【鋼鐵冶煉】-銻冶煉先關(guān)工藝

銻冶煉銻冶煉相關(guān)工藝銻冶煉銻的化合物在工業(yè)上的用途很廣泛，它已成為多種重要的化工原料，其中我國銻白和生銻生產(chǎn)至今已形成獨(dú)具特色的生產(chǎn)工藝。銻鹽如焦銻酸鈉、醋酸銻等多種重要銻鹽，自70年代末開始研制，目前已形成生產(chǎn)規(guī)模，部分產(chǎn)品還出口國外，得到外商的好評。一、生銻生產(chǎn)（一）概述生銻是一種純凈的針狀結(jié)晶三硫化二銻，由高品位輝銻礦直接熔析生成。12為我國和前蘇聯(lián)的現(xiàn)行生銻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。表1 我國生銻的現(xiàn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB5236－85）化學(xué)成分%品級 代號

雜質(zhì)不大于Sb 化合硫 王水不熔鹽酸不溶物 物

游離硫一級三硫化二銻Sb2S3－1 70.0～73.025.0～28.30.3 1.5 0.07二級三硫化二銻Sb2S3－2 69.0～73.025.0～28.30.5 不規(guī)定 0.10表2 前蘇聯(lián)生銻的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（OCT48.35－72）雜質(zhì)不大于%項(xiàng)目 ΣSb ΣS 王水不熔As2S3 H2O 游離硫物% ≮ 25.5～28 0.2 0.3 0.1 0.07圖1為我國反射熔煉生銻的工藝流程。圖1 生銻生產(chǎn)工藝流程（二）原料與燃料1、原料－輝銻礦塊礦對礦石的質(zhì)量要求如下：SbS水分粉礦粒度＞45%＞16%＜5%＜5%20～50mm5%，是因?yàn)榉鄣V量增加，造成銻液與礦石殘渣的分離困難，不但渣含銻增高，而且粉礦會進(jìn)入生銻液污染生銻。2、燃料我國生產(chǎn)銻的反射爐采用煙煤作燃料，對其質(zhì)量要求如下：固定碳揮發(fā)物灰分水分塊度50%～60%15%～10%15%～10%6%±30μm（三）技術(shù)操作條件選擇1、備料與加料（1）備料礦石經(jīng)檢查符合質(zhì)量要求，不應(yīng)混有銅、鉛、鐵及還原物和金屬銻，大塊礦石需先用顎式破碎機(jī)碎至規(guī)定粒度。（2）加料分次加料：每加一次料，熔析后放一次生銻液，出一次渣；每晝夜加料 6次，即每晝夜循環(huán)作業(yè)6次。2、爐溫控制加料前爐膛溫度升到900～1000℃，熔析時期爐膛溫度控制在750～850℃，爐內(nèi)維持還原氣氛。（四）產(chǎn)物1、生銻錠錫礦ft礦務(wù)局實(shí)際生產(chǎn)的生銻錠質(zhì)量與國家一級標(biāo)準(zhǔn)列于表3。表3 生銻錠國家一級標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際質(zhì)量 %質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)總含銻量化合物硫游離硫王水不溶物國家一級標(biāo)準(zhǔn)70.0～73.025.0～28.3不大于0.07不大于0.3錫礦ft實(shí)際產(chǎn)品72～7326.7～28.1痕量0.02～0.112、銻渣銻渣主要為脈石和未熔析完全而殘留在脈石中的硫化銻，銻渣含銻一般為20%～25%。表4為銻渣的化學(xué)成分實(shí)例。表4 銻渣化學(xué)成分實(shí)例 %產(chǎn)物 Sb2S3 SiO2FeOCaO其它合計銻渣1 28.16 30.5023.4014.503.44100.00銻渣2 32.16 29.2018.3012.507.84100.00銻渣可加入直井爐或鼓風(fēng)爐處理，回收其中的銻。3、煙塵Sb2S3粉塵，在放生銻液和扒渣時，Sb2S3Sb2O3，煙氣經(jīng)冷卻收塵后，煙塵可送熔煉反射爐處5為煙塵的化學(xué)成分實(shí)例。表5 熔析反射爐煙塵化學(xué)成分實(shí)例 %產(chǎn)物產(chǎn)物SbAsFeSPbSiO2CaO其它煙道塵60.0～70.00.1～0.20.4～0.70.8～1.20.1～0.21～1.5 0.8～1.236.865.0～75.00.3～0.50.2～0.30.5～0.60.2～0.50.5～0.70.5～0.826.2合計～100.0100.0～（五）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、爐床能率1.2～1.5t（m2·dft8m21.4～1.8t（m2·d。2、直接回收率70ft70～73。3、冶煉回收率熔析反射爐的冶煉回收率包括生銻爐渣、澆鑄浮渣和煙塵處理所回收的銻，銻的冶煉總回收率為98%左右。4、銻渣生產(chǎn)率與渣含銻45%～48%，銻渣產(chǎn)出率為30%～32%。渣含銻一般為20%～25%，最高達(dá)30%，錫礦ft礦務(wù)局北煉廠15%～23%。5、燃料消耗錫礦ft北煉廠每噸生銻實(shí)際消耗煙煤230～270kg。（六）主要設(shè)備選擇1、熔析反射爐輝銻礦熔析反射爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：一般爐膛較淺，爐尾一端略深，以便于熔析了來的生銻液流動集中；爐底向一側(cè)略傾斜，以便于扒渣和放出生銻液；2為錫礦ft礦務(wù)局實(shí)用生銻反射爐結(jié)構(gòu)。圖2 8.4m3生銻反射爐結(jié)構(gòu)圖1－加料口；2－生銻放出口；3－排煙口火床面積與爐床面積之比為1:3.5～4。2、煙氣冷凝和收塵設(shè)備煙氣出爐溫度最高可達(dá)800℃，一般放冷風(fēng)冷卻至450℃左右，然后進(jìn)表面冷卻器冷卻至150℃進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)，120～130℃進(jìn)布袋收塵器，出布袋收塵器的廢氣經(jīng)排風(fēng)機(jī)排入煙囪放空。（七）配置說明根據(jù)錫礦ft礦務(wù)局的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，大中型銻冶煉廠的生銻反射爐可與銻氧還單獨(dú)建設(shè)的生銻反射爐可自成系統(tǒng)，反射爐設(shè)于主廠房內(nèi)，煙氣冷凝與收塵設(shè)備可配置在緊靠反射爐廠房的副跨內(nèi)，垂直于主廠房。二、銻白生產(chǎn)（一）概述Sb2O399%～99.5%。銻白的生產(chǎn)方法分火法與濕法兩類，現(xiàn)代生產(chǎn)以火法為主?；鸱ㄓ址种苯覵b2O3產(chǎn)品；間接法則精銻經(jīng)過熔化、氧化揮發(fā)和急劇冷卻，獲Sb2O3粉末。我國主要采用間接法生產(chǎn)。間接法生產(chǎn)銻白分自熱與外熱兩種：自熱法是開爐時將精銻加熱熔化，吹我國錫礦ft礦務(wù)局和湖南省益陽銻品冶煉廠均采用間接自熱法生產(chǎn)銻白，3為兩廠用間接自熱法生產(chǎn)銻白的工藝流程。圖3 間接自熱法生產(chǎn)銻白工藝流程國外生產(chǎn)銻白也多采用火法，間接法和直接法均有；從產(chǎn)品質(zhì)量看，間接Sb2S3精礦含銻58%。目前世界各國所產(chǎn)銻白品質(zhì)均略低于我國間接法所產(chǎn)銻白，我國錫礦ft礦務(wù)局生產(chǎn)的零號銻白，含Sb2O3達(dá)到99.5%以上，含砷低于0.05%。美國藍(lán)星牌99.5%0.1%KRLTSSb2O399.2%0.5%67為美國哈紹化學(xué)公司三氧化二銻成分。表6 我國三氧化二銻標(biāo)準(zhǔn)（GB4062－83）雜質(zhì)成分不大于% 細(xì)度大于大于99.5099.500.060.120.50純白0.1%銻 99.0099.000.120.201.00白色0.5%品級 % % As2O3 PbO S 雜質(zhì)總和顏色

100 篩余物不篩98.0098.000.30－0.15 2.00 白帶微紅 全通過銻二號三氧化二銻表7 美國哈紹化學(xué)公司產(chǎn)品三氧化銻化學(xué)成分 %牌號Sb2O3不少于As不大于Pb不大于KR（或LTS）99.20.50.1白星99.20.50.07藍(lán)星99.20.10.05近十多年來，我國對濕法生產(chǎn)銻白的試驗(yàn)研究，也已取得可喜的成就。（SbCl5）作為浸出硫化銻礦石的氯化劑，通過圖4為SbCl5制取銻白的原則流程。圖4 SbCl5制取銻白的原則流程圖本章介紹兩個主要生產(chǎn)銻白的方法：火法（間接法）－銻白爐自熱生產(chǎn)銻白；濕法（直接法）－SbCl5浸出硫化銻礦石制取銻白。（二）火法生產(chǎn)銻白1、原料與燃料（1）原料－精銻間接法生產(chǎn)銻白對原料的要求如下（：SbAsCuFePbSe＞99.65＜0.05＜0.01＜0.02＜0.2＜0.005錫礦ft礦務(wù)局煉銻廠過去用一號精銻作銻白原料，現(xiàn)在改用二號精銻，但0.05%0.005%；生產(chǎn)實(shí)踐表明：銻白原料中含硒0.005%0.002%～0.003%，對銻白產(chǎn)品白度無形響，超過96%。（2）燃料－煙煤銻白爐自熱法生產(chǎn)銻白，僅開爐、停爐和處理故障時需用少量燃料，故燃料消耗甚少，一般采用煙煤，燃料率小于5%。對煤質(zhì)要求如下：固定碳揮發(fā)物灰分水分粒度＞55%15%～20%15%～20%＜6%＜30mm2、技術(shù)操作條件選擇一次空氣量、二次空氣量、一次與二次空氣量的比例（2）反應(yīng)室離溫區(qū)的溫度控3）（4）冷卻風(fēng)量的大小調(diào)配。錫礦ft礦務(wù)局煉銻廠銻白爐自熱生產(chǎn)銻白操作實(shí)踐條件如下：一次空氣量 8～13m3/h二次空氣量 80～110m3/h二次空氣量/一次空氣量 10～13反應(yīng)室高溫區(qū)控制溫度 1000±20℃二次空氣管出口距銻液 500±m(xù)m表面爐膛內(nèi)銻液溫度控制 970～990℃爐膛內(nèi)銻液深度控制 228～234mm冷卻空氣量 10000～12000m3/h銻液含鉛富集上限 ＜3.5%3、產(chǎn)物（1）銻白目前我國的主要生產(chǎn)銻白工廠的產(chǎn)品均已達(dá)到國家零級和一級標(biāo)準(zhǔn)GB406－83超微粒氧化銻的規(guī)格如下：化學(xué)成分化學(xué)成分最大粒度符合國家零級標(biāo)準(zhǔn)≤0.3μm催化劑型氧化銻規(guī)格如下：三氧化二銻三氧化二銻≥99.5%鉛鉛鐵氯化物乙二醇?xì)堅?.10%≤0.10%≤0.10%0.008%益陽銻品冶煉廠所產(chǎn)分級銻白化學(xué)成分和物理性質(zhì)到于表8。表8 分級銻白成分和物理性質(zhì)化學(xué)成分% 物理性質(zhì)于于一級99.500.060.12純白0.5～1.0二級99.500.060.12純白1.0～于于一級99.500.060.12純白0.5～1.0二級99.500.060.12純白1.0～1.3三級0.060.12純白1.3～1.7四級99.500.060.12純白1.7～2.5

平均粒度μm表9為國外三氧化二銻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。表9 國外三氧化二銻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分%國別與生產(chǎn)廠牌號國別與生產(chǎn)廠牌號家Sb2O3不小于As不大于Pb不大于Fe不大于S不大于Cu 不大于KR牌99.20.50.1哈肖LTS牌99.20.50.1美國 化學(xué)公司白星牌99.20.50.07藍(lán)星牌99.50.10.05標(biāo)準(zhǔn)品99.50.10.10.0020.001Ni0.001三國制煉高純品99.70.050.050.0020.001株式會社粗粒品99.30.20.20.0020.001微粒品99.30.20.20.0020.001日本粗粒品99.30.030.0030.08H20.01日本精礦PatoX－L株式會社超細(xì)粒99.30.030.003H2無水PatoX－U紅星99.30.30.20.0030.080.001Ni0.001白星99.40.30.080.0020.080.0010.001英國 安苯公司綠星99.10.30.40.0050.080.0010.001藍(lán)星99.70.080.060.0020.080.0010.00115SSb2O399.20.30.20.010.080.0010.001

不大于

不溶物隔熱牌L99.5美國 級

99.5隔熱牌S99.5級99.80.080.10.00399.90.050.050.003隔 熱隔 熱 －德國高純品S800標(biāo)準(zhǔn)級N催化劑級C標(biāo)準(zhǔn)代

物理性能細(xì)度% 松裝 遮蓋色澤 ＋ 325平均粒度密 度吸油量力

著色酸度備注不大于哈肖不大于哈肖KR牌特別白0.051～1.39～11高0.05美國LTS牌白0.11.8～2.19～11低0.05司白星牌白0.051～1.39～11高0.05藍(lán)星牌白0.0041～1.39～11高0.05三國制標(biāo)準(zhǔn)品煉（55mμ）＞930.8～1.20.4～0.6日本高純品社 粗粒品＞93＞961.0～1.2－0.4～0.6－微粒品＞960.6～0.70.4～0.6

（白度）目

g/cm3

ml/100gg/m2

力 SO4%

油中反射系數(shù)96%91%92%92%日本精粗粒品 白色礦 PatoX－L

6～70.01 ～

2 10～15 0.005比表面積株式會超細(xì)粒 白色社 PatoX－U

0.02

0.2 50～100m2/g＋ 300 0.05紅星

目0.005

1.25

0.05英國司 綠星藍(lán)星0.50.5L級0.13.0低折射率S級0.11.3高2.087隔熱－S8000.1高2.087標(biāo)準(zhǔn)級N純白0.10.6～0.90.3～0.4適中0.01中性C純白0.10.6～0.90.3～0.4適中0.005中性美國德國高純品

0.0050.0050.005

1.25 0.051.25 0.021.25 0.1（2）次銻氧銻白爐煙氣收塵系統(tǒng)收集的煙塵含Sb2O390%～92%，稱為次銻氧，其化學(xué)成分如下（：SbAsPbCu79～800.07～0.080.06～0.1～0.001此產(chǎn)品一般送銻氧還原熔煉反射爐煉成精銻。（3）高鉛銻3.5%以上時不能再吹制銻白，須停爐放出，此種產(chǎn)品稱為高鉛銻，可供配制合金只用，其化學(xué)成分如下（：SbPbAsFeSCu＞95%＞3.50.02±0.01±0.0063＞0.19（4）浮渣主要為銻的高價氧化物，并含有被腐蝕的爐壁耐火材料成分及鐵的氧化物，一般含銻～75%，可返回反射爐還原熔煉，以獲得精銻。銻白爐浮渣的一般化學(xué)成分如下（：SbPbAs＞65～750.1～0.20.1～0.2FeOSiO2CaO1.2～1.53.5～4.20.8～1.04、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）銻白吹煉時間1t2～2.2h/t1.5～1.7h/t。（2）次銻氧率開爐時熔化精銻和停爐以及處理故障時產(chǎn)出的次銻氧，質(zhì)量較均較差，必須7%～8%（3）殘?zhí)萋剩ㄓ址Q高鉛銻率）在吹煉過程中，銻液含鉛不斷富集，銻液中含鉛達(dá)到一定程度，吹煉出的銻白產(chǎn)品含鉛即不合格，錫礦ft礦務(wù)局煉廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)銻液含鉛達(dá)到3.5%，即須停止吹煉，清出爐內(nèi)殘存的銻液，重新開爐熔化精銻。清出的高鉛銻液含銻量，1%～1.5%。（4）銻白的直接回收率銻白爐產(chǎn)出合格銻白的含銻量占裝入精銻總含銻量的百分比，稱為銻白爐的直接回收率，一般為87%～88%。影響銻白直收率的主要因素是高鉛銻、次銻氧和浮渣的產(chǎn)出量。因此，采用好的精銻作原料，保持最佳的爐況和爐齡，是提高直收率的主要措施。（5）銻的冶煉回收率吹煉銻的白過程中產(chǎn)出的次銻氧、浮渣和高鉛銻，均可分別回收其中的銻，58%～99%，計算公式如下：（1）（6）燃料消耗生產(chǎn)1t合格銻白，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計消耗煙煤量一般為10～15kg。自熱法生產(chǎn)銻白的主要設(shè)備，除銻白爐外，還有兩套收塵設(shè)備；一套作為收5為設(shè)備的連接示意圖。圖5 自熱法生產(chǎn)銻白設(shè)備連接示意圖1－銻白爐；2－反應(yīng)室；3－一次空氣管；4－二次空氣管；5－冷卻風(fēng)總管；6－表面冷卻器；7～鼓風(fēng)機(jī)；8～煙氣收塵器；9－銻白粉收集室；10－排風(fēng)機(jī)；11－旋風(fēng)收塵器；12－銻白輸送風(fēng)機(jī)；13－銻白輸送罐；14－銻白打包機(jī)5、主要設(shè)備選擇（1）銻白爐自熱法生產(chǎn)銻白的銻白爐為反射式隔焰爐，爐膛中裝有耐火泥制的反應(yīng)器，（960～980℃，并熔化陸續(xù)加入的碎精銻或水碎銻粒。因此，這種爐子只在開爐、停爐和處理故障時向火膛加煤，在正常操作時間完全不需要外加熱量。爐子設(shè)計前必須準(zhǔn)確進(jìn)行熱平衡計算，熱平衡計算的熱源主要來自下列反應(yīng)熱：2Sb＋2/3O2→Sb2O3△H298=－642kJ/mol設(shè)計的爐子熔池大小、爐膛高度須配合適當(dāng)，使熱量損失減少到最小限度。圖6為錫礦ft礦務(wù)局6m2銻白爐的結(jié)構(gòu)圖。圖6 錫礦ft礦務(wù)局6m2銻白爐結(jié)構(gòu)圖（2）銻蒸氣氧化與冷卻裝置鼓入一次空氣于熔池銻液中，產(chǎn)生大量銻蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器與二次空氣相遇，Sb2O3產(chǎn)生極工20060～80圖7 銻蒸氣氧化與冷卻裝置示意圖1－銻白爐頂；2－反應(yīng)器；3－冷卻風(fēng)管；4－銻白爐底；5－一次風(fēng)管；6－二次風(fēng)管（三）銻白收集系統(tǒng)設(shè)備1、旋風(fēng)收塵器采用一般型慢速收塵器以分離出煙氣中的灰塵和粗粒銻白，為了防止鐵質(zhì)混入銻白產(chǎn)品中，旋風(fēng)收塵器和全部連接管道須采用鋁合金板制作。2、布袋收塵器優(yōu)質(zhì)銻白產(chǎn)品主要收集于布袋收塵器中，一般采用房室收塵器，機(jī)械振打或反吸風(fēng)清灰，渡布可采用柞蠶絲綢制作，過濾速度不宜過大，一般取 0.2～0.3m/min，收塵效率可達(dá)99.5%。3、風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)安裝在旋風(fēng)收塵器與布袋室之間，擔(dān)負(fù)著抽入大量冷風(fēng)，冷卻含Sb2O380～100ft礦務(wù)局6m2銻白爐系統(tǒng)實(shí)用風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為19620m3/h，風(fēng)壓為2120Pa。4、次銻氧收塵系統(tǒng)設(shè)備銻白爐開爐、停爐和故障處理需要燒煤加熱，產(chǎn)出的煙氣不能通入銻白產(chǎn)品8005、一、二次供風(fēng)風(fēng)機(jī)1臺風(fēng)機(jī)，如新邵4m231臺，12.4m3/min，風(fēng)壓30000Pa。較大爐型選2臺風(fēng)機(jī)分別供給一次和二次空氣，例如6m2銻白爐雙反D22×21－5/3500D22×32－5/3500羅茨風(fēng)機(jī)供給。6、配置說明（1）銻白車間廠房配置可緊靠熔煉車間，但須設(shè)置在主導(dǎo)風(fēng)向的上方，避免主體設(shè)備銻白爐宜順車間主廠房長方向配置，銻白冷凝與收塵系統(tǒng)設(shè)備同樣（2）主廠房與銻白布袋室要求銻白爐為高溫作業(yè)，主廠房應(yīng)設(shè)置天窗，要求有良好的通風(fēng)，收集銻白的布白粉塵。崗位責(zé)任制:1、正班長認(rèn)真監(jiān)督本班內(nèi)各崗位工認(rèn)真執(zhí)行安全操作規(guī)程,保證班組內(nèi)人員人身安全及設(shè)備安全。2、認(rèn)真執(zhí)行公司及車間制定的管理規(guī)定,一次不執(zhí)行、不落實(shí)罰當(dāng)班班長50元。3、認(rèn)真督促各崗位工正規(guī)操作,不能隱瞞事故,對于隱患對下個班交接不清楚者,對本班負(fù)責(zé)人嚴(yán)肅處理,罰款50-100元,班長連帶50%。造成巨大損失的崗位工調(diào)離崗位,建議對班長免職。4、班長要熟悉冶煉生產(chǎn)設(shè)備,各系統(tǒng)的性能,及時正確的處理應(yīng)急情況。凡不積極處理事故造成停爐時間延長或業(yè)務(wù)素質(zhì)差,不懂如何處理造成事故擴(kuò)大化的,建議對班長予以免職。5、對車間各崗位記錄、勞動紀(jì)律等,車間將不定期檢查。對發(fā)現(xiàn)的問題落實(shí)到個人,一次不落實(shí)罰崗位工20元,班長連帶50%6、班長必須提前30分鐘到崗,認(rèn)真與上班班長了解生產(chǎn)情況,嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度。7、接班后要對本班內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行,對各個系統(tǒng)特別是對供電系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等都必須檢查一遍,發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理,不準(zhǔn)帶隱患工作,一次不檢查罰班長50元。8、對班內(nèi)管理及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化嚴(yán)格要求,大膽管理。9、主任不在現(xiàn)場正班長行使主任職責(zé),全面負(fù)責(zé)車間內(nèi)的正常生產(chǎn),協(xié)調(diào)好各