【钢铁冶炼】-锑冶炼先关工艺

锑冶炼锑冶炼相关工艺锑冶炼锑的化合物在工业上的用途很广泛，它已成为多种重要的化工原料，其中我国锑白和生锑生产至今已形成独具特色的生产工艺。锑盐如焦锑酸钠、醋酸锑等多种重要锑盐，自70年代末开始研制，目前已形成生产规模，部分产品还出口国外，得到外商的好评。一、生锑生产（一）概述生锑是一种纯净的针状结晶三硫化二锑，由高品位辉锑矿直接熔析生成。12为我国和前苏联的现行生锑质量标准。表1 我国生锑的现行质量标准（GB5236－85）化学成分%品级 代号

杂质不大于Sb 化合硫 王水不熔盐酸不溶物 物

游离硫一级三硫化二锑Sb2S3－1 70.0～73.025.0～28.30.3 1.5 0.07二级三硫化二锑Sb2S3－2 69.0～73.025.0～28.30.5 不规定 0.10表2 前苏联生锑的质量标准（OCT48.35－72）杂质不大于%项目 ΣSb ΣS 王水不熔As2S3 H2O 游离硫物% ≮ 25.5～28 0.2 0.3 0.1 0.07图1为我国反射熔炼生锑的工艺流程。图1 生锑生产工艺流程（二）原料与燃料1、原料－辉锑矿块矿对矿石的质量要求如下：SbS水分粉矿粒度＞45%＞16%＜5%＜5%20～50mm5%，是因为粉矿量增加，造成锑液与矿石残渣的分离困难，不但渣含锑增高，而且粉矿会进入生锑液污染生锑。2、燃料我国生产锑的反射炉采用烟煤作燃料，对其质量要求如下：固定碳挥发物灰分水分块度50%～60%15%～10%15%～10%6%±30μm（三）技术操作条件选择1、备料与加料（1）备料矿石经检查符合质量要求，不应混有铜、铅、铁及还原物和金属锑，大块矿石需先用颚式破碎机碎至规定粒度。（2）加料分次加料：每加一次料，熔析后放一次生锑液，出一次渣；每昼夜加料 6次，即每昼夜循环作业6次。2、炉温控制加料前炉膛温度升到900～1000℃，熔析时期炉膛温度控制在750～850℃，炉内维持还原气氛。（四）产物1、生锑锭锡矿ft矿务局实际生产的生锑锭质量与国家一级标准列于表3。表3 生锑锭国家一级标准与实际质量 %质量指标质量指标总含锑量化合物硫游离硫王水不溶物国家一级标准70.0～73.025.0～28.3不大于0.07不大于0.3锡矿ft实际产品72～7326.7～28.1痕量0.02～0.112、锑渣锑渣主要为脉石和未熔析完全而残留在脉石中的硫化锑，锑渣含锑一般为20%～25%。表4为锑渣的化学成分实例。表4 锑渣化学成分实例 %产物 Sb2S3 SiO2FeOCaO其它合计锑渣1 28.16 30.5023.4014.503.44100.00锑渣2 32.16 29.2018.3012.507.84100.00锑渣可加入直井炉或鼓风炉处理，回收其中的锑。3、烟尘Sb2S3粉尘，在放生锑液和扒渣时，Sb2S3Sb2O3，烟气经冷却收尘后，烟尘可送熔炼反射炉处5为烟尘的化学成分实例。表5 熔析反射炉烟尘化学成分实例 %产物产物SbAsFeSPbSiO2CaO其它烟道尘60.0～70.00.1～0.20.4～0.70.8～1.20.1～0.21～1.5 0.8～1.236.865.0～75.00.3～0.50.2～0.30.5～0.60.2～0.50.5～0.70.5～0.826.2合计～100.0100.0～（五）技术经济指标1、炉床能率1.2～1.5t（m2·dft8m21.4～1.8t（m2·d。2、直接回收率70ft70～73。3、冶炼回收率熔析反射炉的冶炼回收率包括生锑炉渣、浇铸浮渣和烟尘处理所回收的锑，锑的冶炼总回收率为98%左右。4、锑渣生产率与渣含锑45%～48%，锑渣产出率为30%～32%。渣含锑一般为20%～25%，最高达30%，锡矿ft矿务局北炼厂15%～23%。5、燃料消耗锡矿ft北炼厂每吨生锑实际消耗烟煤230～270kg。（六）主要设备选择1、熔析反射炉辉锑矿熔析反射炉的结构特点如下：一般炉膛较浅，炉尾一端略深，以便于熔析了来的生锑液流动集中；炉底向一侧略倾斜，以便于扒渣和放出生锑液；2为锡矿ft矿务局实用生锑反射炉结构。图2 8.4m3生锑反射炉结构图1－加料口；2－生锑放出口；3－排烟口火床面积与炉床面积之比为1:3.5～4。2、烟气冷凝和收尘设备烟气出炉温度最高可达800℃，一般放冷风冷却至450℃左右，然后进表面冷却器冷却至150℃进入抽风机，120～130℃进布袋收尘器，出布袋收尘器的废气经排风机排入烟囱放空。（七）配置说明根据锡矿ft矿务局的生产经验，大中型锑冶炼厂的生锑反射炉可与锑氧还单独建设的生锑反射炉可自成系统，反射炉设于主厂房内，烟气冷凝与收尘设备可配置在紧靠反射炉厂房的副跨内，垂直于主厂房。二、锑白生产（一）概述Sb2O399%～99.5%。锑白的生产方法分火法与湿法两类，现代生产以火法为主。火法又分直接Sb2O3产品；间接法则精锑经过熔化、氧化挥发和急剧冷却，获Sb2O3粉末。我国主要采用间接法生产。间接法生产锑白分自热与外热两种：自热法是开炉时将精锑加热熔化，吹我国锡矿ft矿务局和湖南省益阳锑品冶炼厂均采用间接自热法生产锑白，3为两厂用间接自热法生产锑白的工艺流程。图3 间接自热法生产锑白工艺流程国外生产锑白也多采用火法，间接法和直接法均有；从产品质量看，间接Sb2S3精矿含锑58%。目前世界各国所产锑白品质均略低于我国间接法所产锑白，我国锡矿ft矿务局生产的零号锑白，含Sb2O3达到99.5%以上，含砷低于0.05%。美国蓝星牌99.5%0.1%KRLTSSb2O399.2%0.5%67为美国哈绍化学公司三氧化二锑成分。表6 我国三氧化二锑标准（GB4062－83）杂质成分不大于% 细度大于大于99.5099.500.060.120.50纯白0.1%锑 99.0099.000.120.201.00白色0.5%品级 % % As2O3 PbO S 杂质总和颜色

100 筛余物不筛98.0098.000.30－0.15 2.00 白带微红 全通过锑二号三氧化二锑表7 美国哈绍化学公司产品三氧化锑化学成分 %牌号Sb2O3不少于As不大于Pb不大于KR（或LTS）99.20.50.1白星99.20.50.07蓝星99.20.10.05近十多年来，我国对湿法生产锑白的试验研究，也已取得可喜的成就。（SbCl5）作为浸出硫化锑矿石的氯化剂，通过图4为SbCl5制取锑白的原则流程。图4 SbCl5制取锑白的原则流程图本章介绍两个主要生产锑白的方法：火法（间接法）－锑白炉自热生产锑白；湿法（直接法）－SbCl5浸出硫化锑矿石制取锑白。（二）火法生产锑白1、原料与燃料（1）原料－精锑间接法生产锑白对原料的要求如下（：SbAsCuFePbSe＞99.65＜0.05＜0.01＜0.02＜0.2＜0.005锡矿ft矿务局炼锑厂过去用一号精锑作锑白原料，现在改用二号精锑，但0.05%0.005%；生产实践表明：锑白原料中含硒0.005%0.002%～0.003%，对锑白产品白度无形响，超过96%。（2）燃料－烟煤锑白炉自热法生产锑白，仅开炉、停炉和处理故障时需用少量燃料，故燃料消耗甚少，一般采用烟煤，燃料率小于5%。对煤质要求如下：固定碳挥发物灰分水分粒度＞55%15%～20%15%～20%＜6%＜30mm2、技术操作条件选择一次空气量、二次空气量、一次与二次空气量的比例（2）反应室离温区的温度控3）（4）冷却风量的大小调配。锡矿ft矿务局炼锑厂锑白炉自热生产锑白操作实践条件如下：一次空气量 8～13m3/h二次空气量 80～110m3/h二次空气量/一次空气量 10～13反应室高温区控制温度 1000±20℃二次空气管出口距锑液 500±mm表面炉膛内锑液温度控制 970～990℃炉膛内锑液深度控制 228～234mm冷却空气量 10000～12000m3/h锑液含铅富集上限 ＜3.5%3、产物（1）锑白目前我国的主要生产锑白工厂的产品均已达到国家零级和一级标准GB406－83超微粒氧化锑的规格如下：化学成分化学成分最大粒度符合国家零级标准≤0.3μm催化剂型氧化锑规格如下：三氧化二锑三氧化二锑≥99.5%铅铅铁氯化物乙二醇残渣≤0.10%≤0.10%≤0.10%0.008%益阳锑品冶炼厂所产分级锑白化学成分和物理性质到于表8。表8 分级锑白成分和物理性质化学成分% 物理性质于于一级99.500.060.12纯白0.5～1.0二级99.500.060.12纯白1.0～于于一级99.500.060.12纯白0.5～1.0二级99.500.060.12纯白1.0～1.3三级0.060.12纯白1.3～1.7四级99.500.060.12纯白1.7～2.5

平均粒度μm表9为国外三氧化二锑质量标准。表9 国外三氧化二锑质量标准化学成分%国别与生产厂牌号国别与生产厂牌号家Sb2O3不小于As不大于Pb不大于Fe不大于S不大于Cu 不大于KR牌99.20.50.1哈肖LTS牌99.20.50.1美国 化学公司白星牌99.20.50.07蓝星牌99.50.10.05标准品99.50.10.10.0020.001Ni0.001三国制炼高纯品99.70.050.050.0020.001株式会社粗粒品99.30.20.20.0020.001微粒品99.30.20.20.0020.001日本粗粒品99.30.030.0030.08H20.01日本精矿PatoX－L株式会社超细粒99.30.030.003H2无水PatoX－U红星99.30.30.20.0030.080.001Ni0.001白星99.40.30.080.0020.080.0010.001英国 安苯公司绿星99.10.30.40.0050.080.0010.001蓝星99.70.080.060.0020.080.0010.00115SSb2O399.20.30.20.010.080.0010.001

不大于

不溶物隔热牌L99.5美国 级

99.5隔热牌S99.5级99.80.080.10.00399.90.050.050.003隔 热隔 热 －德国高纯品S800标准级N催化剂级C标准代

物理性能细度% 松装 遮盖色泽 ＋ 325平均粒度密 度吸油量力

着色酸度备注不大于哈肖不大于哈肖KR牌特别白0.051～1.39～11高0.05美国LTS牌白0.11.8～2.19～11低0.05司白星牌白0.051～1.39～11高0.05蓝星牌白0.0041～1.39～11高0.05三国制标准品炼（55mμ）＞930.8～1.20.4～0.6日本高纯品社 粗粒品＞93＞961.0～1.2－0.4～0.6－微粒品＞960.6～0.70.4～0.6

（白度）目

g/cm3

ml/100gg/m2

力 SO4%

油中反射系数96%91%92%92%日本精粗粒品 白色矿 PatoX－L

6～70.01 ～

2 10～15 0.005比表面积株式会超细粒 白色社 PatoX－U

0.02

0.2 50～100m2/g＋ 300 0.05红星

目0.005

1.25

0.05英国司 绿星蓝星0.50.5L级0.13.0低折射率S级0.11.3高2.087隔热－S8000.1高2.087标准级N纯白0.10.6～0.90.3～0.4适中0.01中性C纯白0.10.6～0.90.3～0.4适中0.005中性美国德国高纯品

0.0050.0050.005

1.25 0.051.25 0.021.25 0.1（2）次锑氧锑白炉烟气收尘系统收集的烟尘含Sb2O390%～92%，称为次锑氧，其化学成分如下（：SbAsPbCu79～800.07～0.080.06～0.1～0.001此产品一般送锑氧还原熔炼反射炉炼成精锑。（3）高铅锑3.5%以上时不能再吹制锑白，须停炉放出，此种产品称为高铅锑，可供配制合金只用，其化学成分如下（：SbPbAsFeSCu＞95%＞3.50.02±0.01±0.0063＞0.19（4）浮渣主要为锑的高价氧化物，并含有被腐蚀的炉壁耐火材料成分及铁的氧化物，一般含锑～75%，可返回反射炉还原熔炼，以获得精锑。锑白炉浮渣的一般化学成分如下（：SbPbAs＞65～750.1～0.20.1～0.2FeOSiO2CaO1.2～1.53.5～4.20.8～1.04、技术经济指标（1）锑白吹炼时间1t2～2.2h/t1.5～1.7h/t。（2）次锑氧率开炉时熔化精锑和停炉以及处理故障时产出的次锑氧，质量较均较差，必须7%～8%（3）残梯率（又称高铅锑率）在吹炼过程中，锑液含铅不断富集，锑液中含铅达到一定程度，吹炼出的锑白产品含铅即不合格，锡矿ft矿务局炼厂的实践经验锑液含铅达到3.5%，即须停止吹炼，清出炉内残存的锑液，重新开炉熔化精锑。清出的高铅锑液含锑量，1%～1.5%。（4）锑白的直接回收率锑白炉产出合格锑白的含锑量占装入精锑总含锑量的百分比，称为锑白炉的直接回收率，一般为87%～88%。影响锑白直收率的主要因素是高铅锑、次锑氧和浮渣的产出量。因此，采用好的精锑作原料，保持最佳的炉况和炉龄，是提高直收率的主要措施。（5）锑的冶炼回收率吹炼锑的白过程中产出的次锑氧、浮渣和高铅锑，均可分别回收其中的锑，58%～99%，计算公式如下：（1）（6）燃料消耗生产1t合格锑白，根据生产统计消耗烟煤量一般为10～15kg。自热法生产锑白的主要设备，除锑白炉外，还有两套收尘设备；一套作为收5为设备的连接示意图。图5 自热法生产锑白设备连接示意图1－锑白炉；2－反应室；3－一次空气管；4－二次空气管；5－冷却风总管；6－表面冷却器；7～鼓风机；8～烟气收尘器；9－锑白粉收集室；10－排风机；11－旋风收尘器；12－锑白输送风机；13－锑白输送罐；14－锑白打包机5、主要设备选择（1）锑白炉自热法生产锑白的锑白炉为反射式隔焰炉，炉膛中装有耐火泥制的反应器，（960～980℃，并熔化陆续加入的碎精锑或水碎锑粒。因此，这种炉子只在开炉、停炉和处理故障时向火膛加煤，在正常操作时间完全不需要外加热量。炉子设计前必须准确进行热平衡计算，热平衡计算的热源主要来自下列反应热：2Sb＋2/3O2→Sb2O3△H298=－642kJ/mol设计的炉子熔池大小、炉膛高度须配合适当，使热量损失减少到最小限度。图6为锡矿ft矿务局6m2锑白炉的结构图。图6 锡矿ft矿务局6m2锑白炉结构图（2）锑蒸气氧化与冷却装置鼓入一次空气于熔池锑液中，产生大量锑蒸气进入反应器与二次空气相遇，Sb2O3产生极工20060～80图7 锑蒸气氧化与冷却装置示意图1－锑白炉顶；2－反应器；3－冷却风管；4－锑白炉底；5－一次风管；6－二次风管（三）锑白收集系统设备1、旋风收尘器采用一般型慢速收尘器以分离出烟气中的灰尘和粗粒锑白，为了防止铁质混入锑白产品中，旋风收尘器和全部连接管道须采用铝合金板制作。2、布袋收尘器优质锑白产品主要收集于布袋收尘器中，一般采用房室收尘器，机械振打或反吸风清灰，渡布可采用柞蚕丝绸制作，过滤速度不宜过大，一般取 0.2～0.3m/min，收尘效率可达99.5%。3、风机风机安装在旋风收尘器与布袋室之间，担负着抽入大量冷风，冷却含Sb2O380～100ft矿务局6m2锑白炉系统实用风机，风量为19620m3/h，风压为2120Pa。4、次锑氧收尘系统设备锑白炉开炉、停炉和故障处理需要烧煤加热，产出的烟气不能通入锑白产品8005、一、二次供风风机1台风机，如新邵4m231台，12.4m3/min，风压30000Pa。较大炉型选2台风机分别供给一次和二次空气，例如6m2锑白炉双反D22×21－5/3500D22×32－5/3500罗茨风机供给。6、配置说明（1）锑白车间厂房配置可紧靠熔炼车间，但须设置在主导风向的上方，避免主体设备锑白炉宜顺车间主厂房长方向配置，锑白冷凝与收尘系统设备同样（2）主厂房与锑白布袋室要求锑白炉为高温作业，主厂房应设置天窗，要求有良好的通风，收集锑白的布白粉尘。岗位责任制:1、正班长认真监督本班内各岗位工认真执行安全操作规程,保证班组内人员人身安全及设备安全。2、认真执行公司及车间制定的管理规定,一次不执行、不落实罚当班班长50元。3、认真督促各岗位工正规操作,不能隐瞒事故,对于隐患对下个班交接不清楚者,对本班负责人严肃处理,罚款50-100元,班长连带50%。造成巨大损失的岗位工调离岗位,建议对班长免职。4、班长要熟悉冶炼生产设备,各系统的性能,及时正确的处理应急情况。凡不积极处理事故造成停炉时间延长或业务素质差,不懂如何处理造成事故扩大化的,建议对班长予以免职。5、对车间各岗位记录、劳动纪律等,车间将不定期检查。对发现的问题落实到个人,一次不落实罚岗位工20元,班长连带50%6、班长必须提前30分钟到岗,认真与上班班长了解生产情况,严格执行交接班制度。7、接班后要对本班内所有设备进行试运行,对各个系统特别是对供电系统、循环水系统、液压系统等都必须检查一遍,发现问题及时汇报处理,不准带隐患工作,一次不检查罚班长50元。8、对班内管理及质量标准化严格要求,大胆管理。9、主任不在现场正班长行使主任职责,全面负责车间内的正常生产,协调好各