[发明专利]一种从铅锡精矿中直接冶炼铅锡合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶金领域，特别是一种从铅锡精矿中直接冶炼铅锡合金的清洁冶炼方法。

背景技术

对于一些难选的铅锡共生的氧化矿或硫化矿，传统的处理方法是先通过重选的方法产出含锡8～30%、铅10～40%的铅锡精矿；之后再通过浮选的方法分别产出含锡>40%、铅<10%的锡精矿和含铅30～40%、锡1～3%的铅精矿。浮选得到的锡精矿通过富氧顶吹熔炼或反射炉熔炼得到粗锡；铅精矿则通过富氧底吹等方法得到粗铅。得到的粗锡与粗铅分别通过精炼后产出精锡与精铅，再由精锡与精铅配置铅锡合金。

这种传统的冶炼工艺存在下述问题：

1、铅、锡回收率较低：传统的由铅锡矿产出铅锡合金的过程包括铅锡矿重选——铅精矿、锡精矿浮选——铅精矿冶炼、锡精矿冶炼——铅、锡精炼——铅锡合金配置等步骤。由于铅锡共生关系密切，选矿性质差异不大，铅锡难于彻底分离，在此“合—分—合”的过程中，铅、锡的回收率难于有效保证。例如，铅锡矿重选、浮选过程中铅的回收率一般为15～35%、锡回收率一般为30～40%；铅、锡冶炼的回收率为96%左右，整个选冶过程铅综合回收率仅13～28%、锡综合回收率仅30～34%。

2、冶炼过程污染重、能耗高：传统铅冶炼工艺主要是烧结机烧结-鼓风炉还原熔炼或底吹炉熔炼工艺，均是在1250-1350℃的高温下进行的，不仅耗能高，而且高温冶炼过程产生大量铅蒸汽及弥散的铅雾造成工厂周边地区空气、土地及水源的严重污染；而对锡冶炼而言，现有的奥斯麦特顶吹熔炼或传统的反射炉熔炼，其炼锡温度为1150～1400℃。在此高温下，与锡伴生的Cu、Pb、Bi、As、Sb及Ag等均被还原进入粗锡，As和Pb还大量挥发,造成厂区周边空气、土地及水源的严重污染。同时，为维持传统铅锡冶炼过程所需高温，须消耗大量优质煤或重油，能耗成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从铅锡精矿中低碳、清洁、高效地熔炼出铅锡合金的方法。

本发明的技术方案是：首先将铅锡精矿与固砷剂、固硫剂及惰性熔盐混合后在200～260℃的温度下进行固砷反应，反应15～90分钟后，加入还原剂，再升高反应温度至700～950℃进行还原固硫熔炼，反应时间60～180分钟，反应结束后直接得到铅锡合金；还原熔炼过程中采用粉煤或焦炭粉作还原剂。

所述惰性熔盐为碳酸钠、氯化钠、碳酸氢钠中的一种或两种或三者的组合。

所述的固砷剂为MgO、ZnO、BaO中的一种或两种的组合，固砷剂的用量为与铅锡精矿中的砷氧化物反应理论摩尔量的1～6倍。

所述的固硫剂为ZnO、CuO中的一种或两种的组合，固硫剂的用量为与铅锡精矿中的金属硫化物反应理论摩尔量的0.5～2倍。

惰性熔盐用量为铅锡矿重量的1～6倍，粉煤或焦炭粉用量为铅锡矿重量的5～40%。

本发明与传统工艺相比取得的有益进步在于：

1、大大缩短工艺流程：本发明的方法省去“铅锡矿重选——铅精矿、锡精矿浮选——铅精矿冶炼、锡精矿冶炼——铅、锡精炼——铅锡合金配置”这一冗长的工艺路线，以铅锡精矿为原料直接熔炼得到铅锡合金，大大缩短了传统铅锡合金生产的工艺流程、提高了铅锡回收率、降低了生产成本。

2、大大降低能耗、有效降低冶炼过程的环境压力:本发明的方法一方面采用低温熔炼技术，在700～950℃的温度条件下进行铅锡的还原熔炼，与传统工艺1150～1400℃的熔炼温度相比可大大降低能耗；另一方面，本发明的方法在冶炼过程中采用两段升温制度，首先在200～260℃的温度下熔炼，使原料中的砷以难溶砷酸盐的形式固定；之后，进一步升高温度，使原料中的硫以金属硫化物的形式固定，有效避免了铅、砷等重金属粉尘及低浓度SO₂的排放，冶炼环境明显改善。

具体实施方式

本发明的方法，将铅锡精矿于低温惰性熔盐中首先进行固砷反应，使原料中大部分的砷形成难溶砷酸盐。之后，加入适量还原剂并进一步升高反应温度，进行还原固硫熔炼，一步炼制铅锡合金。熔炼过程中，用一种或几种熔点较低的惰性熔盐作为熔剂，粉煤或焦炭粉作还原剂，用对硫的亲合力比铅、锡更强的金属的氧化物作如氧化锌、氧化铜为固硫剂。熔炼结束后，原料中的硫以硫化锌或硫化铜形式被固定，避免了SO₂的排放，而还原出来的铅锡则形成铅锡合金。

本发明的工艺过程原理和技术条件如下：

1.工艺过程原理

（1）固砷过程

固砷过程的实质就是固砷剂与铅锡矿中的砷发生如下式反应：