高锑低银锡阳极泥焙烧脱锑工艺研究.pdf

8 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 2 ．0 0 3 高锑低银锡阳极泥焙烧脱锑工艺研究 张启旺 云南锡业集团 控股 有限责任公司研究设计院，云南个旧6 6 1 0 0 0 摘要采用旋转管式炉对锡阳极泥进行焙烧，考察氧化气氛、还原气氛和硫化还原气氛三种焙烧方式对 锡阳极泥中锑挥发率的影响。结果表明，在硫化还原气氛中，配入3 0 ％黄铁矿和1 0 ％焦粉量，10 0 0 ℃ 焙烧2h 时，锡阳极泥中锑的挥发率达到7 4 ．5 6 ％。硫化挥发的锡锑分离效果优于氧化挥发和还原挥 发，与理论分析一致。 关键词锡阳极泥；焙烧；还原；硫化；挥发 中图分类号T F 8 1 4 ；T F 8 1 8 ；文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 2 0 0 0 8 0 3 P r o c e s sS t u d yo fA n t i m o n yR e m o v a lf r o mS b - A gB e a r i n gT i n A n o d eM u db yV o l a t i l i z a t i o nR o a s t i n g Z H A N GQ i w a n g R e s e a r c h8 LE n g i n e e r i n gI n s t i t u t e ，Y u n n a nT i nC o m p a n yG r o u pL i m i t e d ，G e j i u6 6 1 0 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t T i na n o d em u dw a sr o a s t e di nr o t a r yt u b ef u r n a c e ．T h ee f f e c t so fr o a s t i n gi no x i d i z i n ga t m o s p h e r e ，r e d u c t i o na t m o s p h e r e ，a n dv u l c a n i z a t i o n o x i d i z i n ga t m o s p h e r er e s p e c t i v e l yo na n t i m o n yv o l a t i l i z a t i o nr a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ea n t i m o n yv o l a t i l i z a t i o nr a t ei s7 4 ．5 6 ％u n d e rt h e c o n d i t i o n si n c l u d i n gp y r i t ed o s a g eo f3 0 ％，d o s a g eo fc o k ep o w d e ro f1 0 ％，a n dr o a s t i n gi nv u l c a n i z a t i o n o x i d i z i n ga t10 5 0 ℃f o rt w oh o u r s ．T h ev o l a t i l i z a t i o ns e p a r a t i o ne f f e c to ft i na n da n t i m o n yi nv u l c a n i z a t i o n a t m o s p h e r ei sb e t t e rt h a nt h a ti no x i d i z i n ga t m o s p h e r ea n dr e d u c t i o na t m o s p h e r e ．T h er e s u l t sa r ei na e c o r d a n c ew i t ht h et h e o r e t i c a la n a l y s i s ． K e yw o r d s t i na n o d em u d ；r o a s t i n g ；r e d u c t i o n ；v u l c a n i z a t i o n ；v o l a t i l i z a t i o n 生产巴氏合金是现有锡冶炼工艺开路锑的主要 途径，产品容易受市场容量的制约[ 1 ] 。而且锑在流 程中不断富集，含锑过高的阳极泥加大了盐酸浸出 的难度，提高了生产成本。另外，锑和锡形成致密的 合金网状结构导致电解含锑大于0 ．4 ％的锡阳极时 产生阳极钝化效应，增加了锡电化学溶解的难度和 槽电压的升高，从而引起电流效率下降、能耗增 加[ 2 ．6 ] 。 目前，阳极泥基本处理方式有3 种火法工艺 包括传统火法工艺 、全湿法工艺、湿法火法联合工 艺[ 7 ] 。锡阳极泥大部分采用全湿法工艺或湿法火法 收稿日期2 0 1 3 0 6 2 5 作者简介张启1 t 眶 1 9 8 4 一 ，男，云南大理人，硕士，助理工程师 联合工艺，火法工艺的报道比较少。本试验采用旋 转管式炉焙烧锡阳极泥，考察焙烧气氛、焙烧温度、 焙烧时间等因素对脱锑效果的影响。 1 试验原料、原理及设备 1 ．1 试验原料 以含S n3 5 ．7 5 ％、S b1 8 ．9 9 ％、A g0 ．8 6 ％的低 银锡阳极泥[ 8 1 为原料，还原剂采用焦粉 固定碳 7 2 ．4 5 ％、挥发分4 ．4 0 ％、灰分2 3 ．1 5 ％ ，硫化剂采 用黄铁矿 含S3 1 ．4 6 ％、F e4 3 ．3 0 ％ ，各原料的详 细成分分析结果见文献[ 8 ] 。 万方数据 2 0 1 3 年第1 2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y [ ．b g r i m m ．c n 9 1 ．2 试验原理 在研究锑的挥发试验中，发现在空气中锑的挥 发速度最慢。因为在物料表面锑被氧化成S b 。O 。， 大大阻碍了锑的挥发，故本方案在物料中加入少量 焦粉作为还原剂，将高价氧化物还原，以增强锑的挥 发性。 物料中配人还原剂 焦粉 后，各种物质与一氧 化碳发生反应，图1 为相关反应的吉布斯自由能与 温度的关系曲线。从图1 可看出，各反应的吉布斯 自由能在3 0 0 ～16 0 0K 的范围内基本上都小于零， 锑、铅、铋、铜氧化物所处的位置相对比较负，还原反 应更容易进行。 温度／K 图1吉布斯自由能与温度的关系曲线 F i g ．1 C u r v e so fG i b b sf r e ee n e r g y V S ．t e m p e r a t u r e 根据不同温度下S b 、S b O 。、S b 。S 。、S n O 和S n S 的蒸汽压数据[ 8 ] 可知，S b S 。的蒸汽压最大，因此最 先挥发。 1 ．3 试验设备 旋转管式炉，炉膛尺寸0 8 0m m 10 0 0m m ，额 定功率6k W ，最高试验温度为10 0 0 ℃。烟气从管 式炉出口出来后依次进入旋风收尘装置和布袋收尘 装置，收尘后的烟气采用石灰水吸收后排空。 2 结果与讨论 2 ．1 氧化焙烧对锑挥发率的影响 每次试验称取2 0 0g 烘干的阳极泥，在不同温 度焙烧2h 。焙砂的元素含量分析结果见表1 。 由表1 可看出，锡阳极泥中锑的挥发率随着焙 烧温度的升高而升高。焙烧温度为10 0 0 ℃时，锑 的挥发率为2 7 ．5 5 ％。 表1 不同温度下氯化挥发试验结果 T a b l e1R e s u l t so fe x p e r i m e n ta td i f f e r e n t o x i d a t i o nv o l a t i l i z a t i o nt e m p e r a t u r e s 2 ．2 还原焙烧对锑挥发率的影响 2 ．2 ．1 焙烧温度 称取2 0 0g 阳极泥，加焦粉2 4g ，在还原气氛下 焙烧2h 。焙砂分析结果见表2 。从表2 可以看出， 随着焙烧温度的升高，锑挥发率随之升高，焙烧温度 为10 0 0 ℃时，锑挥发率上升至5 1 ．6 1 ％。 表2 还原气氛下温度对锑挥发率的影响 T a b l e2E f f e c to ft e m p e r a t u r eo na n t i m o n y e v a p o r a t i o nr a t ei nr e d u c i n ga t m o s p h e r e 2 ．2 ．2 焙烧时间 称取2 0 0g 烘干的阳极泥，加焦粉2 4g ，在 10 0 0 ℃焙烧不同时间。还原气氛下焙烧时间与锑 挥发率的关系如图2 所示。 焙烧时川l h 图2 还原气氛下焙烧时间与锑挥发率的关系 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e nr o a s t i n gt i m e a n da n t i m o n yv o l a t i l i z a t i o nr a t ei n r e d u c i n ga t m o s p h e r e 从图2 可看出，锑挥发率随焙烧时间的增加而 升高，当焙烧时间超过2h 后，锑挥发率升高的速度 万方数据 1 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 2 期 变缓，经过3 ．5h 焙烧后，锑挥发率达到5 2 ．5 0 ％。 综合考虑选择焙烧时间为2h 。 2 ．2 ．3 焦粉加入量 称取2 0 0g 烘干的阳极泥，加入不同量的焦粉 在10 0 0 ℃焙烧2h 。焙砂分析结果如表3 所示。 从表3 可知，增加焦粉的配比，对锑挥发率的影响不 明显。焦粉量为1 0 ％时，锑挥发率最高达到 5 2 ．7 6 ％。其中氟含量降到0 ．1 3 9 ％，氟挥发率达到 9 7 ．1 5 ％。 表3 加焦粉量对锡锑分离的影响 T a b l e3E f f e c to fd o s a g eo fc o k ep o w d e ro n s e p a r a t i o no ft i na n da n t i m o n y 2 ．3 硫化挥发 每次试验称取阳极泥2 0 0g ，配入焦粉1 0 ％，加 入不同比例的黄铁矿，粉料直接进管式炉，在10 0 0 ℃焙烧2h 。焙烧结果如表4 所示。从表4 可以看 出，与还原气氛下焙烧试验结果相比，添加黄铁矿 后，同样的焙烧温度下，锑的挥发得到明显提高。在 10 0 0 ℃焙烧2h ，配入黄铁矿量为3 0 ％时，锑挥发 率可以达到7 4 ．5 6 ％。 表4 硫化焙烧试验结果 T a b l e4R e s u l t so fv u l c a n i z a t i o nr o a s t i n g 3结论 1 在氧化气氛中，锡阳极泥中锑的挥发率随焙 烧温度的升高而升高。焙烧温度为10 0 0 ℃时，锑 挥发率为2 7 ．5 5 ％。 2 在还原气氛中，焙烧温度10 0 0 ℃，焙烧时间 2h ，焦粉量1 0 ％时，锑挥发率达到5 2 ．7 6 ％。 3 在硫化还原气氛中，温度10 0 0 ℃，焙烧时间 2h ，配人黄铁矿3 0 ％，焦粉量1 0 ％，锑挥发率达到 7 4 ．5 6 ％。 4 硫化挥发的锡锑分离效果要优于氧化挥发和 还原挥发。通过硫化还原焙烧的方式可以使锡阳极 泥中锡锑实现有效分离。 参考文献 [ 1 ] 黄位森．锡I - M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 0 ． [ 2 ] 杨建广，唐谟堂，杨声海，等．一种回收锡二次资源的新 工艺口] ．湿法冶金，2 0 0 5 ，2 4 2 9 7 1 0 1 ． [ 3 ] 韦成果．锑在锡冶炼中的行为、分布及综合回收i - J ] ．有 色金属 冶炼部分 ，2 0 0 4 6 1 6 1 8 ，2 3 ． [ 4 ] 陈进中，曹华珍，郑国渠，等．高锑低银类铅阳极泥制备 五氯化锑新工艺I - j ] ．中国有色金属学报，2 0 0 8 ，1 8 1 1 2 0 9 4 2 0 9 9 ． [ 5 ] 赵天从．锑[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 7 ． [ 6 ] 贺子凯，阳书文．锑在焊锡电解中引起的钝化研究[ J ] ． 有色金属，2 0 0 1 ，5 3 2 5 5 5 8 ． [ 7 ] 李卫锋，张晓国，郭学益，等．阳极泥火法处理技术新进 展[ J ] ．稀有金属与硬质合金，2 0 1 0 ，3 8 3 6 3 6 7 ． [ 8 ] 尹久发，张启旺，张敏锡，等．阳极泥锡锑分离硫化挥发 工艺试验研究I - J ] ．矿冶，2 0 1 2 ，2 1 4 5 8 6 2 ． 万方数据