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熔池熔炼—连续烟化法处理高钨电炉锡渣和低品位锑矿研究

作　者: 雷霆
导　师: 杨显万
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 熔池熔炼-连续烟化法 高钨电炉锡渣 低品位锑矿 工业试验
分类号: TF814
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


综述了国内外锡冶炼技术概况和锑冶炼技术概况，分析了熔池熔炼—连续烟化法的特点和优越性。论文分两部分，对熔池熔炼—连续烟化法处理高钨电炉锡渣和熔池熔炼—连续烟化法处理低品位锑矿进行了研究。 高钨电炉锡渣，熔点高，粘度大，过去我国一直没有适宜的处理工艺。论文在系统研究高钨电炉锡渣特性的基础上，决定采用熔池熔炼—连续烟化法技术处理该种物料。进行的液态烟化小型试验结果表明：高钨电炉锡渣，通过添加适当碱性物料（如黄铁矿烧渣、石灰、硬头）等办法，可调整炉渣的粘度、熔点，改善炉渣的流动性，使高钨电炉锡渣达到硫化烟化法要求的工艺条件，顺利实现硫化挥发。 将小型试验结果应用于4m2烟化炉工业试验，取得了锡挥发率96％，直收率93.5％，抛渣含锡0.2％（最低达0.05％），煤耗4.6t/t金属锡，黄铁矿率20.1％，烟尘含锡60％的较好指标，现已投入工业生产，作业正常，指标稳定。 为了进一步考察钨、硅等元素在烟化过程中的行为，又在现场采集烟化渣试样，采用物相分析、X射线衍射、电子探针等多种研究手段，对其特性进行研究。结果表明：烟化渣中的钨几乎全部存在于白钨矿中，而二氧化硅则与加入的碱性物质进入钙铁橄榄石（占80.17％）和铁橄榄石（占14.64％）中，从而降低了炉渣的熔点和粘度，改善了炉渣的流动性，使烟化作业能顺利进行。即在烟化过程中，钨的行为无显著变化，而二氧化硅随碱性物质的加入，形成了较低熔点的钙铁橄榄石，保证了烟化过程的完成。入炉物料中含钨、硅高，会使物料的熔点、粘度显著提高，给烟化作业带来困难。 工业试验中，有的炉次会发泡，产生泡沫渣，为了对泡沫渣有较深入的认识，在现场采集泡沫渣试样，同样采用X射线衍射、电子探针、显微镜鉴定等多种研究手段，对其特性和形成机理进行研究。 烟化泡沫渣中，SiO2、Al2O3含量高于高钨电炉锡渣和烟化渣中的含量，渣中各元素基本上以氧化物的形式构成玻璃相结构，没有结晶相，属玻璃体，仅有极少量的渣中有金属铁相。烟化泡沫渣的碱度为0.97，较烟化渣的碱度低得多，属酸性渣，渣中的阳离子不足，阴离子过剩，阳离子不足以使渣中的硅饱和，使烟化泡沫渣的粘度增大，产生的大量气泡无法有效快速排出而导致炉渣呈蜂窝状结构，各矿物相难以结晶而最终产物为玻璃相。加入碱性物质如石灰等，可增加阳离子浓度，增大碱度，降低硅饱和度，使渣中阳离子和阴离子平衡，形成橄榄石型炉渣。这是消除泡沫、抑制炉渣体积膨胀，保证冶炼烟化作业能顺利进行的有效途径。昆明理工大学博士学位论文摘要 渣型讨论的结果表明:高钨电炉锡渣属亚饱和型渣，少部份属饱和型渣，炉渣矿物类型为橄榄石和紫苏辉石，其硅酸度较高而碱度较低。经配料烟化处理后所获得的烟化渣，因加入大量碱性物质，使二氧化硅饱和度、硅酸度下降，而碱度升高，为不饱和型渣，小部份属亚饱和型渣，炉渣主要矿物类型为橄榄石，相对的，其硅酸度较低而碱度较高。烟化泡沫渣，是饱和型渣，炉渣主要矿物类型为辉石和玻璃相，二氧化硅饱和度很高（接近100%），硅酸度高而碱度低。 通过本课题研究并应用于指导工业生产，为高钨电炉锡渣的综合利用开辟了一条有效途径，具有一定的价值和较大的实用意义，有较好的经济效益和推广价值，国际联机检索表明，该项技术“具有国内外新颖性，’o 针对我国目前锑挥发熔炼中存在的主要问题，分析了采用“熔池熔炼”工艺处理锑矿的可行性。确定了熔池熔炼一连续烟化法处理低品位锑矿工艺方案、试验工艺流程、试验规模及主要设备。进行了4m2烟化炉工业试验，处理含锑为15%一30%的中低品位锑矿，取得了炉床处理能力为12.st物料/（mZ·d），锑挥发率97.97%，直收率90%，渣含锑0.4675%，锑氧粉含锑76.4%，煤耗24%，铁矿石率27%，石灰石率15%的较好技术经济指标。工业试验和试生产表明，作业正常，指标稳定，工艺路线先进。该试验的成功，证明了采用熔池熔炼一连续烟化法取代目前国内通用的鼓风炉挥发熔炼和直井式挥发熔炼处理锑矿是可行的。它能达到以煤代焦，降低能耗，‘处理大批量低品位锑矿，大幅度提高选冶回收率，降低成本的目的。有很大的经济效益、社会效益和推广应用价值。它为我国的锑冶金工业开辟了一条新的途径，是锑冶炼技术的一项重大改革，对锑冶炼行业的技术进步有较大意义。国际联机检索表明，该项技术“具有国内外新颖性”。 烟化法锑氧粉与鼓风炉锑氧粉相比，成分较复杂，杂质含量较高，在反射炉进行还原熔炼时，熔化较慢，还原周期延长，还原熔炼较鼓风炉烟尘困难。针对此种情况，进行了烟化法锑氧粉还原熔炼试验研究。通过研究，弄清了烟化法锑氧粉的特性，探明了影响反应速率的因素，查明了造渣机理，主要渣相成分，确定了还原熔炼温度、还原剂的加入量、纯碱的配比等还原熔炼工艺条件。认为烟化法锑氧粉成分虽较复杂，杂质含量较高，会影响锑与渣的分离，但只要增加助熔剂碳酸钠的用量，减少木炭的加入量，锑与渣分离仍较迅速，可以在反射炉内达到甚至超过原来的分离

全文目录


摘要  12-14
Abstract  14-78
第一章 文献综述  78-94
  1.1 国内锡冶炼技术概况  78-79
  1.2 国外锡冶炼技术概况  79-80
  1.3 国内外锑冶炼技术概况  80-85
    1.3.1 火法炼锑工艺流程概况  81-84
    1.3.2 湿法炼锑工艺流程概况  84-85
    1.3.3 工业锑品的生产概况  85
  1.4 我国目前锑的冶炼工艺流程概况及利弊  85-87
  1.5 熔池熔炼-连续烟化法的特点和优越性  87-90
  1.6 课题的提出及主要研究内容  90-94
    1.6.1 熔池熔炼-连续烟化法处理高钨电炉锡渣项目的提出及主要内容  90-91
    1.6.2 熔池熔炼-连续烟化法处理低品位锑矿项目的提出及主要内容  91-94
第二章 高钨电炉锡渣特性研究  94-107
  2.1 试验方法和设备  94
    2.1.1 粘度测定  94
    2.1.2 熔点测定  94
    2.1.3 X射线衍射，电子探针等分析  94
  2.2 高钨电炉锡渣化学分析  94-95
  2.3 钨对电炉锡渣熔化温度的影响  95-96
  2.4 钨对电炉锡渣粘度的影响  96
  2.5 硅对电炉锡渣熔化温度、粘度的影响  96-97
  2.6 高钨电炉锡渣X射线衍射分析  97-98
  2.7 高钨电炉锡渣显微镜鉴定及各相共存关系  98-102
  2.8 高钨电炉锡渣电子探针分析  102-104
  2.9 高钨电炉锡渣中主元素在各相中的分配计算  104-106
  2.10 小结  106-107
第三章 高钨电炉锡渣液态烟化小型试验  107-113
  3.1 试验理论依据  107-110
    3.1.1 渣型选择  107
    3.1.2 烟化法硫化挥发基本原理  107-110
  3.2 试验方法和设备  110
  3.3 小型试验内容、结果和讨论  110-112
    3.3.1 炉渣流动性  111
    3.3.2 粘度测定  111-112
  3.4 小结  112-113
第四章 熔池熔炼-连续烟化法处理高钨电炉锡渣工业试验  113-119
  4.1 试料的理化性质  113-114
  4.2 工艺流程  114
  4.3 工业试验主要设备和尺寸  114-115
  4.4 试验内容、结果和讨论  115-117
    4.4.1 合理渣型试验  116
    4.4.2 风煤比试验  116
    4.4.3 吹炼时间试验  116-117
    4.4.4 试验结果  117
  4.5 小结  117-119
第五章 烟化渣特性研究  119-128
  5.1 烟化渣化学分析  119-120
  5.2 烟化渣X射线衍射分析  120-121
  5.3 烟化渣显微镜鉴定及各相共存关系  121-122
  5.4 烟化渣电子探针分析  122-125
  5.5 烟化渣中主元素在各相中的分配计算  125-127
  5.6 小结  127-128
第六章 烟化泡沫渣特性研究  128-134
  6.1 烟化泡沫渣化学分析  128
  6.2 烟化泡沫渣的X射线衍射分析  128-129
  6.3 烟化泡沫渣显微镜鉴定  129-130
  6.4 烟化泡沫渣电子探针分析  130-132
  6.5 烟化泡沫渣的发泡性能探讨  132-133
  6.6 小结  133-134
第七章 渣型讨论  134-138
第八章 结论  138-140
第九章 熔池熔炼-连续烟化法处理低品位锑矿的理论与实践依据  140-153
  9.1 采用“熔池熔炼”工艺处理锑矿的可行性  140-149
    9.1.1 锑及其主要化合物的理化性质  140-147
    9.1.2 锡的烟化挥发与锑的烟化挥发  147-149
  9.2 熔池熔炼-连续烟化法处理低品位锑矿工艺方案确定  149-150
  9.3 试验工艺流程  150-152
  9.4 工艺流程的主要设备和尺寸  152
  9.5 小结  152-153
第十章 熔池熔炼-连续烟化法处理低品位锑矿工业试验  153-166
  10.1 试料的理化性质  153-154
  10.2 熔池熔炼-连续烟化法处理低品位锑矿原理  154-155
  10.3 渣型选择  155-156
  10.4 配料计算  156-157
  10.5 试验内容、结果和讨论  157-161
    10.5.1 设备的无负荷及满负荷试运行  157-158
    10.5.2 冷料开炉试验  158
    10.5.3 合理渣型试验  158
    10.5.4 风煤比试验  158-159
    10.5.5 吹炼时间试验  159
    10.5.6 处理量试验  159-160
    10.5.7 综合条件试验  160-161
  10.6 主要经济技术指标  161-163
    10.6.1 炉床处理能力  161
    10.6.2 入炉锑矿石含锑品位  161
    10.6.3 煤耗  161
    10.6.4 锑的挥发率  161-162
    10.6.5 渣含锑  162
    10.6.6 锑氧粉含锑量  162
    10.6.7 铁矿石和石灰石用量  162-163
  10.7 经济效益初步评价  163-165
  10.8 小结  165-166
第十一章 烟化法锑氧粉的还原熔炼研究  166-190
  11.1 三氧化锑的还原熔炼及粗锑的精炼概况  166
  11.2 烟化法锑氧粉还原熔炼问题的提出  166-167
  11.3 烟化法锑氧粉还原熔炼试验  167-181
    11.3.1 试验设备和方法  167
    11.3.2 物料性质  167-169
    11.3.3 配料原则  169-170
    11.3.4 烟化法锑氧粉还原反应的热力学及渣型探讨  170-176
    11.3.5 试验内容、结果及讨论  176-181
  11.4 还原熔炼后的锑渣特性研究  181-188
    11.4.1 研究方法和设备  181-182
    11.4.2 还原熔炼后的锑渣熔点分析  182-183
    11.4.3 锑渣的X射线衍射分析  183-186
    11.4.4 锑渣中各物相相对百分含量  186
    11.4.5 锑渣的电子探针分析  186-188
    11.4.6 锑渣的渣相鉴定  188
    11.4.7 锑渣的物相分析小结  188
  11.5 小结  188-190
第十二章 总结论  190-192
参考文献  192-204
致谢  204-206
个人简历  206-209

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 重金属冶炼 > 锡
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