锑富氧鼓风炉挥发熔炼处理复杂含金锑精矿的研究与应用

2023-09-14梁俊杰

湖南有色金属 2023年4期

关键词：含金富氧铁粉

梁俊杰

（锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南冷水江 417502）

随着世界锑工业的不断发展，成分比较单一的锑精矿面临枯竭，大量复杂含金锑精矿成为主要原材料，按照传统的配料和工艺控制处理已经不适应，在炼锑鼓风炉上处理存在炉缸冻结、效率低等不利影响，因此需要研究新的处理方式和工艺控制来适应复杂的含金锑精矿。

1 复杂含金锑精矿的主要成分

含金锑精矿来自不同的产地，其主要成分也不一样，试验所用的含金锑精矿化学成分见表1。

表1 复杂含金锑精矿主要成分 %

2 传统炼锑鼓风炉的生产工艺流程及处理复杂含金锑精矿的难点分析

2.1 传统锑鼓风炉工艺流程

传统炼锑挥发熔炼鼓风炉是鼓入自然空气（贫氧）［1］，其主要流程是锑精矿和熔剂（铁矿石）、焦炭进入鼓风炉，利用硫化锑易挥发氧化的特性，硫化锑挥发氧化后成为三氧化二锑进入高温烟气中，精矿中的脉石和熔剂造渣，原料中的FeS和部分Sb2S3形成锑锍，以及部分被还原生成的毛锑与熔状渣一起进入加热前床，经静态澄清分离，实现渣与锑锍及毛锑分离。其工艺流程如图1所示。

图1 传统炼锑挥发熔炼鼓风炉生产工艺流程

2.2 传统锑鼓风炉处理复杂含金锑精矿的难点

2.2.1 冶炼难度加大

复杂含金锑精矿中含铁量较高，并且大部分物相为3价铁离子。传统挥发熔炼炼锑鼓风炉处理单一锑精矿，是采用Si－Fe－Ca三元渣系为主的多元渣系，Fe是以FeO的形式参与造渣过程。含金复杂锑精矿中的铁相物质熔点较高（1538℃），不参与造渣过程。因此，在鼓风炉处理该种精矿时，会导致渣的熔点变高，增加渣的粘度，降低渣的活性及流动性。在鼓风炉生产过程中，一部分高熔点的铁相物质与生料会随着炉内高温烟气流动，大量粘结在炉壁四周和鹅颈内壁形成极其坚硬的炉结，另一部分高熔点铁相物质会随着炉内高温熔体流动，进入炉缸和前床沉积，随着沉积量的增加，导致炉缸和前床冻结。最终导致鼓风炉被迫停炉，也叫“死炉”。

2.2.2 金含量损失及锑、金不能有效分离

由于渣的熔点升高，粘度变大，复杂含金锑精矿在鼓风炉挥发熔炼时，精矿中的金一部分会挥发进入高温烟气中，导致锑氧含金升高，从而降低金的直收率，加大金的回收成本及难度；还会延长前床熔体中金的自然沉降时间，从而导致渣含金升高1g／t以上。由于鼓风炉渣直接出售，渣含金的升高直接降低了金的回收率，造成金的含量损失。

2.2.3 降低冶炼效率

传统鼓风炉锑、金分离通过加精锑块作捕金剂进入鼓风炉后，前床产出粗锑或贵锑回收金，这种方法由于精锑块在物料中分布不均，往往金的回收率不高，同时造成了锑物料的重复冶炼。

3 锑富氧鼓风炉处理复杂含金锑精试验研究

试验设备为闪星锑业锑冶炼厂4.5m2富氧鼓风炉，物料为单一锑精矿、复杂含金锑精矿、熔剂精石灰、焦炭、熔剂铁矿石、阴极锑、石英砂、铁粉，物料主要化学成分见表2，工艺流程如图2所示。

图2 富氧炼锑挥发熔炼鼓风炉工艺流程

表2 试验物料主要成分 %

3.1 关于炉结和渣活性的探索研究

根据复杂含金锑精矿的特性，试验采用锑富氧鼓风炉，含氧浓度在28% ～32%，使炉内温度达到1000～1450℃以上，按照一定比例加入阴极锑、石英砂、铁粉，控制富氧鼓风量在3000～18000m3／h，保持弱还原性气氛，降低渣中高熔点铁相物质的含量［2］，质量比SiO2∶FeO∶CaO＝4∶2∶2，从而实现复杂含金锑精矿的持续稳定冶炼。其主要反应方程式如下：

Fe3O4＋Fe＝4FeO

2FeO＋SiO2＝SiO2·2FeO

SiO2·FeO＋CaO＝CaO·FeO·SiO2

根据生产试验实际，原始数据见表3，工艺参数调整以后，富氧鼓风炉处理量能稳定在170t／d左右，炉结与冻结情况得到有效的控制。加物料铁粉前，前床熔体Fe3O4成分在5%以上，每批物料加入20kg铁粉，炉渣中Fe3O4成分控制在1.5%左右，渣流动性正常。