锑的低温熔盐清洁冶金基础研究

针对现有硫化锑精矿"鼓风炉挥发熔炼-反射炉还原熔炼"工艺所存在的焦率高、能耗大、低浓度SO2烟气污染等问题，本课题提出了锑的低温熔盐清洁冶金新工艺。该工艺以Na2CO3-MeCln(Me=Na、K、Ca、Mg、Al)低温熔盐为反应介质，氧化铁或氧化锌为固硫剂，在还原气氛下硫化锑精矿通过还原固硫反应直接产出液态金属锑，大大简化了火法炼锑流程，彻底消除低浓度SO2烟气污染，并将锑冶炼温度大幅降低至650℃~950℃。本项目拟在硫化锑还原固硫反应机理、低温熔盐物化性质测定以及伴生元素反应行为和流向分布规律等方面开展基础研究，不仅为硫化锑精矿的低温熔盐清洁冶金工艺优化提供技术原型，也可为铅、锑二次资源综合利用提供理论指导。

针对传统火法炼锑工艺存在的流程复杂、能耗高、环境污染大等缺点，本项目进行了锑的低温熔盐清洁冶金基础研究，内容包括硫化锑还原固硫反应机理研究，熔盐物化性质测定，伴生元素反应行为研究和硫化锑精矿低温熔盐清洁冶金工艺优化。.在700~1300K范围内，以氧化铁或氧化锌为固硫剂，硫化锑的还原固硫反应在热力学上可自发进行。当T>1100K，Na2CO3可与Sb2S3发生碱性熔炼反应。Sb2S3-ZnO/FeO-C体系反应机理研究结果表明，硫化锑还原固硫反应分两步进行，即Sb2S3先与ZnO/FeO反应生成Sb2O3与ZnS/FeS，Sb2O3再被C/CO还原生成Sb。在Sb2S3-Na2CO3-C体系，Sb2S3可与Na2CO3反应生成硫化钠、硫代硫酸钠、锑锍和锑酸钠；在Sb2S3-ZnO/FeO-Na2CO3-NaCl-C体系，由于固硫剂的加入，Sb2S3则与ZnO/FeO发生还原固硫反应，而Na2CO3参与反应的量很少。.通过DTA曲线确定Na2CO3-NaCl共晶温度为644.51℃，熔化焓为101.121J/g。分别采用阿基米德法、旋转柱法、气流携带法和拉筒法测定了Na2CO3-NaCl共晶熔盐在不同温度下的密度ρ、粘度η、平衡蒸汽压logp和界面张力σ分别为ρ=2.16804-4.7929×10-4T，η=2.6841×10-5exp(108153/RT) ，，logp=7.0585-5757.04/T和σ=0.465-3.0857×10-4T。从挥发性、热循环性能、微观结构、化学组成等方面对Na2CO3-NaCl共晶熔盐的热稳定性进行评估。测定了不同温度下金属锑在熔盐中饱和溶解度为S(%)=4.477×10-4exp(75838/RT)。.PbS、Bi2S3均可与熔盐发生碱性熔炼反应生成Pb、Bi和NaBiS2；在不同温度下，FeS2、SiO2和Al2O3均可与Na2CO3反应分别生成NaFeS2、Na2SiO3和Na2Al2O4，Cu2S和CaCO3则几乎不与熔盐反应。.分别以氧化锌和氧化铁为固硫剂，进行了锑低温熔盐清洁冶金工艺研究，由此形成锑低温熔盐清洁冶金技术原型。在优化条件下，锑直收率>90%，粗锑品位为96%，金捕集率>93%。锑的低温熔盐清洁冶金工艺作为清洁、节能、高效的新型短流程冶炼技术，对现有锑冶炼行业的技改升级具有重要意义，产业化应用前景广阔。