技术领域
[0001] 本
发明涉及辉锑矿
冶炼领域，具体而言，涉及一种辉锑矿的熔炼系统及熔炼方法。
背景技术
[0002] 辉锑矿中的主要物相是硫化锑(Sb2S3)，辉锑矿的处理工艺氛分为火法工艺和
湿法工艺，目前火法
冶金工艺占绝对优势，95％以上辉锑矿采用火法工艺冶炼金属锑。辉锑矿火法冶炼的典型工艺流程为：鼓
风炉挥发熔炼-反射炉还原；在熔炼过程中，硫化锑挥发
氧化，同时脉石造渣由炉缸放出，烟气收尘得到的氧化锑粉进入反射炉还原生产粗锑。
[0003] “鼓风炉-反射炉”工艺虽然工艺成熟，但是仍存在以下缺点：(1)辉锑矿中硫在鼓风炉中大部分变为SO2进入烟气，但在烟气中的浓度低，产生的烟气无法制酸，烟气处理成本高；(2)鼓风炉的焦率较高；(3)反射炉工艺的热效率较低，锑氧粉挥发量大，锑直收率较低。
[0004] 为了解决上述问题，现有文献报道了富氧侧吹挥发熔池熔炼生产粗三氧化二锑的方法及装置(ZL201410173492.4)，辉锑矿采用底吹熔池熔炼连续炼锑的生产方法及其装置(201010264738.0)，锑精矿的侧吹氧化熔炼-侧吹还原熔炼方法(ZL201610665922.3)，顶吹熔池熔炼炼锑方法及其熔池熔炼炉(CN201010100003.4)。然而上述冶炼方法和装置均生成SO2烟气，且需要高额的处理成本。
[0005] 鉴于上述问题的存在，有必要开发出一种成本较低、锑收率较高的熔炼方法。
发明内容
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种辉锑矿的熔炼系统及熔炼方法，以解决现有的辉锑矿熔炼方法存在锑金属回收率较低和成本高的问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种辉锑矿的熔炼系统，该熔炼系统包括：
真空熔炼装置、熔分炉、压
力控制装置和精炼装置，真空熔炼装置为电加热装置或电磁
感应加热装置，其工作压力为1～100Pa，设置有加料口、含锑产物出口和烟气出口，加料口用于添加辉锑矿和还原性
燃料及
碱性添加剂；熔分炉为电加热装置或
电磁感应加热装置，其工作压力为常压，设置有含锑产物入口、粗锑出口和
排渣口，含锑产物入口与含锑产物出口连通，且熔分炉中的
温度高于真空熔炼装置中的温度；压力控制装置用于控制真空熔炼装置和熔分炉中的真空度；及精炼装置设置有粗锑入口和金属锑出口，粗锑入口与粗锑出口连通。
[0008] 进一步地，熔炼系统还包括：制粒装置、碱性添加剂供应装置、还原性燃料供应装置和辉锑矿供应装置，制粒装置设置有原料入口和混料出口，混料出口与加料口经原料输送管路连通；碱性添加剂供应装置设置有碱性添加剂供应口，碱性供应口与原料入口连通；还原性燃料供应装置设置有还原性燃料供应口，还原性燃料供应口与原料入口连通；及辉锑矿供应装置设置有辉锑矿供应口，辉锑矿供应口与原料入口连通。
[0009] 进一步地，熔炼系统还包括干燥装置，干燥装置设置在原料输送管路上。
[0010] 进一步地，熔炼系统还包括粘结剂供应装置，粘结剂供应装置设置有粘结剂供应口，粘结剂供应口与原料入口连通。
[0011] 进一步地，熔炼系统还包括提纯装置，提纯装置设置有炉渣入口，炉渣入口与排渣口连通，用以从炉渣中回收硫元素。
[0012] 进一步地，熔炼系统还包括：收尘装置，收尘装置设置有烟气入口和硫化锑
烟尘出口，烟气入口与烟气出口连通；优选地，真空熔炼装置还包括：烟尘回收口，烟尘回收口与硫化锑烟尘出口连通。
[0013] 进一步地，熔炼系统还包括
破碎装置，破碎装置用于控制辉锑矿、还原性燃料和碱性添加剂的粒度。
[0014] 进一步地，熔分炉选自电加热炉或电磁感应加热炉。
[0015] 本
申请的另一方面还提供了一种辉锑矿的熔炼方法，熔炼方法包括：在真空条件下，将辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂在真空熔炼装置中进行真空熔炼，得到含锑产物和含锑烟气；将含锑产物在熔分炉中进行熔炼，得到粗锑和炉渣；将粗锑进行精炼，得到金属锑；其中，真空熔炼装置的熔炼的温度为500～600℃，压力为1～100Pa，熔分炉的熔分温度为1000～1300℃，压力为常压。
[0016] 进一步地，以占辉锑矿的重量百分含量计，还原性燃料的用量为3～15％，碱性添加剂的用量为60～100％；优选地，以占辉锑矿的重量百分含量计，还原性燃料的用量为5～10％，碱性添加剂用量为70～80％。
[0017] 进一步地，上述制备方法还包括：在真空熔炼过程中加入粘结剂；优选地，粘结剂选自球团粘结剂、
硅环氧
树脂粘结胶
水、UV
固化型胶水、热熔胶、压敏胶、聚
氨酯型胶水、废糖浆和
环氧树脂粘结剂中的一种或多种。
[0018] 进一步地，以占辉锑矿的重量百分含量计，粘结剂的用量为0.2～15％，优选为3～8％。
[0019] 进一步地，真空熔炼的温度为500～700℃，压力为1～100Pa；熔分炉熔分炉的温度为1000～1300℃，压力为常压。
[0020] 进一步地，在进行真空熔炼过程之前，熔炼方法还包括：将经粘结剂和破碎步骤处理后的辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂进行制粒，得到混合料；将混合料进行真空熔炼，得到粗锑、
熔渣和含锑烟气；优选地，混料为球形，且直径为0.1～5cm，更优选地，混料的直径为0.2～1cm。
[0021] 进一步地，在进行制粒过程之前，熔炼方法还包括将辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂进行破碎的步骤；优选地，经破碎步骤后，辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂的粒度为10～2000目，更优选为200～1000目。
[0022] 进一步地，在制粒过程和真空熔炼之间，真空熔炼方法还包括：将经制粒过程得到的混合料进行干燥；优选地，干燥过程选自自然
通风或加热脱水。
[0023] 进一步地，还原性燃料选自无烟
煤、
烟煤、
石墨、
碳素材料、
石油焦、
焦炭和
活性炭组成的组中的一种或多种；碱性添加剂选自碳酸钠和/或氢氧化钠。
[0024] 应用本发明的技术方案，通过压力控制装置控制真空熔炼装置和熔分炉中的真空度。在压力控制装置的作用下，使真空熔炼装置中的反应体系的压力低于
大气压力，相应地，产物中CO2气体的分压也比较低。这使得上述反应更容易向右进行，进而有利于提高含锑产物的生成速度。同时使辉锑矿在较低的温度下在真空熔炼装置中进行第一真空熔炼过程，还能够降低锑元素的回收率。然后将含锑产物在熔分炉中，以高于真空熔炼的温度进行熔炼，得到粗锑和炉渣。通过精炼装置，将从真空熔炼装置中排出的粗锑进行进一步精炼提纯，得到锑元素含量较高的锑金属；同时经过上述真空熔炼过程，还能够使硫元素以固体的形式进行回收，因而采用上述熔炼系统能够降低环境污染和硫元素的浪费。在此
基础上，采用上述真空碱性熔炼系统从辉锑矿中提取金属锑，不仅有利于大幅提高金属锑的回收率，简化工艺流程、降低回收成本，还能够降低环境污染和硫元素的浪费，提高其环保性。
附图说明
[0025] 构成本申请的一部分的
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0026] 图1示出了根据本发明的一种典型的辉锑矿的熔炼系统的结构示意图；以及[0027] 图2示出了根据本发明的一种典型的辉锑矿的真空熔炼方法的流程示意图。
[0028] 其中，上述附图包括以下附图标记：
[0029] 10、真空熔炼装置；20、压力控制装置；11、碱性添加剂供应装置；12、还原性燃料供应装置；13、辉锑矿供应装置；14、结剂供应装置；30、精炼装置；40、制粒装置；50、干燥装置；60、提纯装置；70、收尘装置；80、破碎装置；90、熔分炉。
具体实施方式
[0030] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0031] 正如背景技术所描述的，现有的辉锑矿熔炼方法存在锑金属回收率较低和成本高的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种辉锑矿的熔炼系统，如图1所示，该熔炼系统包括：真空熔炼装置10，压力控制装置20、熔分炉90和精炼装置30，真空熔炼装置10设置有加料口、含锑产物出口和烟气出口，该加料口用于添加辉锑矿和还原性燃料及碱性添加剂；熔分炉90设置有含锑产物入口、粗锑出口和排渣口，含锑产物入口与含锑产物出口连通，且熔分炉90中的温度高于真空熔炼装置10中的温度；压力控制装置20用于控制真空熔炼装置10和熔分炉90中的真空度；及精炼装置30设置有粗锑入口和金属锑出口，粗锑入口与粗锑出口连通。
[0032] 选用Na2O作为碱性添加剂进行原理性说明：
[0033] 在碱性熔炼过程中，辉锑矿与纯碱和还原剂发生如下反应：
[0034] 2Sb2S3(s)+6Na2O(s)+3C(s)＝4Sb(s)+6Na2S(s)+3CO2(g)。
[0035] 通过压力控制装置20控制真空熔炼装置10和熔分炉90中的真空度。在压力控制装置20的作用下，使真空熔炼装置10中的反应体系的压力低于大气压力，相应地，产物中CO2气体的分压也比较低。这使得上述反应更容易向右进行，进而有利于提高含锑产物的生成速度。同时使辉锑矿在较低的温度下在真空熔炼装置10中进行第一真空熔炼过程，还能够降低锑元素的回收率。然后将含锑产物在熔分炉90中，以高于真空熔炼的温度进行熔炼过程，得到粗锑和炉渣。通过精炼装置30，将从真空熔炼装置10中排出的粗锑进行进一步精炼提纯，得到锑元素含量较高的锑金属；同时经过上述真空熔炼过程，还能够使硫元素以固体的形式进行回收，因而采用上述熔炼系统能够降低环境污染和硫元素的浪费。在此基础上，采用上述真空碱性熔炼系统从辉锑矿中提取金属锑，不仅有利于大幅提高金属锑的回收率，简化工艺流程、降低回收成本，还能够降低环境污染和硫元素的浪费，提高其环保性。
[0036] 优选地，上述真空熔炼装置10为电加热熔炼装置，电加热熔炼能有效确控制炉内的冶炼温度，降低生产成本，有助于冶炼顺行。
[0037] 优选地，上述熔分炉90包括但不限于电加热炉或电磁感应加热炉。相比于其它类型的熔分炉，采用上述熔分炉有利于进一步提高粗锑和炉渣的分离效果，从而有利于进一步提高最终金属锑的纯度。
[0038] 在一种优选的实施例中，如图1所示，上述熔炼系统还包括制粒装置40、碱性添加剂供应装置11、还原性燃料供应装置12和辉锑矿供应装置13。上述制粒装置40设置有原料入口和混料出口，混料出口与加料口经原料输送管路连通；碱性添加剂供应装置11设置有碱性添加剂供应口，碱性供应口与原料入口连通；还原性燃料供应装置12设置有还原性燃料供应口，还原性燃料供应口与原料入口连通；及辉锑矿供应装置13设置有辉锑矿供应口，辉锑矿供应口与原料入口连通。
[0039] 设置碱性添加剂供应装置11、还原性燃料供应装置12和辉锑矿供应装置13分别于真空熔炼装置10相连，有利于提高真空熔炼过程的自动化程度，降低操作者的工作强度，同时有利于缩短真空熔炼的周期。而设置制粒装置40能够使原料在进入真空熔炼装置10之前先按特定的比例进行混合，从而有利于提高金属锑的回收率。
[0040] 在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统还包括干燥装置50，干燥装置50设置在原料输送管路上。干燥装置50的设置能够降低反应原料中的水分含量，进而在真空熔炼过程中能够降低副产物的产生。
[0041] 为了进一步提高干燥效率，同时将原料中的水分控制在较为合适的范围内，优选地，上述干燥装置50包括但不限于导加热式干燥器、
对流加热式干燥器、
辐射传热式干燥器和高频加热式干燥器、
喷雾干燥器、
流化床干燥器、气流干燥器、桨式干燥器、箱式干燥器、旋转闪蒸干燥器或真空干燥器。
[0042] 在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统还包括粘结剂供应装置14，粘结剂供应装置14设置有粘结剂供应口，粘结剂供应口与原料入口连通。粘结剂供应装置14用于提供粘结剂，这有利于提高辉锑矿和还原性燃料及碱性添加剂的粘合力，进而有利于提高反应过程中原料的精确配比。
[0043] 真空熔炼过程中除了生成粗锑，还产生了一定量的炉渣。该炉渣中含有大量的硫元素，为了回收炉渣中的硫元素，在一种优选的实施例中，上述熔炼系统还包括提纯装置60，该提纯装置60设置有炉渣入口，炉渣入口与排渣口连通，用以提高金属锑的纯度。
[0044] 真空熔炼过程中还会生成一定量的含锑烟气，为了回收含锑烟气中的锑元素，在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统还包括收尘装置70，收尘装置70设置有烟气入口和硫化锑烟尘出口，烟气入口与烟气出口连通。
[0045] 在一种优选的实施例中，如图1所示，真空熔炼装置10还包括烟尘回收口，烟尘回收口与硫化锑烟尘出口连通。在真空熔炼装置10上设置烟尘回收口能够将从含锑烟气中回收的烟尘再次进行真空熔炼，从而有利于进一步提高锑元素的回收率。
[0046] 为了使真空熔炼过程中原料反应地更加充分，在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统还包括破碎装置80，破碎装置80用于控制辉锑矿、还原性燃料和碱性添加剂的粒度。
[0047] 本申请的另一方面还提供了一种辉锑矿的熔炼方法，如图2所示，该熔炼方法包括：在真空条件下，将辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂在真空熔炼装置中进行真空熔炼，得到含锑产物和含锑烟气；将含锑产物在熔分炉中进行熔炼，得到粗锑和炉渣；及将粗锑进行精炼，得到金属锑，其中，第一真空熔炼的温度为500～700℃，压力为1～100Pa，熔分炉的温度为1000～1300℃，压力为常压。
[0048] 在真空熔炼过程中，反应体系的压力低于大气压力，相应地，产物中CO2气体的分压也比较低。这使得上述反应更容易向右进行，进而有利于提高金属锑的生成速度。同时使辉锑矿在较低的温度下在真空熔炼装置10中进行真空熔炼，还能够降低锑元素的回收率。然后将含锑产物在熔分炉90中，以高于真空熔炼的温度进行熔炼，得到粗锑和炉渣；经过熔分过程，还能够使硫元素以固体的形式进行回收，因而采用上述真空熔炼方法能够降低环境污染和硫元素的浪费。在此基础上，采用上述真空熔炼方法从辉锑矿中提取金属锑，不仅有利于大幅提高金属锑的回收率，简化工艺流程、降低回收成本，还能够降低环境污染和硫元素的浪费，提高其环保性。
[0049] 在一种优选的实施例中，以占辉锑矿的重量百分含量计，还原性燃料的用量为3～15％，碱性添加剂的用量为60～100％。还原性原料和碱性添加剂的用量包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高锑元素的回收率。为了进一步提高辉锑矿中锑元素的回收率，更优选地，以占辉锑矿的重量百分含量计，还原性燃料的用量为5～
10％，碱性添加剂用量为70～80％。
[0050] 在一种优选的实施例中，上述制备方法还包括：在真空熔炼过程中加入粘结剂。粘结剂的加入有利于提高辉锑矿和还原性燃料及碱性添加剂的粘合力，进而有利于提高反应过程中原料的精确配比。更优选地，粘结剂包括但不限于球团粘结剂、硅环氧树脂粘结胶水、UV固化型胶水、热熔胶、压敏胶、聚氨酯型胶水、废糖浆和环氧树脂粘结剂中的一种或多种。
[0051] 在一种优选的实施例中，以占辉锑矿的重量百分含量计，粘结剂的用量为0.2～15％。粘结剂的用量包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高辉锑矿、还原剂和碱性添加剂的粘合力，进而有利于提高锑元素的回收率。更优选地，以占辉锑矿的重量百分含量计，粘结剂的用量为3～8％。
[0052] 采用上述真空熔炼法对辉锑矿进行熔炼有利于大幅提高锑元素的回收率，同时避免硫元素的损失。在一种优选的实施例中，真空熔炼的温度为500～700℃，压力为1～100Pa，熔分炉的温度为1000～1300℃，压力为常压。相比于其它范围，将真空熔炼和熔分过程的温度和压力限定在上述范围内有利于进一步提高锑元素的回收率。
[0053] 在一种优选的实施例中，在进行真空熔炼过程之前，上述真空熔炼方法还包括：将经粘结剂和破碎步骤处理后的辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂进行制粒，得到混合料；将混合料进行真空熔炼，得到粗锑、熔渣和含锑烟气。在进入真空熔炼之前，先将辉锑矿、还原性燃料、碱性添加剂及
粘合剂进行制粒，能够使上述几种反应物按特定的比例进行反应，同时提高其混合的均匀性，从而有利于提高金属锑的回收率。
[0054] 在一种优选的实施例中，在进行制粒过程之前，上述真空熔炼方法还包括将辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂进行破碎的步骤。为了使真空熔炼过程中原料反应地更加充分，更优选地，经破碎步骤后，辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂的粒度为10～2000目，进一步优选地，辉锑矿、还原性燃料及碱性添加剂的粒度为200～1000目。
[0055] 在一种优选的实施例中，混料为球形，且直径为0.1～5cm。制粒过程中将其制成球形结构，且直径限定在上述范围内有利于进一步提高其反应程度，进而进一步提高锑元素的回收率。更优选地，混料的直径为0.2～1cm。
[0056] 为了使真空熔炼过程中原料反应地更加充分，在一种优选的实施例中，在制粒过程和真空熔炼之间，上述真空熔炼方法还包括：将经制粒过程得到的混合料进行干燥。更优选地，干燥过程包括但不限于自然通风或加热脱水。
[0057] 上述真空熔炼过程中，采用的还原性燃料可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施例中，还原性燃料包括
无烟煤、烟煤、石墨、碳素材料、石油焦、焦炭和活性炭组成的组中的一种或多种。
[0058] 在一种优选的实施例中，碱性添加剂包括但不限于碳酸钠和/或氢氧化钠。
[0059] 以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
[0060] 实施例中采用图1所示的熔炼系统对辉锑矿进行熔炼，工艺流程见图2。辉锑矿、碳粉和纯碱粒度均为200目，其成分依次见表1～3。
[0061] 表1
[0062]
[0063] 表2
[0064]
[0065] 表3
[0066]
[0067] 实施例1
[0068] 辉锑矿加入量为2t，碳粉加入量为0.12t，纯碱加入量为1.4t，将上述原料混合均匀，然后向混合料中加入0.1t废
蔗糖水，搅拌均匀后，在圆盘造球机中制粒，得到直径为0.5cm的球团。之后，将制成的球团加入真空熔炼装置10(电热炉)中进行真空熔炼。炉内气压为50Pa，冶炼温度为600℃，冶炼时间为5小时；由真空炉冶炼得含锑球团，将含锑球团在热态下加入熔分炉90(电热炉)进行熔分，将物料加热到1200℃，保温2小时后，产出粗锑和炉渣。结果显示，粗锑产量为0.96t，粗锑含锑99.2％。
[0069] 实施例2
[0070] 辉锑矿加入量为3t，碳粉加入量为0.18t，纯碱加入量为2.1t，将上述原料混合均匀，然后向混合料中加入0.15t废蔗糖水，搅拌均匀后，在制粒装置40(圆盘造球机)中制粒，得到直径为0.5cm的球团。之后，将制成的球团加入真空熔炼装置10(电热炉)中进行第一真空熔炼。炉内气压为50Pa，冶炼温度为600℃，冶炼时间为6小时；由真空炉冶炼得到含锑球团，将含锑球团在热态下加入熔分炉90(电加热炉)进行熔分，将炉加热到1200℃，保温2小时后，产出粗锑和炉渣。结果显示，粗锑产量为1.51t，粗锑含锑99.1％。
[0071] 实施例3
[0072] 辉锑矿加入量为4t，碳粉加入量为0.24t，纯碱加入量为2.8t，将上述原料混合均匀，然后向混合料中加入0.15t废蔗糖水，搅拌均匀后，在制粒装置40(圆盘造球机)中制粒，得到直径为0.3cm的球团。随后将制成的球团加入真空熔炼装置10(电热炉)中进行第一真空熔炼。炉内气压为50Pa，冶炼温度为600℃，冶炼时间为8小时；由真空炉冶炼得到含锑球团，将含锑球团在热态下加入熔分炉90(电加热炉)进行熔分，将炉加热到1200℃，保温2小时后，产出粗锑和炉渣。结果显示，粗锑产量为2.01t，粗锑含锑99.3％。
[0073] 实施例4
[0074] 本例与实施例1的区别是：辉锑矿加入量为2t，碳粉加入量为0.3t，纯碱加入量为1.2t，粘合剂的加入量为0.02t，其余成分条件和熔炼条件不变，结果显示，粗锑产量为
0.63t，粗锑含锑99.1％。
[0075] 实施例5
[0076] 本例与实施例1的区别是：第一真空熔炼过程的温度为700℃，压力为30Pa；熔分炉过程的温度为1200℃。
[0077] 产物粗锑为1.01t，粗锑含锑99.2％。
[0078] 实施例6
[0079] 与实施例1的区别为：粘结剂为环氧树脂粘结剂(河北瑞晟特新材料科技有限公司)。
[0080] 产物粗锑为0.95t，粗锑含锑99.1％。
[0081] 实施例7
[0082] 与实施例1的区别为：粘结剂为球团胶粘剂(河北省邢台市传世
复合材料有限公司)。
[0083] 产物粗锑为1.00t，粗锑含锑98.9％。
[0084] 实施例8
[0085] 与实施例1的区别为：真空熔炼装置10为真空熔池熔炼装置，熔分炉90为电磁感应加热炉。
[0086] 产物粗锑为1.10t，粗锑含锑99.2％。
[0087] 对比例1
[0088] 与实施例1的区别为：第一真空熔炼过程的温度为600℃，压力为100Pa；熔分炉过程的温度为1200℃。
[0089] 产物粗锑为0.69t，粗锑含锑99.1％。
[0090] 对比例2
[0091] 与实施例1的区别为：熔炼过程为常压熔炼。
[0092] 产物粗锑为0.05t，粗锑含锑99.0％。
[0093] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0094] 采用上述真空碱性熔炼系统从辉锑矿中提取金属锑，不仅有利于大幅提高金属锑的回收率，简化工艺流程、降低回收成本，还能够降低环境污染和硫元素的浪费，提高其环保性。
[0095] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
