产成本,而且对粗铅和粗锑在碱性精炼过程中产生的精炼渣的无污染处理具有重要意义。在用苏打和无水硫酸钠作添加剂的小型试验中,铅和锑的直收率可分别达到68.50%和83.26%,银的直收率为70%,金属总回收率>95%,固硫率≥96%。在锑酸钠渣与脆硫铅锑矿精矿混合熔炼的小型试验中,铅和锑的直收率分别达到了78.24%和90.43%。在砷碱渣与脆硫铅锑矿精矿混合熔炼的小型试验中,砷与大量的锑、铅和铁形成黄渣,造成金属直收率大幅降低。烧渣加入量为理论量的70%时,金属直收率最高:Sb 6 1 .42%,Pb52.93%O 首次用短回转窑(。1.4、2.0m)作为脆硫铅锑精矿和碱渣、锑酸钠渣还原造硫熔练半工业试验的设备,与反射炉比较,短回转窑具有热效率高,熔炼强度大的优点。短回转窑熔炼试验取得了较好结果:熔炼能力为反射炉的6倍以上,铅和锑的直收率分别)63.50%及88.02%,固硫率在95%以上。但铅和银在铁毓中分配比例较高,铅约占总铅的巧%,银为30%,铁梳中的铅和银必须经济有效地回收。 提出了湿氧化法和焙烧制酸法两种处理铁硫的方法。湿法氧化过程动力学分析表明,铁梳的氧化受反应物通过产物硫膜层的扩散过程控制。因此,元素硫的转化率最高也只有79.14%。在800℃及2h的条件下氧化焙烧,铁梳完全氧化成氧化铁和二氧化硫,而铅、锑的挥发率低,银不挥发,都留于氧化铁渣中,便于返回利用。因此,焙烧制酸法是有希望用于工业生产的铁毓处理方法。 本文提出和研究开发的铅、锑、锡的还原造梳熔炼新方法处理这些金属硫化矿精矿时不产生低浓度二氧化硫烟气,同时又能顺便处理硫酸工业产生的黄铁矿烧渣及铅锑碱性精炼过程产生的锑酸钠渣和碱渣,这对环境污染的治理以及烧渣中黄金和碱性精炼渣中铅锑的回收具有重要意义。这种冶炼方法己申请了国家发明专利(申请号:001 1 3284.9),并与三家单位开展了共同开发该专利(申请)技术的合作。