含金硫化锑矿鼓风炉挥发熔炼工艺研究*

贾菁华

(湖南有色金属职业技术学院，湖南 株洲　421006)



含金硫化锑矿鼓风炉挥发熔炼工艺研究*

贾菁华

(湖南有色金属职业技术学院，湖南 株洲421006)

对鼓风炉挥发熔炼锑金的工艺特点、技术参数和主要技术经济指标进行分析，为获得合理的工艺流程，稳定生产提出相关建议。

锑金精矿； 鼓风炉； 挥发熔炼

引言

含金硫化锑矿鼓风炉挥发熔炼，在20世纪60年代由湘西金矿首先建成并投入生产，现仍然是主要的含金硫化锑矿的处理方法。它充分利用了硫化锑矿易挥发、易氧化、低熔点和金的不挥发、不氧化及锑对贵金属的良好捕集能力的特性，使两者能在鼓风炉内一步实现分离。它具有处理矿石品位高(尤其是处理含锑在 40 %以上的锑矿),处理量大，原料适应性强，金属回收率高，易于实现机械化作业等优点。

1　挥发熔炼的原理

利用密闭鼓风炉挥发熔炼锑精矿，与熔炼铜、铅的鼓风炉不同，主要表现为小料批、低料柱、高温炉顶、高焦耗、主价金属显著挥发，贵金属富集于贵锑中等特点。

1.1原料成分

鼓风炉挥发熔炼含金硫化锑矿的原料是辉锑矿、黄铁矿、自然金，脉石矿物主要是石英石、石灰石、菱镁矿等。矿物形态有两种，一是高品位块矿，其成分为：Sb为42.3%，Au为20 g/t,S为21.7%,SiO2为35.6%,Fe为0.97%,As为0.12%,CaO为0.14%,MgO为1.19%；二是浮选精矿用石灰做粘结剂压制成的团矿,其成分为：Sb为41.74%,Au为22 g/t,S为20.81%,SiO2为18.14%,Fe为5.85%,As为2.54%,Pb为0.028%,CaO为2.59%, MgO为0.071%。鼓风炉料批由焦炭、铁矿石、石灰石、团矿(或块矿)组成，成分如表1所示。

表1　鼓风炉料批焦炭、铁矿石、石灰石、团矿(或块矿)成分/%

1.2工艺特点

根据对炉内化学反应所做的自由能计算得知，鼓风炉内主要物质的反应顺序为：焦炭——硫化锑――硫化亚铁[1]。由于锑和锑的硫化物均易氧化、挥发，熔炼时，焦炭燃烧放出大量的热，使大部分Sb2S3氧化成Sb2O3挥发进入收尘系统，Au由于不挥发，也不氧化，从理论上讲全部熔化随渣流入前床，但实际上由于Au的颗粒微小(6 μm以下)，再加上气流和表面的吸附作用，还有一部分金进入锑氧中，对这部分进入锑氧中的Au，生产中通常采用灰吹炉来进行回收。而随渣流入前床中的Au，由于冰铜对Au有一定的溶解能力，为降低冰铜中Au的含量，生产中一般都预先向前床中投入一定量的粗锑，以萃取进入冰铜中的金，这样由金和锑形成的合金熔体就是“贵锑”。

2　工艺参数选择

2.1渣型选择

含金硫化锑矿中脉石的主要成分是SiO2，它是炉渣的重要组成部分，采用低料柱作业，物料在炉内停留时间短，所以渣的熔点要尽可能低，粘度小，流动性好，以节约能源和形成良好的铁钙硅酸盐熔体，以利于锑金的分离。要想达到这种性能，在很大程度上只能增加氧化亚铁在渣中的比例，而氧化亚铁又会使渣的比重增加，对金的沉降分离不利。实践证明铁矿石的增加还会使铁还原成单质铁进入粗锑，贵锑含铁升高，对黄金回收不利，而低铁型渣生成的贵锑含铁低对回收黄金有利。因此选用SiO2为38%～41%，FeO为23%～27%,CaO为20%～23%，三种氧化物含量合计为85%～90%的渣型是比较理想的[2]。

这种渣型的熔点为1050～1150 ℃，黏度为0.3～1 Pa·S，属流动性渣，渣的比重在3～3.5 g/cm3,与冰铜4.5～4.8 g/cm3和粗锑6.6～7 g/cm3的比重值有较大差别，有利于三者分离。

2.2炉料配比

根据原料成分，脉石组成和造渣方式，选取的渣型为w(SiO2)∶w(FeO)∶w(CaO)=38∶26∶20，生产经验证实，团球中FexSy有近30%氧化成FeO并参与造渣，余下部分进入锑冰铜，当精矿以1 t为计量单位时，则燃料和熔剂的配比分别是：焦炭420～440 kg,铁矿石280～300 kg,石灰石120～140 kg[3]。

2.3鼓风强度

依据入炉物料特性，冶金计算表明：鼓风炉极限鼓风强度K≈105 m3/(m2·min)，工业生产时炉内料柱非常低，生精矿料柱、炉料粒度等对风口区床面积的影响可忽略，则K0=(0.6～0.8)×K=63～84 m3/(m2·min)，对多数硫化锑矿鼓风炉而言，最佳鼓风强度一般控制为60～90 m3/(m2·min)，具体选值可依据各自的原料、辅助材料成分、性质确定。

2.4料柱高度

低料柱是本工艺的最大特点，不含金的锑矿挥发熔炼不要求产出液锑，而对含金的锑矿则要求有少量液锑产出，以达到捕金的目的。低料柱产出液锑少，对捕金不利，过低料柱还会因底焦层太薄使作业难以正常化。高料柱可产出较多的液锑，但过高的料柱不仅对三硫化锑的挥发不利，且会使焦点区上移；沿风嘴向炉中心产生炉结，风口下方形成空洞，难以维持鼓风炉的正常作业。生产中含金硫化锑矿的鼓风炉挥发熔炼选用的料柱高度，在料批不变、风量一定的情况下，选用加料前为300～600 mm,加料后为700～850 mm的料柱高度[4]。实践证明鼓风炉每隔10～12 min进一批炉料，批次料层厚度大约在400 mm,最大料柱高度为700～1000 mm对含金的锑矿的挥发熔炼是有利的。

2.5前床容积

挥发熔炼时，由炉缸流出的的初次锑冰铜、初次贵锑含Au量分别为80～130 g/t和1000～1800 g/t。利用主金属Sb易捕集Au的特性，同时使炉渣、锑冰铜、贵锑更好地澄清分离，工业上多设置保温型前床，前床容积一般选择风口区床面积为0.9～1.2 m3/m2，过程控制的标准是含Au量<10 g/t,贵锑中的含Au量>1000 g/t。

3　主要技术经济指标

3.1床能率

鼓风炉的床能率是指一昼夜内每平方米炉床(即风口区水平面面积)熔炼的炉料量。鼓风炉的床能率与炉料的性质、渣型、鼓风量和操作条件有关。

炉料中含锑、硫和铁高，不含或少含高熔点物料如ZnS，MgO，SiO2等，炉料熔化速度快，则床能率高；炉料中的造渣组分，能形成低熔点的炉渣，因此选择合理的渣型，可以降低渣的熔点，提高床能率；采用热风、富氧空气鼓风，也可提高床能率；另外在操作上保证加料、送风、排放熔体等过程正常进行，不出故障，不停风，不停料，可提高床能率。

3.2焦率

焦率是指每批炉料中，焦炭占炉料的百分比。通过查询计算表，鼓风炉炉气带走的热量约为焦炭发热量的60%[5]，故焦率高是本工艺的缺点，过高的焦率不仅浪费资源，而且会给挥发熔炼带来不利影响。在同样的矿石量下，焦率高会导致料柱升高，料柱升高除带来上述因料柱升高而带来的影响外，还会使咽喉口的动压磨损加快，导致咽喉口寿命缩短，会使铁质还原造成粗锑含铁升高，对金的回收不利；焦率过低，不能保证正常的挥发熔炼所需的热量。实践证明，处理含锑40%以上的硫化矿时，焦率在28%～32%为宜[6]。

3.3金属回收率

影响金属回收率的主要因素是渣含锑、含金量。渣含锑量又受到渣型、风压、前床温度、入炉品位等多种因素的影响[7]：

1)理想的渣型可使渣含锑量降至1.5%、含金量降至1 g/t以下。当炉渣黏度大于1 Pa·S时，炉渣处于粘稠状态，渣含锑量会升高到2%以上，渣含金量会升高到5 g/t以上。

2)风压大会使咽喉口产生喷火，喷火搅动了前床各种液态物质，对炉渣、锑冰铜、粗锑三者分离不利，也不利于锑、金沉降，导致渣含锑、金量升高。若咽喉口长期处于喷火作业状态，特别是咽喉口直径由Φ30 mm增大到Φ150 mm以上时，渣中含锑量会升高到3%以上，含金量可以增加到7 g/t以上。

3)前床温度提高到1100 ℃以上时，能使渣过热，便于炉渣、锑冰铜、粗锑三者分离，利于锑和金的沉降，渣含金、锑量也会相应降低，所以鼓风炉都采用加热前床来降低渣含锑、金量。

4)在其他条件不变时，入炉金品位从20 g/L增加到50 g/L时，渣含金量也会从小于1 g/t上升到2.5 g/t以上[8]。

鼓风炉挥发熔炼，只要条件控制得合理，锑的回收率可达95%以上，金的回收率可达98%以上。

4　结束语

含金硫化锑矿的鼓风炉挥发熔炼，是目前中国炼锑收金工业上广为使用的先进工艺流程，鼓风炉产出的锑氧质量好，有利于下一步反射炉还原精炼。金随炉渣从鼓风炉流入前床后，在前床采取加粗锑来捕集金的方法，金、锑回收率高，是中国目前处理含金的锑物料分离金、锑的有效方法。

[1]赵瑞荣，石西昌.锑冶金物理化学[M].长沙:中南大学出版社,2006.

[2]赵天从,汪键.有色金属提取冶金手册(锡锑汞)[M]. 北京:冶金工业出版社,2005.

[3]魏军,陈 云.炼锑鼓风炉的配料方法[J].有色金属：冶炼部分, 1997,(6):28—30.

[4]赵天从.锑[M].北京:冶金工业出版社,1987.

[5]夏加群,许季光.炼锑鼓风炉节能途径的探讨[J].冶金能源,2000,(1):35—36.

[6]刘共元，刘 勇.鼓风炉挥发熔炼锑金精矿工艺探讨 [J]. 有色金属：冶炼部分,2003,(3):35—37.

[7]雷霆,朱从杰,张汉平.锑冶金[M]. 北京:冶金工业出版社, 2009.

[8]郑克强.锑鼓风炉设计与实践[J].甘肃有色冶金,1997,(1/2):32—36.

2016-03-25

贾菁华(1972—)，女，工程师。E-mail:283731856@qq.com

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