锑冶金总复习

锑的沸点低：1635.0 ℃，易挥发的有色金属
锑极易结晶：表面形成美丽的凤尾草状花纹晶体 锑的同素异形体：灰锑、黑锑、黄锑、爆锑
总复习 Sb2S3的物理性质
结晶形：辉锑矿，斜方晶系，铅灰 色或钢灰色，有金属光泽 无定形：人工制取。根据制造方法和 生成条件不同，有灰、黑、 红、黄、棕、紫等不同颜色 熔点：550℃，易熔 沸点：1080-1090℃，易挥发
烟气含硫量大，但SO2浓度低，不易处理，放空对环境污染严 重；
生产成本高，不适易处理中低品位锑矿。
总复习 鼓风炉挥发熔炼反应机理分析
团矿：浮选精矿加入石灰作粘结剂压制成团矿 原料组成 焦炭：作为燃料和还原剂 铁矿石：作为熔剂和造渣剂
化学成分（质量分数）/%
名称 团矿 名称
Sb2S3
68.18
总复习 硫化锑矿挥发熔炼原理
硫化锑矿石或精矿在高温、强氧化气氛及炉料
呈熔融的情况下，使锑最大限度地以Sb2O3形态
挥发、冷凝下来，达到锑与脉石分离的目的。
硫化锑矿挥发熔炼设备
鼓风炉挥发熔炼 旋涡炉挥发熔炼
鼓风炉挥发熔炼特点
低料柱、薄料层、高焦率、热炉顶、大风量
总复习 鼓风炉挥发熔炼优点
对原料适应性强：既能处理硫化矿，也能处理氧化矿和硫氧混合 矿，还可处理锑冶炼过程中的返渣和中间产物； 适于处理高品位锑精矿：原料含Sb>40%，锑品位越高，经济效 益越好；
总复习 鼓风炉挥发熔炼主要产物
鼓风炉挥发熔炼过程的中间 产物，是由FeS和Fe-Sb合金组 鼓风炉挥发熔炼过程的中 成的复合物。含锑较低，含 间产物，主要由金属锑和 铁和硫较高。 FeS组成。含锑高，铁和硫 含量相对比要低。
锑氧 锑锍 粗锑 鼓风炉 挥发熔炼 主要产物
炉渣 废气
总复习 氧化锑还原熔炼的目的
20-80mm；可配入一些2mm以上的碎矿和制粒浮选精矿；炉料含 锑达15%左右。
炉温控制：高温950-1050℃；鹅颈中部温度970 ℃；加料后保持
850 ℃
风量控制：在空气不足气氛中进行，全系统保持一定负压，炉
口负压为-9.8Pa
料柱控制：加料后料柱高度1.8m，松渣后1.6m，红渣层厚在1m
以上
6Sb+3SO2
——反应熔炼火法炼锑的理论基础
Sb2S3+3CO = 2Sb+3COS
Sb2S3+3H2 = 2Sb+3H2S 受热易分解： Sb2S3 = 2SbS+1/2S2 SbS = 2Sb+1/2S2
总复习 锑的氧化物：
Sb2O3
自然界中以方锑矿、锑 华形态存在；熔点： 656℃，沸点： 1425 ℃
总复习 鼓风炉挥发熔炼其他技术条件
炉顶温度和压力：800-1100℃ 负压-500至-1000 Pa
热炉顶也是鼓风炉挥发熔炼的特点之一。保证 炉顶足够高的温度和负压，使挥发的Sb2S3被炉
顶加料口吸入的空气充分氧化成Sb2O3。负压小
，吸入的空气不足，则收集的锑氧含硫高，呈 黄红色，不利下一步冶炼。
锑的氧化物：
Sb2O4
自然界中以锑赭石 形态存在；不熔化， 不挥发
Sb2O5
总复习 Sb2O3的化学性质
两性氧化物：与酸反应生成相应盐类，与碱反应生 成亚锑酸盐 Sb2O3+6HCl = 4SbCl3+3H2O Sb2O3+6NaOH = 2Na3SbO3+3H2O 易与碱金属的硫化物反应：生成硫代亚锑酸盐 Sb2O3+6Na2S+3H2O=2Na3SbS3+6NaOH
硫代亚锑酸钠溶 液电解，产生阴 极锑。
火法
锑的生 产方法
湿法
总复习
直井炉挥发焙烧的主要设备 直井炉和冷凝收尘系统，冷凝收尘系统主要包括鹅颈、水 冷却器、表面冷却器、布袋收尘器和锑氧输送装置。 鹅颈：锑冶炼过程，炉体与冷凝收尘系统的连接管道
直井炉挥发焙烧实践 焙烧制度：高温、高料柱、厚红渣层 配料控制：块矿Sb7-12%、粒度20-150mm;焦炭C>80%，粒度
结晶形态：
总复习 Sb2S3的化学性质
极易氧化：2Sb2S3+9O2
加热
2Sb2O3+6SO2
——挥发焙烧（熔炼）火法炼锑的理论基础 易与Na2S反应：Sb2S3+3Na2S 2Na3SbS3 ——碱性浸出湿法炼锑的理论基础 2SbCl3+3SO2
易与Cl2和FeCl3反应：Sb2S3+3Cl2+3O2 Sb2S3+6FeCl3
总复习
直井炉挥发焙烧实践
结氧：Sb2O3蒸汽由970℃冷凝至熔点
左右的产物。含Sb76-78%，产于鹅颈 和烟柜，灰色、块状
粉结氧： Sb2O3蒸汽在500-600℃冷凝 焙烧产物： 锑氧
产物。含Sb78-79%，产于水冷管，产 率11%，色黄白，粉末状、块状
粉氧： Sb2O3蒸汽在500℃以下的冷凝
易被C、CO还原：生成金属锑 2Sb2O3+3C=4Sb+3CO2
Sb2O3+3CO=2Sb+3CO2 ——还原熔炼的理论基础
我国 95%采 用火法 炼锑
总复习
硫化锑矿石或精矿在空气不充 硫化锑矿石或精矿在高温、强 足、矿石仍为固态的情况下， 挥发焙烧-还原熔炼 氧化气氛及炉料呈熔融的情况 受热氧化为易挥发的Sb2O3，在 下，使锑最大限度地以Sb2O3 收尘系统冷凝为白色粉末结晶 挥发熔炼-还原熔炼 硫化锑矿石或精矿 形态挥发、冷凝下来，达到锑 ，达到锑与脉石分离的目的。 利用铁对硫化锑的置换作用， 与酸性浸出剂氯化 与脉石分离的目的。 硫化锑矿石在低于熔点温 硫化锑矿石或精 挥发焙烧产生的Sb2O3以碳质还 在熔体状态下使锑沉淀析出而 铁和盐酸的混合溶 沉淀熔炼 度和空气充足条件下进行 目前工业上 挥发熔炼产生的Sb2O3以碳质 矿与碱性浸出剂 原剂在碱性熔剂覆盖下进行还 获得金属锑。 液反应，形成氯化 死焙烧，使之氧化成不挥 主要的三种 还原剂在碱性熔剂覆盖下进行 硫化钠和苛性钠 原熔炼，生产金属Sb。 锑溶液。 发的Sb2O4的混合溶液反应 ，然后进行还原 炼锑方法 非挥发焙烧-还原熔炼 还原熔炼，生产金属Sb。 熔炼，产出金属Sb。 氯化锑溶液电解， ，形成硫代亚锑 产生阴极锑。 酸钠。 酸性浸出-氯化锑溶液电解 碱性浸出-硫代亚锑酸钠溶液电解
氧化锑还原为金属：Sb2O3→Sb
脉石的造渣：去除其他杂质
Sb2O3 SiO2 CaO S 97.8% 0.12% 0.04% 0.05% Sb2O4 1.39%
As2O3 0.49%
Fe2O3 0.02%
氧化锑还原熔炼的设备
反射炉
总复习 氧化锑的反射炉还原熔炼
总复习 鼓风炉挥发熔炼其他技术条件
风量和风压：风量60-80m3/(m2· min) 风压7999-10666 Pa
大风量也是鼓风炉挥发熔炼的特点之一（直井 炉挥发焙烧不鼓风）。大风量可强化熔炼过程
，提供焦炭足够的氧气进行燃烧，提高炉子的
生产能力，防止熔体过热不足冻结；同时熔炼 过程完善，减少锑锍和粗锑的产出率。
表面冷却器
布袋收尘器
炉缸
前床
总复习 鼓风炉挥发熔炼渣型的选择
因此，鼓风炉挥发熔炼常选用SiO2-FeO-CaO为主 的多元系炉渣，炉渣的化学成分一般为： SiO2 : FeO : CaO : 40%-42% 28%-30% 20%左右
Al2O3及其他 : 10%左右
总复习 鼓风炉挥发熔炼其他技术条件
2SbCl3+6FeCl2+3S
——酸性浸出湿法炼锑的理论基础 ——氯化水解法制取锑白理论基础
总复习 Sb2S3的化学性质
2Sb+3FeS 易被Fe置换：Sb2S3+3Fe ——沉淀熔炼火法炼锑的理论基础
易与Sb2O3反应： Sb2S3+2Sb2O3
易被C、CO和H2等还原： Sb2S3+3C = 4Sb+3CS2
课件
锑 冶 金 学
金会心
总复习
金属锑的物理性质
锑是热的不良导体：导热率为25.9 w/(m· k),相当于铜的 5%, 银的4.2% 锑是电的不良导体：电阻率为37μΩ· cm,相当于铜的4.8% 锑的机械性能差：性脆，易碎，无延展性，机械强度低 锑的熔点低：630.7 ℃，易熔的有色金属
--
挥发分 6.75
--
焦炭
铁矿石
总复习 鼓风炉的结构和工艺系统
炉顶：鼓风炉采用热炉顶作业，炉顶温度高度 800-1100℃，多采用双料钟加料。
渣道：炉缸与前床的连接通道，有过渣道式和渣溜槽 式。由于渣道很容易堵塞，维修工作量大，影响 鼓风炉的正常工作，目前大部分冶炼厂鼓风炉取 消前床，加深炉缸。 炉缸：熔体主要汇聚区，用于锑锍、粗锑和熔渣的分离 前床：分为火室和炉膛两部分，火室供给炉膛热量，炉 膛保持一定温度，防止熔体冻结，同时保证炉渣 与锑锍或粗锑在炉膛中进一步澄清分离，以提高 渣、锑的分离效果。
总复习 鼓风炉挥发熔炼其他技术条件
料柱高度：加料前300-500mm 加料后600-800mm
低料柱、薄料层也是鼓风炉挥发熔炼的特点之 一（直井炉挥发焙烧料柱高度1.8m）。料柱过
高易产生炉结，风口易挂渣，形成空洞；料柱
过低，则底焦层薄，炉渣和锑锍的过热温度低 ，粘度大，流动性差，易使炉缸和渣道冻结。
能完全溶于酒石酸，形成酒石酸锑络合物，如溶于 酒石酸钾溶液形成酒石酸锑钾，即吐酒石
总复习
直井炉挥发焙烧优点
1.设备简单，投资少、见效快、适于小规模生产 2.不需要高品位的原料及复杂的制备过程 3.产出的锑氧质量好，易于后续的还原熔炼 4.水电燃料消耗少，容易操作，生产成本低
直井炉挥发焙烧缺点
1.炉床处理量少，生产能力低 2.对原料适应性差，不适于处理含锑高、低熔点的原料 3.渣含锑高，冶炼回收率低，劳动强度大，环境条件差 4.废气硫难处理，废热难回收利用
锑的挥发率高：一般在90%以上；
锑的回收率高：高达97-98%； 生产能力大：通常为直井炉的5倍，平炉的20-30倍；
可处理返渣：产出的锑锍和粗锑可返回鼓风炉处理，不必另建处 理锑锍的设备；
机械化程度高：容易实现机械化操作，从而降低劳动强度，改善 工作条件。
总复习 鼓风炉挥发熔炼缺点
Sb2O4
4.47
Sb2O3
0.30
SiO2
13.61
FeS2
3.44
Fe2O3
1.10
CaO
3.6
MgO
0.39
化学成分（质量分数）/%
SiO2 5.74
9.39
Fe2O3 4.27
47.86
CaO 1.12
18.71
Al2O3 3.64
6.56
MgO 0.34
1.78
C 79.35
--
S 2.27
焦率：一般为炉料量的20-30%或为精矿的30-45%
高焦率是鼓风炉挥发熔炼的特点
焦率是指冶 炼过程中消 耗的焦炭与 处理物料的 重量百分比 之一（直井炉挥发焙烧的焦率为 5%左右）。提供炉子足够的热量
，保证炉料中Sb2S3的充分挥发和
氧化温度，并保持炉缸、渣道、 前床等部位熔体的过热性及流动
性，避免冻结和阻塞。
总复习 鼓风炉挥发熔炼对炉料要求
精矿品位 精矿杂质含量 炉料块度
Sb>40%
精矿品位是影响鼓风炉
去除易挥发物质
精矿中90%以上As和
块矿、团矿
粉料制成团矿，入炉前 筛分去除粉料，尽量减 少返料。
挥发熔炼技术经济指标
的最主要的因素。精矿 品位越高，熔炼的经济 效益越好。
70-80%的Pb会挥发进
入锑氧，影响锑氧质量 ，因此炉料入炉前应将 这些杂质去除。
产物。含Sb82-83%，产于表面冷却器， 产率49%，白色粉末
布袋氧：Sb2O3蒸汽在200℃以下的冷
凝产物。含Sb82%左右，产于布袋收尘 器，产率40%，白色粉末
总复习 Sb2O3的化学性质
难溶于水、稀硫酸、稀硝酸，可被浓硝酸氧化为高 价氧化锑：
Sb2O3+4HNO3 = 4Sb2O5+4NO2 难溶于碱，但随温度提高，其溶解度增大
总复习 鼓风炉挥发熔炼渣型的选择
1
根据入炉锑精矿
脉石主要 铁矿石、 成分SiO2 石灰石
2
熔剂需求经济适用
的成分Fra Baidu bibliotek定渣型
3
要求渣熔点低、
渣型选 择原则
4
要有利于锑的挥发
流动性好，粘度小
SiO2-FeO-CaO 为主的多元渣 型
总复习
鼓风炉的结构和工艺系统
鹅颈
烟尘沉降室 炉顶
炉身
鼓风炉
冷凝收 尘系统
焦率高，处理精矿团矿时焦率为30-40%，处理高品位锑块矿 时焦率达40-50%；
炉子寿命短，熔体在炉内过热不足，当炉渣熔点较高时，过渣 道易堵塞，前床易冻结；且炉缸和过渣道易被冲刷浸蚀，过渣 道寿命仅6-9个月，炉子每年需大修一次； 炉子热效率低，鼓风炉烟气温度高，带走的热量约占总热量的 60%；