《銻的低溫熔鹽清潔冶金基礎研究》是依託中南大學，由陳永明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：銻的低溫熔鹽清潔冶金基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳永明
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對現有硫化銻精礦鼓風爐揮發熔煉-反射爐還原熔煉工藝所存在的焦率高、能耗大、低濃度SO2煙氣污染等問題，本課題提出了銻的低溫熔鹽清潔冶金新工藝。該工藝以Na2CO3-MeCln(Me=Na、K、Ca、Mg、Al)低溫熔鹽為反應介質，氧化鐵或氧化鋅為固硫劑，在還原氣氛下硫化銻精礦通過還原固硫反應直接產出液態金屬銻，大大簡化了火法煉銻流程，徹底消除低濃度SO2煙氣污染，並將銻冶煉溫度大幅降低至650℃~950℃。本項目擬在硫化銻還原固硫反應機理、低溫熔鹽物化性質測定以及伴生元素反應行為和流向分布規律等方面開展基礎研究，不僅為硫化銻精礦的低溫熔鹽清潔冶金工藝最佳化提供技術原型，也可為鉛、銻二次資源綜合利用提供理論指導。
結題摘要
針對傳統火法煉銻工藝存在的流程複雜、能耗高、環境污染大等缺點，本項目進行了銻的低溫熔鹽清潔冶金基礎研究，內容包括硫化銻還原固硫反應機理研究，熔鹽物化性質測定，伴生元素反應行為研究和硫化銻精礦低溫熔鹽清潔冶金工藝最佳化。 在700~1300K範圍內，以氧化鐵或氧化鋅為固硫劑，硫化銻的還原固硫反應在熱力學上可自發進行。當T＞1100K，Na2CO3可與Sb2S3發生鹼性熔煉反應。Sb2S3-ZnO/FeO-C體系反應機理研究結果表明，硫化銻還原固硫反應分兩步進行，即Sb2S3先與ZnO/FeO反應生成Sb2O3與ZnS/FeS，Sb2O3再被C/CO還原生成Sb。在Sb2S3-Na2CO3-C體系，Sb2S3可與Na2CO3反應生成硫化鈉、硫代硫酸鈉、銻鋶和銻酸鈉；在Sb2S3-ZnO/FeO-Na2CO3-NaCl-C體系，由於固硫劑的加入，Sb2S3則與ZnO/FeO發生還原固硫反應，而Na2CO3參與反應的量很少。 通過DTA曲線確定Na2CO3-NaCl共晶溫度為644.51℃，熔化焓為101.121J/g。分別採用阿基米德法、旋轉柱法、氣流攜帶法和拉筒法測定了Na2CO3-NaCl共晶熔鹽在不同溫度下的密度ρ、粘度η、平衡蒸汽壓logp和界面張力σ分別為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。從揮發性、熱循環性能、微觀結構、化學組成等方面對Na2CO3-NaCl共晶熔鹽的熱穩定性進行評估。測定了不同溫度下金屬銻在熔鹽中飽和溶解度為S(%)=4.477×10-4exp(75838/RT)。 PbS、Bi2S3均可與熔鹽發生鹼性熔煉反應生成Pb、Bi和NaBiS2；在不同溫度下，FeS2、SiO2和Al2O3均可與Na2CO3反應分別生成NaFeS2、Na2SiO3和Na2Al2O4，Cu2S和CaCO3則幾乎不與熔鹽反應。 分別以氧化鋅和氧化鐵為固硫劑，進行了銻低溫熔鹽清潔冶金工藝研究，由此形成銻低溫熔鹽清潔冶金技術原型。在最佳化條件下，銻直收率＞90%，粗銻品位為96%，金捕集率＞93%。銻的低溫熔鹽清潔冶金工藝作為清潔、節能、高效的新型短流程冶煉技術，對現有銻冶煉行業的技改升級具有重要意義，產業化套用前景廣闊。
