專利名稱：一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法及側(cè)吹爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫化銻熔池熔煉的方法及設(shè)備，特別是一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法及側(cè)吹爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)銻冶煉通常采用鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉技術(shù)，通過將硫化銻精礦中的銻以氧化銻的形式揮發(fā)到煙塵中形成粗銻氧，該過程需要配入大量焦炭作為還原劑和熱源，同時產(chǎn)出大量含低濃度SO2的煙氣，能耗高、低濃度SO2污染嚴(yán)重。為了解決以上問題，大量研究將富氧熔煉技術(shù)引入到了銻冶煉中，中國專利CN10942575采用在鉛銅冶煉行業(yè)使用很成熟的富氧底吹爐作為熔煉工具，對輝銻礦進(jìn)行富氧熔煉，該技術(shù)解決了銻冶煉能耗 高和產(chǎn)生低濃度SO2的問題，但由于氧氣從底吹爐底部鼓入，氧氣首先與生成的金屬銻接觸使之發(fā)生氧化反應(yīng)，依靠氧化生成的氧化銻向上部硫化銻傳遞氧，進(jìn)而將硫化銻氧化，該過程導(dǎo)致金屬銻生成量大大降低；此外，由于硫化銻很容易揮發(fā)，進(jìn)入到高溫熔池中的硫化銻很快就揮發(fā)進(jìn)入煙塵中，而通過氧化銻傳遞氧氣時，反應(yīng)時間較長，延長了銻揮發(fā)時間，導(dǎo)致硫化銻揮發(fā)量增加，硫化銻揮發(fā)過程屬吸熱反應(yīng)，這就往往會導(dǎo)致熔煉過程無法實現(xiàn)自熱，沒有全部利用硫化銻氧化反應(yīng)熱；進(jìn)入到煙道中的硫化銻非常容易在煙道表面粘結(jié)，使得熔煉過程難以順利進(jìn)行；另外，氧氣從底部往上吹，容易將物料吹入煙塵中，煙塵率往往會達(dá)到20%以上，嚴(yán)重影響銻白品質(zhì)。專利CN101768672也提供了一種用富氧頂吹煉銻的熔煉煉銻方法，該方法將物料置于一桶狀爐窯中，從頂部出入氧槍對其進(jìn)行富氧吹煉，但由于氧槍需要全部插入到熔體中，氧槍壽命無法保證；另外，高速氣流對熔體攪動很大，爐渣和金屬無法分層，需要將爐子停下后靜置分層后方可放料，使得熔煉過程無法連續(xù)進(jìn)行。由于以上種種原因，以上富氧熔池熔煉技術(shù)都沒有得到工業(yè)利用，現(xiàn)行銻冶煉仍然采用原始的鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉技術(shù)，亟需開發(fā)一種實用性強(qiáng)的富氧熔煉技術(shù)對其進(jìn)行改造。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉技術(shù)存在的高污染、高能耗以及現(xiàn)有富氧熔池熔煉技術(shù)無法切實產(chǎn)業(yè)化的不足，本發(fā)明旨在提供一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法及側(cè)吹爐，該熔池熔煉方法采用富氧熔煉，可實現(xiàn)硫化銻精礦的自熱熔煉，且金屬銻產(chǎn)率大大增加，銻白質(zhì)量好。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種硫化銻精礦富氧側(cè)吹爐，其結(jié)構(gòu)特點是，包括位于側(cè)吹爐體底部的耐火磚砌筑爐缸、位于爐體中部的銅水套以及位于爐體上部的鋼水套；所述銅水套和/或鋼水套上設(shè)有加料口，所述鋼水套上開有排煙口，在所述銅水套下部設(shè)有主風(fēng)口，該銅水套上部設(shè)有二次風(fēng)口，在所述鋼水套上設(shè)有三次風(fēng)口 ；在爐缸側(cè)壁從上至下依次設(shè)有爐渣放出口、銻锍放出口和金屬放出口 ；所述爐渣放出口設(shè)置在主風(fēng)口以下。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，包括如下步驟:
1)先將銻精礦、石灰石、石英砂以及鐵礦石各自進(jìn)行備料處理，然后將備好的上述物料進(jìn)行配料，配好后的混合料中:
Sb質(zhì)量百分含量為15°/Γ40%，硅、鐵、鈣的質(zhì)量百分含量以及相互的比例為Si02:Fe0:Ca0=(8% 30%): (7% 41%): (3% 25%)，硫質(zhì)量百分含量 >14% ；
2)對步驟I)中配好的混合料進(jìn)行增濕制粒，制粒過程控制物料中水的質(zhì)量百分含量為7% 15%，制成的球粒粒徑為3mnT25mm ；
3)將步驟2)制備的球粒加入如上所述的側(cè)吹爐內(nèi)，球粒進(jìn)料落入到側(cè)吹爐熔池中，被鼓入的側(cè)吹爐的富氧空氣氧化；熔煉溫度為950°C 1400°C，反應(yīng)生成的金屬銻、銻锍以及爐渣都在熔池中澄清分為三層，最底層為金屬銻，中間層為銻锍層，最上層為爐渣層；
4)分層放出金屬銻、銻锍和爐渣。進(jìn)一步地，所述金屬鋪的深度為300mm 600mm ;此時所述鋪锍層厚度為150mm 300mm,所述爐禮:層厚度為500mm 1500mm。在步驟3)中，從二次風(fēng)口向側(cè)吹爐內(nèi)通入二次風(fēng)，從三次風(fēng)口向側(cè)吹爐內(nèi)通入三次風(fēng)，所述二次風(fēng)和三次風(fēng)中O2的體積濃度均為30°/Γ90%，其余為N2，壓力為0.Γ0.4MPa，二次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(20ΝπΓ 20Νπι3) / (t精礦)，三次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(5Nm3 80Nm3)/ (t 精礦)；
在步驟I)中，將銻精礦、石灰石、石英砂以及鐵礦石進(jìn)行備料處理時，各成分的粒徑在20mm以內(nèi)。在步驟3)中，富氧空氣中O2體積濃度為30°/Γ90%，其余為N2，富氧空氣壓力為
0.2MPa 1.6MPa，富氧空氣中O2流量與球粒進(jìn)料量的關(guān)系為:(180ΝπΓ420Νπι3) / (t精礦)。籍由上述方法，本發(fā)明先將硫化銻精礦與石灰石、石英砂以及鐵礦石等進(jìn)行配料，將配好后的混合料加入到側(cè)吹爐中，鼓入富氧進(jìn)行熔煉，熔煉過程富氧直接鼓入渣層，氧氣與落入渣層中的硫化銻直接反應(yīng)，大大加快了反應(yīng)速度，反應(yīng)生成的金屬銻由于密度較大而沉入到熔池的最底部，最終由虹吸口放出，反應(yīng)過程生成的銻锍處在渣層和金屬銻層中間，由銻锍口放出，渣層浮于熔池最上面，風(fēng)口以下的熔煉渣攪動不大，其中的金屬銻和銻锍都得到了沉淀分離，同樣可以將其從爐渣放出口放出，為了將揮發(fā)進(jìn)入到氣相中的硫化銻在爐內(nèi)快速氧化，在熔池上面設(shè)置了二次風(fēng)口，從其中鼓入富氧氣體，將硫化銻氧化以確保硫化銻氧化所放出的熱量盡可能留在爐內(nèi)，在貼近排煙口處設(shè)置了三次風(fēng)口，可確保揮發(fā)的硫化銻在進(jìn)入煙道前再次充分氧化，使銻完全以氧化銻形式進(jìn)入到煙道中，可有效防止硫化在煙道上的粘結(jié)。1、先將銻精礦、石灰石、石英砂以及鐵礦石各自進(jìn)行備料處理，控制所有物料粒徑在20mm以下，將備好的上述物料進(jìn)行配料，配好后的混合料中Sb質(zhì)量百分含量在15 40%，其中硅、鐵、鈣質(zhì)量百分含量滿足Si02:Fe0:Ca0為(8 30%): (7 41%): (3 25%)，硫質(zhì)量百分含量控制在>14% ；
2、將上述物料在圓盤或者圓筒制粒機(jī)中進(jìn)行增濕制粒，制粒過程控制物料水分質(zhì)量百分含量在7 15%，制成的合格球粒粒徑控制在3mnT25mm之間；
3、將制好的球粒通過如圖1中3所示的兩個進(jìn)料口中定量加入到爐內(nèi)，進(jìn)料落入到熔池中，被由圖1所示鼓風(fēng)口 2鼓入的富氧空氣氧化，富氧空氣中O2濃度控制在30°/Γ90%之間，其余為N2,富氧空氣壓力控制在0.2^1.6MPa,富氧空氣中O2流量與進(jìn)料量滿足(180Nm3 420Nm3) / (t 精礦)；
4、控制熔煉溫度在95(Tl400°C之間，反應(yīng)生成的金屬銻、銻锍以及爐渣都在熔池I中澄清分層，熔池分為三層，最底層為金屬銻，其深度控制在30(T600mm，金屬銻由放銻口 9連續(xù)或間斷放出，金屬銻上層為銻锍層，銻锍控制深度在15(T300mm之間，由銻锍放出口 8間斷或連續(xù)放出，爐渣層在銻锍層上部，爐渣層又分為風(fēng)口以上和風(fēng)口以下兩部分，整個爐渣層控制在50(Tl500mm，風(fēng)口以下深度控制在400mm以上，爐渣放出口 7設(shè)置在風(fēng)口以下，以確保渣層能很高澄清。5、二次風(fēng)和三次風(fēng)分別由二次風(fēng)口 6以及三次風(fēng)口 5通入，二次風(fēng)和三次風(fēng)中O2濃度控制在30°/Γ90%之間，其余為隊，壓力控制在0.Γ0.4MPa，二次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(20ΝπΓ 20Νπι3) / (t精礦)，三次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(5ΝπΓ80Νπι3) / (t精礦)；
6、本發(fā)明所用熔煉設(shè)備如圖1和圖2所示的側(cè)吹爐。圖中I為熔池區(qū)，熔池區(qū)靠金屬放出口 9處爐缸深度加大，可使該處金屬層深度較深，可降低放出金屬中銻锍和爐渣的含量；主風(fēng)口 2根據(jù)冶煉規(guī)模大小兩側(cè)各設(shè)置31個；加料口 3設(shè)置兩個，當(dāng)處理規(guī)模較小時可以只設(shè)置一個；排煙口 4高溫?zé)煔庥纱颂幣懦蝗物L(fēng)口 5和二次風(fēng)口 6根據(jù)處理規(guī)?？煞謩e在爐兩側(cè)各設(shè)置3 8個；爐渣放出口 7、銻锍放出口 8以及金屬放出口 9從上到下依次設(shè)置，具體位置和大小根據(jù)各熔體層高度和量而定。整個爐子由耐火磚砌筑爐缸、中部銅水套以及上部鋼水套組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是:
1、可以實現(xiàn)硫化銻精礦的自熱熔煉，不需要外加任何燃料，進(jìn)而可以將銻冶煉綜合能耗降到800kg標(biāo)煤/噸以下；
2、金屬銻產(chǎn)率占全銻量 的109Γ25%，相比傳統(tǒng)煉銻方式，金屬銻產(chǎn)率大大增加；
3、熔煉煙氣中SO2質(zhì)量百分含量在6%以上，可以滿足直接制酸要求；
4、收塵系統(tǒng)中銻白含銻在78%以上，銻白質(zhì)量好，可直接還原熔煉得到精銻。


圖1是本發(fā)明所述側(cè)吹爐的正視 圖2是本發(fā)明所述側(cè)吹爐的側(cè)視圖。在圖中
1-熔池區(qū)；2-主風(fēng)口；3-加料口；4-排煙口；
5-三次風(fēng)口 ； 6- 二次風(fēng)口 ；7-爐渣放出口 ； 8-銻锍放出口 ；
9-金屬放出口； 10-爐缸；11-銅水套；12-鋼水套。
具體實施例方式實施例1
設(shè)計爐缸尺寸為1600X2500mm、爐缸面積為4m2的側(cè)吹爐，爐兩側(cè)各設(shè)置3個主風(fēng)口，通過爐渣放出口、銻锍放出口和放金屬銻口位置設(shè)計確保渣層深度在1200mm、銻锍層深度在200mm、金屬銻層深度在500mm，在熔體液面上1500mm處爐兩側(cè)各設(shè)置3個二次風(fēng)口，二次風(fēng)口上方IOOOmm處爐兩側(cè)各設(shè)置2個三次風(fēng)口，設(shè)置Φ 300mm加料口一個，排煙口尺寸為 400X400mm。在上述側(cè)吹爐中進(jìn)行試驗。備料:
將銻精礦和破碎到20_以下的石灰石、石英砂以及鐵礦石進(jìn)行配料，配好后的混合料中Sb質(zhì)量百分含量在25%，其中硅、鐵、鈣質(zhì)量百分含量分別為26%、18%、9%，硫質(zhì)量百分含量為19% ;將上述物料在圓筒制粒機(jī)中加水至物料水分為8%，制成粒徑在5mnTl8mm的球粒備用。熔煉:
將上述球粒料以10t/h的加料速度加入到上述側(cè)吹爐中，熔煉溫度控制在105(Tl30(TC之間，主風(fēng)口鼓入的富氧空氣中O2濃度為50%，其余為N2,富氧空氣壓力為
0.8MPa，富氧空氣流量為4500Nm3/h ;二次風(fēng)和三次風(fēng)中O2濃度都為50%，其余為N2，壓力控制在0.2MPa，二次風(fēng)流量為800Nm3/h，三次風(fēng)流量為500Nm3/h。在上述條件下可以實現(xiàn)自熱熔煉，金屬銻的產(chǎn)率為18%，煙氣中SO2濃度達(dá)到8.3%，收塵系統(tǒng)中銻白含銻在81%。
實施例2
熔煉爐與實施例1相同。備料:
將銻精礦和破碎到20_以下的石灰石、石英砂以及鐵礦石進(jìn)行配料，配好后的混合料中Sb質(zhì)量百分含量在33%，其中硅、鐵、鈣質(zhì)量百分含量分別為20%、12%、10%，硫質(zhì)量百分含量為16% ;將上述物料在圓筒制粒機(jī)中加水至物料水分為10%，制成粒徑在5mnT22mm的球粒備用。熔煉:
將上述球粒料以10t/h的加料速度加入到上述側(cè)吹爐中，熔煉溫度控制在1000~l200。C之間，主風(fēng)口鼓入的富氧空氣中O2濃度為80%，其余為N2，富氧空氣壓力為
1.2MPa，富氧空氣流量為2800Nm3/h ;二次風(fēng)和三次風(fēng)中O2濃度都為80%，其余為N2，壓力控制在0.2MPa，二次風(fēng)流量為300Nm3/h，三次風(fēng)流量為200Nm3/h。在上述條件下可以實現(xiàn)自熱熔煉，金屬銻的產(chǎn)率為11%，煙氣中SO2濃度達(dá)到13%，收塵系統(tǒng)中銻白含銻在79.4%。上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種硫化銻精礦富氧側(cè)吹爐，其特征在于，包括位于側(cè)吹爐體底部的耐火磚砌筑爐缸(10)、位于爐體中部的銅水套(11)以及位于爐體上部的鋼水套(12);所述銅水套(11)和/或鋼水套(12)上設(shè)有加料口(3)，所述鋼水套(12)上開有排煙口(4)，在所述銅水套(11)下部設(shè)有主風(fēng)口( 2 )，該銅水套(11)上部設(shè)有二次風(fēng)口( 6 )，在所述鋼水套(12 )上設(shè)有三次風(fēng)口(5);在爐缸(10)側(cè)壁從上至下依次設(shè)有爐渣放出口(7)、銻锍放出口(8)和金屬放出口(9);所述爐渣放出口(7)設(shè)置在主風(fēng)口(2)以下。
2.一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)先將銻精礦、石灰石、石英砂以及鐵礦石各自進(jìn)行備料處理，然后將備好的上述物料進(jìn)行配料，配好后的混合料中: Sb質(zhì)量百分含量為15°/Γ40%，硅、鐵、鈣的質(zhì)量百分含量以及相互的比例為SiO2 = FeO = CaO=(8% 30%): (7% 41%): (3% 25%)，硫質(zhì)量百分含量 >14% ； 2)對步驟I)中配好的混合料進(jìn)行增濕制粒，制粒過程控制物料中水的質(zhì)量百分含量為7% 15%，制成的球粒粒徑為3mnT25mm ； 3)將步驟2)制備的球粒加入如權(quán)利要求1所述的側(cè)吹爐內(nèi)，球粒進(jìn)料落入到側(cè)吹爐熔池中，被鼓入的側(cè)吹爐的富氧空氣氧化；熔煉溫度為950°C 1400°C，反應(yīng)生成的金屬銻、銻锍以及爐渣都在熔池中澄清分為三層，最底層為金屬銻，中間層為銻锍層，最上層為爐渣層； 4)分層放出金屬銻、銻锍和爐渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，其特征在于，所述金屬銻的深度為300_ 600mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，其特征在于，在步驟3)中，從二次風(fēng)口(6)向側(cè)吹爐內(nèi)通入二次風(fēng)，從三次風(fēng)口(5)向側(cè)吹爐內(nèi)通入三次風(fēng)，所述二次風(fēng)和三次風(fēng)中O2的體積濃度均為30°/Γ90%，其余為N2,壓力為0.Γ0.4MPa，二次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(20ΝπΓ 20Νπι3) / (t精礦)，三次風(fēng)中O2流量與進(jìn)料量滿足(5ΝπΓ80Νπι3) / (t精礦)； 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，其特征在于，在步驟I)中，將銻精礦、石灰石、石英砂以及鐵礦石進(jìn)行備料處理時，各成分的粒徑在20mm以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法，其特征在于，步驟3)中，富氧空氣中O2體積濃度為30°/Γ90%，其余為N2,富氧空氣壓力為0.2MPa^l.6MPa，富氧空氣中O2流量與球粒進(jìn)料量的關(guān)系為:(180ΝπΓ420Νπι3) / (t精礦)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫化銻精礦富氧熔池熔煉方法及側(cè)吹爐。為了解決現(xiàn)有鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉技術(shù)存在的高污染、高能耗以及現(xiàn)有富氧熔池熔煉技術(shù)無法切實產(chǎn)業(yè)化的問題，所述熔池熔煉方法包括如下步驟1)先將銻精礦等進(jìn)行備料處理，然后配料；2)對配料進(jìn)行增濕制粒；3)將制備的球粒加入側(cè)吹爐內(nèi)，反應(yīng)生成的金屬銻、銻锍以及爐渣都在熔池中澄清分為三層，最底層為金屬銻，中間層為銻锍層，最上層為爐渣層；4)分層放出金屬銻、銻锍和爐渣。本發(fā)明的熔池熔煉方法采用富氧熔煉，實現(xiàn)了硫化銻精礦的自熱熔煉，且金屬銻產(chǎn)率大大增加，銻白質(zhì)量好。
文檔編號C22B30/02GK103173637SQ201310070398
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者劉維, 劉銳, 蔡練兵, 張忠國, 覃文慶, 梁志軍, 張杜超, 韓旭, 尹漓江 申請人:中南大學(xué), 湖南辰州礦業(yè)股份有限公司