PDF《由辉锑矿低温固硫熔炼制取粗锑》

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E?mail:[email protected] 第?22?卷第?10?期 刘小文,等:由辉锑矿低温固硫熔炼制取粗锑? 2897? 吉坤和雷霆? [11]? 、孙克萍和先晋聪? [12]? 、张天禄? [13]? 等在革 新火法炼硫化锑矿工艺方面均做过很多研究,但提出 的工艺方法都存在不足之处,未能彻底革新传统炼锑 工艺且实现工业化. 为此,本文作者通过热力学计算,发现采用碳酸 钠和氯化钾作熔剂, 氧化锌作固硫剂, 粉煤作还原剂, 在温度低于 900?℃条件下可以实现辉锑矿的还原固硫 熔炼一步制取粗锑.并且通过试验探索了主要影响因 素对熔炼过程的影响,优化工艺条件.此工艺具有低 温、低碳、清洁环保、综合利用易实现等优点,对彻 底改革高污染、高能耗的传统火法炼锑工艺具有重要 意义.? 1? 实验? 1.1? 原料及试剂 实验所用原料为单一硫化锑精矿(辉锑矿),其化 学组成如表?1?所列.其中?57.23%的?Sb?以硫化锑形态 赋存,1.72%以三氧化二锑形态赋存,2.90%以锑酸盐 形态赋存.实验所用的辅助原料包括氧化锌、还原粉 煤、碳酸钠、氯化钾及相关的滴定分析试剂.还原粉 煤的化学成分如下表

2 所列. 表1? 辉锑矿化学组分分析? Table?1? Composition?analysis?of?stibnite (mass?fraction, %)? Sb? Fe? S? Cu? Pb? As? Cd? 61.85? 0.94? 26.11? 0.43? 0.84? 0.13? 0.003 8? 表2? 还原粉煤的成分分析? Table? 2? Composition? analysis? of? powdered? coal? (mass? fraction, %)? C? S? SiO2? CaO? Al2O3? MgO? 45.55? 0.34? 32.79? 0.2? 9.16? 0.31? 1.2? 实验方法 按照实验配比,首先称取一定量的辉锑矿、ZnO、? KCl、Na2CO

3、粉煤,将这些物料混合均匀后装入高 纯石墨坩埚内,然后放入马弗炉内于恒定温度下保温 一段时间.熔炼完成以后,趁热直接将熔体倒出,于 室温下冷却, 冷却后将金属和渣分离, 然后分析检测. 采用硫酸铈滴定法分析粗锑及渣中的? Sb? 含量,通过? ICP?AES?分析粗锑及渣中其他元素的含量.锑的直收 率(η)计算公式为? 1? 2? m w? m h =? (1)? 式中:η?为锑的直收率;

w?为粗锑品位;

m1?为粗锑质 量;

m2?为原料中锑的总质量.? 2? 基本原理? 2.1? 熔炼过程可能发生的反应 辉锑矿低温固硫熔炼体系中可能发生的主要反应 见表 3. 表3? 熔炼过程中可能发生的主要反应? Table?3? Possible?main?reactions?in?smelting?process? Melting?reaction? Reaction? No.? Sb2S3+3ZnO+3C=2Sb+3ZnS+3CO(g)? (2)? 2Sb2S3+6ZnO+3C=4Sb+6ZnS+3CO2(g)? (3)? Sb2S3+3Na2CO3+6C=2Sb+3Na2S+9CO(g)? (4)? 2Sb2S3+6Na2CO3+3C=4Sb+6Na2S+9CO2(g)? (5)? 4Sb2S3+12Na2CO3=8Sb+9Na2S+3Na2SO4+12CO2(g)? (6)? 2Sb2O3+3C=4Sb+3CO2(g)? (7)? Na2S+ZnO+CO2(g)=Na2CO3+ZnS? (8)? 2FeS2=2FeS+S2(g)? (9)? 4CuFeS2=2Cu2S+4FeS+S2(g)? (10)? 2PbS+2ZnO+C=2Pb+2ZnS+CO2(g)? (11)? 2PbS+2Na2CO3+C=2Pb+2Na2S+3CO2(g)? (12)? 2Cu2S+2ZnO+C=4Cu+2ZnS+CO2(g)? (13)? 2Cu2S+2Na2CO3+C=4Cu+2Na2S+3CO2(g)? (14)? 2As2S3+6ZnO+3C=4As+6ZnS+3CO2(g)? (15)? 2As2S3+6Na2CO3+3C=4As+6Na2S+9CO2(g)? (16)? 2.2? 熔炼过程分析 熔盐热力学计算公式为?

298 298?

298 ?298? ( d ) ( d )? T T? p? T p? c? G H c T T S T? T Q Q Q D D = D + D - D + ò ò? (17)? 式中:? T? GQ D 为反应标准吉布斯自由能变化值;

T 为温 度;

? T? H Q D 和? 298? H Q D 分别表示在温度 T 和298?K 下的反 应标准焓变;

? T? SQ D 和? 298? SQ D 分别表示在温度 T 和298?K? 下的反应标准熵变;

? p? c D 为反应比定压热容变化值. 根据文献[14?16]提供的热力学数据计算出各个 反应在不同温度下的? T? GQ D ,如图