一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，属于清洁冶金和有价金属综合回收利用技术领域。本发明专利技术将复杂硫化铋精矿与固硫剂、还原剂及少量添加剂按一定比例混合均匀后放入熔炼炉。在高温及强还原性条件下，复杂精矿中的铋、铅、钼等有价金属的硫化物与富铁物料中的铁氧化物发生还原固硫反应，一步产出粗铋、冰铜和炉渣。其中铋、铅、钼等有价金属富集在粗铋中，硫以FeS及Cu2S的形式固定在冰铜中，脉石矿物与还原剂中的灰分及与富铁物料中的部分铁氧化物生成硅铁钙三元渣。本发明专利技术实现了铋、铅、钼、铜、银等有价金属的高效富集回收，过程中消耗熔剂少，一步熔炼得到粗铋合金，成本低，且无SO2烟气产生，避免了其对环境的污染。

One step bismuth refining and smelting method for complex bismuth sulfide ore

The invention relates to a method for smelting and refining bismuth sulfide ore in one step. In the invention, the complex bismuth sulfide concentrate, the sulfur fixing agent, the reducing agent and a small amount of additives are mixed and distributed in a certain proportion and then put into the smelting furnace. In the condition of high temperature and strong reducibility, complex in the concentrate of lead and bismuth and molybdenum iron oxide sulfide and iron rich material price of metals in the reductive desulfurization reaction step, output of crude bismuth, matte and slag. The bismuth, lead, molybdenum and other valuable metals enriched in coarse bismuth in sulfur by FeS and Cu2S in the form of fixed matte, part of iron oxide silicon calcium slag and gangue mineral three yuan reduction agent in ash and iron rich in material. The invention realizes bismuth, lead, molybdenum, copper, silver and other valuable metals, enrichment and recovery process, consumption flux less, a step to obtain the crude bismuth alloy smelting, low cost, and no SO2 gas, avoid the pollution of the environment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，属于清洁冶金和有价金属综合回收利用

技术介绍
随着铋在化妆品、光电材料、核工业材料、航空航天等领域的逐步应用，铋的需求量逐步上升，但铋矿资源的品位越来越低，成分越来越复杂，而现有的冶炼方法逐步凸显弊端，需改进或优化工艺以适应行业发展。金属铋的现代生产方法可分为火法冶炼和湿法冶炼两大类，国内铋的生产主要是火法。火法熔炼中：熔析熔炼只能得到含铋的硫化物；还原熔炼只能处理铋的氧化矿；沉淀熔炼需要消耗大量铁屑和熔剂；混合熔炼存在低浓度SO2难处理的问题；清洁无污染的低温碱性熔炼由于熔盐渣难处理而尚在试验阶段。在湿法工艺处理方面，分铋矿浸出和含铋液提取铋两段。对于铋的氧化矿一般采取酸性浸出，硫化铋矿的浸出则多采用三氯化铁浸出、氯气选择性浸出、矿浆电解等工艺，含铋浸出液提取铋则主要采用铁粉置换、水解沉铋、隔膜电解等工艺，各有优缺点。目前，湖南有色集团柿竹园有色金属材料股份有限公司仍采用沉淀熔炼法和矿浆电解法来处理硫化铋精矿。沉淀熔炼法利用铁比铋亲硫性强的原理，在炉料中加入铁屑将铋置换出来，熔炼中还需加苏打、萤石及少量煤粉。该法流程短、操作简单。但熔炼过程加入的大量苏打和萤石无法回收利用，生产成本高，铁屑用量大，不宜处理混合精矿，且产生大量烟气导致环境污染严重。矿浆电解法将矿石浸出、过滤分离、净化溶液、电积等过程一体化，在电解槽中一步完成从矿石到金属的湿法冶炼过程。该法具有能耗低、试剂消耗少、无SO2污染、处理复杂精矿能力强等优点，但其电流效率低、电耗大、有价金属难回收。因此，一种适宜处理复杂硫化铋精矿、少加或不加熔剂、低成本、低能耗及清洁无污染的新工艺对于湖南柿竹园集团是丞待解决的，对于整个铋冶炼行业甚至整个有色冶金行业都是十分有意义的。
技术实现思路
针对上述技术存在的诸多问题，本专利技术提供一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法。本专利技术以铁矿石优选为含铁品位较高的铁精矿或黄铁矿烧渣作固硫剂，固硫剂与硫化铋精矿和还原剂一起发生还原固硫反应，一步产出粗铋或合金、冰铜和炉渣。实现了铋、铅、钼、铜、银等有价金属的高效富集回收。本专利技术冶炼过程中由于减少了熔剂的用量，进而降低了成本，且硫以FeS和Cu2S的形态固定于冰铜相，无SO2烟气产生，也避免了其对环境的污染。本专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其实施方案为：将硫化铋精矿与还原剂、固硫剂、添加剂一起加入熔炼炉，在还原气氛的条件下，通过还原固硫熔炼一步产出粗金属、冰铜和炉渣；所述固硫剂为铁矿石；所述添加剂包括CaO。本专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，包括下述步骤：步骤一将硫化铋精矿、固硫剂及添加剂混匀制粒或压团后，再配入还原剂、混合均匀后送入熔炼炉内；步骤二升温至800-1300℃后，在还原条件下，铋精矿及固硫剂发生还原固硫反应，并一步产出粗金属相、冰铜和炉渣；步骤三粗金属相由虹吸口放出送去精炼，冰铜相回收后作为提取铜的原料，炉渣由放渣口放出后直接水淬，得到水淬渣。水淬渣可作为生产水泥的原料。本专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，所述的硫化铋精矿中铋的质量百分含量在5％～40％之间，硫质量百分含量在5-35％之间。本专利技术涉及一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，所述的固硫剂为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿烧渣等中的至少一种，其加入量为所用硫化铋精矿质量的20％～100％；优选为65～95％；进一步优选为68～90％。在工业化应用时，可以适当的补入工业纯三氧化二铁，用工业纯三氧化二铁与铁矿石组成的混合物，作为固硫剂。本专利技术一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，所述添加剂包括A和CaO，所述A选自苏打、氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾中的至少一种；进一步优选，所述添加剂由A和CaO组成；所述A选自苏打、氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾中的至少一种；所述苏打为工业级苏打、所述氧化钠为工业级氧化钠、CaO为工业级氧化钙。更进一步优选，所述添加剂由苏打和CaO组成。所述A的加入量为所用硫化铋精矿质量的0.1％～20％、优选为1％-10％；所述CaO的加入量为所用硫化铋精矿质量的0.1％～10％、优选为1％-10％。本专利技术一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，还原剂为焦粉和/或煤粉，所述还原剂中碳质量百分含量大于等于50％、优选为50-85％，所述还原剂的加入量为所用硫化铋精矿质量的1％～25％。本专利技术一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，所述的熔炼炉为鼓风炉，侧吹炉，底吹炉，侧倾式转炉中的一种。本专利技术一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，升温至800-1300℃后，在还原条件下，铋精矿及固硫剂发生还原固硫反应1-4小时，然后澄清0.5-2小时。本专利技术一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，铋的回收率大于等于90.99％；优选为大于等于93.33％；进一步优选为94.51％、更进一步优选为96.74％。原理和优势反应原理如下：铁矿石中的铁氧化物(FexOy)在高温且有还原剂存在的条件下可能发生如下反应(x≤y，x≧1)：FexOy+(y-x)C＝xFeO+(y-x)CO(g)2FexOy+(y-x)CO(g)＝2xFeO+(y-x)CO2(g)FeO+C＝Fe+CO(g)FeO+CO(g)＝Fe+CO2(g)硫化铋精矿中的(Bi2S3)在高温且有还原剂存在的条件下与铁氧化物或单质铁发生还原固硫反应(x≤y，x≧1)：xBi2S3+3FexOy+3yC＝2xBi+3xFeS+3yCO(g)2xBi2S3+6FexOy+3yCO(g)＝4xBi+6xFeS+3yCO2(g)Bi2S3+3Fe＝2Bi+3FeS硫化铋精矿中的(Bi2S3)在高温且有还原剂存在的条件下与与加入的少量熔剂(Na2CO3)发生碱性还原固硫反应：Bi2S3+3Na2CO3+6C＝2Bi+3Na2S+9CO(g)2Bi2S3+6Na2CO3+3CO(g)＝4Bi+6Na2S+9CO2(g)硫化铋精矿中其它有价金属回收参与的反应(x≤y，x≧1)：xPbS+FexOy+yC＝xPb+xFeS+yCO(g)xPbS+FexOy+yCO(g)＝xPb+xFeS+yCO2(g)PbS+Na2CO3+2C＝Pb+Na2S+3CO(g)PbS+Na2CO3+CO(g)＝Pb+Na2S+2CO2(g)xMoS2+2FexOy+2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其特征在于：将硫化铋精矿与还原剂、固硫剂、添加剂一起加入熔炼炉，在还原气氛条件下，通过还原固硫熔炼一步产出粗金属、冰铜和炉渣；所述固硫剂为铁矿石；所述添加剂包括CaO。

【技术特征摘要】
1.一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其特征在于：将硫化铋精矿与还原剂、
固硫剂、添加剂一起加入熔炼炉，在还原气氛条件下，通过还原固硫熔炼一步产出粗金属、
冰铜和炉渣；所述固硫剂为铁矿石；所述添加剂包括CaO。
2.根据权利要求1本所述的一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其特征在于：
包括下述步骤：
步骤一
将硫化铋精矿、固硫剂及添加剂混匀制粒或压团后，再配入还原剂、混合均匀后送入熔
炼炉内；
步骤二
升温至800-1300℃后，在还原条件下，铋精矿及固硫剂发生还原固硫反应，并一步产出
粗金属相、冰铜和炉渣；
步骤三
粗金属相由虹吸口放出送去精炼，冰铜相回收后作为提取铜的原料，炉渣由放渣口放出
后直接水淬，得到水淬渣。水淬渣可作为生产水泥的原料。
3.根据权利要求1本所述的一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其特征在于：
所述的硫化铋精矿中铋的质量百分含量在5％～40％之间，硫质量百分含量在5-35％之间。
4.根据权利要求1本所述的一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法，其特征在于：
所述的固硫剂为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿烧渣等中的至少一种。
5.根据权利要求1本所述的一种复杂硫化铋矿的一步炼铋清洁冶炼方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝波，刘永，李云，唐雷，郭路路，陈永明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43