您所在的位置：
上海有色 >
有色金属产品库 >
粗铋
粗铋
粗铋回收锡
2019-01-31 11:06:04
关于含锡1.5%左右的粗铋，可选用碱性精粹出产锡酸钠。粗铋熔化后，首要氧化脱砷，脱砷后粗铋降温至420℃左右，参加NaOH，待NaOH熔化后，拌和中缓慢参加NaNO3，待碱渣变干后捞出，再加NaOH与NaNO3，重复数次，待铋样表面呈现叶状斑纹为结尾。固体碱与参加量为：Sn∶NaOH∶NaNO3＝1∶3∶0.5。
出产锡酸钠的粗铋及渣料成分列于下表。
表 粗铋及碱性锡渣的成分（%）一、工艺流程
如图1所示。用锡渣出产锡酸钠，包含浸出、净化、浓缩结晶，枯燥等工序。图1 出产锡酸钠工艺流程图
二、首要技能条件
（一）水淬。水淬的意图是别离碱液中的铋珠，并使碱渣细碎。在90℃拌和浸出水淬渣，直至溶液清亮。加热水淬可带走一半的砷，但也形成部分锡的丢失；也可选用常温水淬。结尾控制在水淬滤液密度1.35～1.4克／厘米3之间。
（二）浸出。浸出的意图是使锡酸钠溶于水溶液中以利于净化。浸出液固比（3～4）∶1；浸出时刻4～6小时，因为锡酸钠在水中的溶解度随温度上升而下降，而锑酸钠在水中的溶解度随温度上升而增高，所以宜选用常温浸出，浸出率可在85%～90%之间。
（三）净化。浸出液含Sn40～50克／升，Pb1～1.5克／升，Sb0.1克／升左右，应除掉其间的铅与锑：
除铅：加Na2S除铅，温度90～95℃，配成10%的Na2S溶液，拌和中参加，至无黑色沉积发生即结尾，Na2S参加需过量。
除锑：在浓缩蒸煮进程进行加Na2S除锑，可除掉溶液中大部分锑，再挂锡片置换除锑，在除铅一起进行，在欢腾时参加精锡片进行置换反响，结尾时溶液黄色消失，清亮通明。
（四）结晶过滤。使溶液中锡酸钠结晶分出的办法有二：一是浓缩结晶分出；一是使用锡酸钠在碱性水溶液中溶解度随NaOH浓度的升高而下降，通过往溶液中参加NaOH而使锡酸钠分出，前一办法节省NaOH，母液体积小，但耗费时刻和蒸汽；后一办法节省时刻和蒸汽，但耗费了NaOH，母液体积大，常将两种办法结合进行。先加热浓缩，到达饱满浓度后锡酸钠逐步分出，经离心过滤后枯燥，即为产品锡酸钠。
三、首要设备
碱性精粹选用5吨铸钢锅一口；离心过滤机选用φ600×350毫米，过滤面积F＝0.66米2；浓缩罐二台，选用1500升夹套珐琅反响釜，枯燥箱一台。
四、产品用处
锡酸钠在电镀工业中用于碱性镀锡和镀铜锡合金；纺织工业用作防火剂，增重剂；染料工业用作媒染剂，还用于珐琅工业和玻璃工业。
五、产品质量
锡酸钠成分为（%）Sn37～42，游离碱（NaOH）3～5，Pb＜0.001，As＜0.01，Sb＜0.005，Cu＜0.03，Fe＜0.02，水不溶物低于0.2，硝酸根低于0.2，至锡（Sn2＋）契合实验。
粗铋和火法精炼
2019-01-04 09:45:43
表1列举几种不同成分的粗铋。
表1 粗铋成分（%）分析表1列举的几种粗铋，可以发现存在如下规律：
火法生产的粗铋中，砷与锑含量均较高。因为在用碳还原铋的过程中，部分砷、锑也还原进入粗铋，精炼中必须将其分离除去；
火法生产的粗铋中银含量较高，所以在精炼过程中，必须优先回收银，以防银的分散与损失；
火法生产的粗铋中铅含量较高，铅是粗铋中的主要杂质，必须采取有效措施分离铅、铋，并应考虑回收大量铅渣；
湿法生产的粗铋中杂质含量较少，这是因为在湿法处理过程中已分离出铅、银、铜、砷等杂质，为精炼创造了有利条件；
Pb－Bi合金中铋含量太低，在火法精炼前必须经过预处理富集铋。
铋的火法精炼在精炼锅内进行。火法精炼一般包括以下工序：熔析及加硫除铜；氧化精炼除砷、锑；碱性精炼除锡、碲；加锌除银；氯化精炼除铅、锌；最终精炼。
各工序的确定以及工序次序的安排，因各厂粗铋原料成分的不同和操作习惯的不同而有差异，但一般有如下规律：
当粗铋含碲高时，为了回收碲，常将除碲工序安排在除砷、锑工序之后，使碲富集存碲渣中以利于回收；当粗铋含碲低时，常省略除碲工序，粗铋中微量的碲经最终碱性精炼除去，此时最终精炼时间将较常规延长2小时左右。
当粗铋含砷、锑低时，常省去除砷、锑工序，粗铋中微量的砷、锑，将在最终碱性精炼中除去；当砷、锑含量高时，必须首先氧化挥发除砷、锑。
当粗铋含银高时，为了回收贵金属银，应将除银工序安排在除铅工序之前，以免银分散入氯化铅渣中；当粗铋含银低含铅高时，也可考虑将除银工序安排在除铅工序之后。有些工厂由于操作上的习惯，或因产出的氯化铅渣可返回铅系统处理，贵金属银仍可回收等原因，而将除铅工序安排在除银工序之前。但从有利于回收富集银着想，为了防止银的分散，先除银是合理的。
当处理铅高铋低的Pb－Bi合金时，常将氯化除铅分两次进行：一次氯化除铅是为了提高铋的含量；二次氯化才是为了除去剩余的杂质铅与锌。
下面介绍几个火法精炼工艺流程实例：
流程一，如图1，这种流程的特点是由于粗铋含铅高（Pb 20～25%），并且由于产出的氯化铅渣返回铅系统回收铅、银，而将除铅工序放在除银工序之前。从回收银的角度考虑，这种安排是不合理的。图1 铋火法精炼工艺流程图（一）
流程二，如图2。此流程的特点是将除银工序放在前面，以利于回收银；并且粗铋含砷、锑，碲低，因而省略了除砷、除锑、除碲工序。图2 铋火法精炼工艺流程图（二）
流程三，如图3，为直接火法精炼处理Pb－Bi合金，这个流程有三十特点：一是由于合金含砷低，含锑高，所以采用碱性除砷与氧化挥锑，锑以Sb2O3烟尘状态回收；二是氯化除铅产出的大量氯化铅渣，用湿法制取黄丹；二是精铋在铸型前加入NH4Cl作表面，使铋锭呈银白色。图3 Pb－Bi合金火法精炼工艺流程
流程四，图4介绍了国外一些厂炼铋的工艺流程，如日本住友金属矿山公司国富冶炼厂铋火法精炼工艺流程，秘鲁中部矿业公司奥罗亚冶炼厂铋火法精炼工艺流程。这种流程的安排是比较合理的。目前国内一些厂也在改革流程，以利于综合回收。图4 国外铋火法精炼工艺流程图
粗铋的碱性碲渣回收碲
2019-01-31 11:06:04
粗铋碱性精粹产出的碱性碲渣，其成分已列于下表，其间含Te6～30%，是收回碲质料。
一、工艺流程
出产碲的流程如图1。图1 碲出产工艺流程图
二、首要技能条件
（一）球磨与浸出。碲渣装入湿式球磨机磨至100～120目，液固比为1∶1，每批球磨4小时，然后将球磨液泵至浸出罐，用水稀释至原体积的三倍，加温至80～95℃，拌和6小时后弄清。上清液成分为（克／升）：Te30～32，Se2～3，Bi＜0.1，Pb0.01～0.03，Fe＜0.1，As0.1～0.3，Sb0.1～0.2，Ca＜0.1，Zn＜0.1，游离NaOH30～32。
（二）净化。净化的意图是除掉重金属杂质和SiO2。加Na2S使重金属杂质变成硫化物沉积，每升溶液参加Na2S量一般为1.5～2.5克，反应为：
Na2PbO2＋Na2S＋2H2O＝PbS↓＋4NaOH
参加适量CnCl2，使SiO2生成硅酸钙沉积，其反应为：
Na2SiO8＋CaCl2＝CaSiO8↓＋2NaCl
操控溶液含NaOH量为25～35克／升，液温85℃以上，当滤纸呈棕灰色即为结尾。
（三）中和。中和的意图是使转化为TeO2，一起为了脱硒，加温至60～80℃，用稀硫酸（酸∶水＝1∶4）中和至pH4.5～6，生成TeO2沉积，反应为：
Na2TeO3＋H2SO4＝TeO2＋Na2SO4＋H2O
鼓风拌和、过滤、TeO2沉积用沸水洗刷后，其化学成分为（%）：Te70～75，Se＜0.1，Cu＜0.1，Pb0.5～1.5，SiO24～5，Bi0.2～0.4，Sb0.2～0.3。
（四）煅烧。煅烧的意图是为了进一步脱硒。煅烧温度300～450℃，恒温1～3小时，当TeO2呈黄白色即为合格品。
（五）造液。TeO2能溶于NaOH溶液，反应为：
TeO2＋2NaOH＝Na2TeO3＋H2O
每千克TeO2参加0.55～0.65千克NaOH，液固比为5∶1，液温90℃，溶液密度大于1.36克／厘米3，静置两天后运用。
（六）电积。电解液为净化后的溶液。其化学成分为（克／升）：Te180～220，NaOH80～100，Se＜0.3，Pb＜0.003，Cu＜0.003。室温下电积，电流密度40～60安／米2；同极距为50～110毫米；槽电压1.5～2.8伏；电解液循环补加新液，使溶液含碲大于100克／升；阳极选用铁板，阴极选用不锈钢板；电解周期5～12天。
通直流电后，碲在不锈钢阴极板上分出，阳极开释氧气。
（七）铸型。出槽后，用木锤轻敲阴极，将分出碲敲碎落入不锈钢桶内煮洗，可先加少数草酸，煮洗36小时后，再用蒸馏水煮洗48小时。将洗净的分出碲烘干，坩埚熔铸，铸型温度为480～600℃可加少数硼砂扒渣，铸锭表面吹风冷却。
三、首要设备
（一）球磨机。φ600×1000毫米，转速45转／分。
（二）浸出罐，中和罐，净化罐。各一个，选用夹套式珐琅反应釜（φ1000×1500毫米），机械拌和。
（三）真空泵。SZ－2二台。
（四）电解槽。六个，钢板衬胶，790×600×640毫米。
（五）硅整流器。GZH3－40型一台，100安，50伏。
四、产品用处
碲用于半导体工业温差发电与温差致冷；作冶金添加剂，改进钢铁和铜，铅及其合金的功能；还用于有机化工组成作催化剂，用于玻璃、陶瓷工业作染色剂。
五、产品质量
一号精碲的化学成分（%）：Te≥99.99，Cu≤0.001，Pb≤0.002，Al≤0.001，Bi≤0.001，As≤0.0005，Fe≤0.001，Na≤0.003，Si≤0.001，S≤0.001，Se≤0.002，Mg≤0.001。
六、其它办法收回碲
（一）还原法。还原法是将TeO2粉末配入面粉作还原剂，在坩埚内还原熔炼，待白色蒸气挥发完后，加硼砂扒渣。所产出之碲锭含碲99%，可用作冶金添加剂和玻陶染色剂。
（二）可溶阳极电解。阳极板由含碲99%的粗碲铸成，阴极选用不锈钢板，选用电解液，含NaOH 80～100克／升，Te 90～100克／升，室温，电流密度50～100安／米2，槽电压1.5～2伏。可产出1号精碲。
铋粗炼的技术经济指标的计算方法
2019-01-04 09:45:34
粗炼直收率：为产出粗铋中含铋金属量与投入炉料中含铋金属量之比的百分率：
粗炼回收率：为产出粗铋中含铋金属量与投入炉料除去返回料中含铋金属量之比的百分率：
冰铜含铋：为产出冰铜含铋量与冰铜量之比的百分率：
渣含铋：为产出渣中含铋量与渣量之比的百分率：纯碱耗量：为生产一吨粗铋所消耗的纯碱千克量：铁屑耗量：为生产一吨粗铋所消耗的铁屑千克量：黄铁矿消耗：为生产一吨粗铋所消耗的黄铁矿的千克量：反射炉煤耗：为生产一吨粗铋所消耗的块烟煤千克量：转炉重油耗：为生产一吨粗铋所消耗的重油的千克量：单位生产率：为反射炉一昼夜内每平方米炉床面积上所熔炼的炉料吨数：
铋火法粗炼的主要技术经济指标
2019-01-04 09:45:37
铋的反射炉和转炉的火法粗炼的主要指标包括：粗炼直收率、粗炼回收率、冰铜含铋、渣含铋、纯碱耗量。铁屑耗量、黄铁矿耗量、反射炉煤耗、转炉重油耗等。
一、技术经济指标的计算方法
粗炼直收率：为产出粗铋中含铋金属量与投入炉料中含铋金属量之比的百分率：粗炼回收率：为产出粗铋中含铋金属量与投入炉料除去返回料中含铋金属量之比的百分率：
冰铜含铋：为产出冰铜含铋量与冰铜量之比的百分率：
渣含铋：为产出渣中含铋量与渣量之比的百分率：纯碱耗量：为生产一吨粗铋所消耗的纯碱千克量：铁屑耗量：为生产一吨粗铋所消耗的铁屑千克量：黄铁矿消耗：为生产一吨粗铋所消耗的黄铁矿的千克量：反射炉煤耗：为生产一吨粗铋所消耗的块烟煤千克量：转炉重油耗：为生产一吨粗铋所消耗的重油的千克量：单位生产率：为反射炉一昼夜内每平方米炉床面积上所熔炼的炉料吨数：二、粗炼的技术经济指标实例
下表介绍了几个厂炉子主要尺寸与指标。
表 铋熔炼炉主要尺寸及指标三、指标分析
（一）粗炼直收率与回收率以及冰铜含铋与渣含铋。直收率和回收率，是衡量工厂技术水平和经济效果的重要指标，主要决定于冰铜与渣的产量和冰铜含铋与渣含铋。烟尘由于返炉重炼，所以对直收率和回收率影响不大。在铋的火法粗炼中冰铜产出量大，约为渣量的一倍，而且冰铜含铋，约为渣含铋的一倍，故冰铜所带走的铋约为渣带走的铋的四倍。所以，提高直收率与回收率的重要途径，是控制冰铜产出量与降低冰铜含铋量。但是冰铜产出量常由炉料含硫量及加入铁屑量所决定，难以减少。所以，采取有效措施，降低冰铜含铋，是提高粗炼直收率与回收率的关键。当冰铜含铋过高时，常常不得不返炉重炼。
影响冰铜含铋与渣含铋因素很多，主要决定于配料比、熔炼温度、沉淀时间、操作制度等方面。
（二）燃料消耗。包括反射炉煤耗与转炉油耗。熔炼每吨粗铋所消耗的燃料，与炉子处理量、炉料含铋品位、炉料熔化温度、炉型及炉膛抽力，热利用率及余热利用等因素有关。当炉况正常时，主要影响因素是处理量与炉料品位。加大炉子处理量，提高炉料品位，对降低燃料消耗有利。
（三）单位生产率。是衡量炉子生产强度的指标。与炉料性质、配料比、炉温、炉况、操作质量等因素有关。为了提高炉子单位生产率，宜选用含铋高、含难熔组分低的原料，掌握最佳配料比，适当选择添加剂，保持高而稳定的炉温，避免生成炉结，要及时处理炉结，要求操作工严守操作规程。
铋冶金炉料的作用及反应
2019-03-04 11:11:26
炼铋冶金炉的炉料包含铋精矿、氧化铋渣、煤粉、铁屑、纯碱、萤石、黄铁矿、返渣等，依据配料比的要求投入炉内。它们的效果和它们在炉内参加之反响分述如下：
一、铋精矿
铋精矿包含硫化铋精矿与氧化铋精矿，是提铋的首要原料，在冶金炉熔炼中，铋精矿参加的反响是杂乱的。在此，咱们仅研讨氧化铋与硫化铋参加的下述反响：（5）式为熔剂脱硫反响。（6）式为氧化铋被已复原的杂质金属如铅所复原的反响。在以上七个反响式中，在冶金炉熔炼条件下（2）与（3）式的反响是首要的。
二、氧化铋渣
一般指铅阳极泥氧化除铋产出的渣料。依据收回金银的传统流程，铅阳极泥经复原熔炼产出贵铅，贵铅在分银炉氧化吹炼中，脱除砷、锑后持续吹风氧化，则铋与铅皆氧化入渣。氧化渣分为前期渣，中期渣、后期渣，前期渣含铅高，含铋低，后期渣含铋高，含铅低。三者合称氧化铋渣，一般含铋在35%～55%之间。氧化铋渣是归纳收回铋的首要原料之一。其参加的反响包含上述七个反响中的（1）、（2）、（4）、（6）式反响，其间以（2）式为主。
三、煤粉
煤粉用作复原剂。参加煤粉效果如下：
（1）使氧化铋复原。
（2）起部分脱硫效果：以上两式阐明，当不加煤粉时，钮以Bi2O3状况入渣，当参加煤粉时，铋呈金属铋状况堆积入粗铋。
（3）坚持炉内复原性气氛，避免铋液氧化，避免炉膛内特别是炉顶耐火材料氧化腐蚀。
（4）避免碲氧化入渣，而使碲富集于粗铋之中。
煤粉参加量有必要恰当，过多过少都会带来不良的结果。当加煤粉过量时，使其它对氧的亲和力较铋为大的杂质金属也被复原进入粗铋，下降粗铋的档次。一起，由于碳的熔点高（3700℃），碳参加过量，会进步炉料的熔点和粘度，使炉料难熔化。当煤粉缺乏时，氧化铋复原不充分，构成部分氧化铋入渣，进步了渣含铋，增大铋的丢失，而且，无法保持炉内安稳的复原性气氛。
四、铁屑
铁屑用作置换剂。一般要求运用铸铁屑。参加铁屑的效果如下：
（1）用铁置换硫化铋中的铋。
（2）单个情况下，铁屑可作复原剂：铁屑参加量有必要恰当，过多过少皆晦气。当参加铁屑过量时：会使其它对硫亲和力较铋大的杂质置换出来进入粗铋，然后下降粗铋档次；冰铜中硫化亚铁添加，增大冰铜比重，影响与粗铋别离，而下降铋的收回率；过量铁与砷、锑等杂质生成黄渣，如As2Fe3、Sb2Fe3等，密度约为7克／厘米3，介于冰铜与粗铋之间，熔点较高，构成隔阂，使操作困难，炉况不正常，下降铋的直收率；铁不溶于铋，且熔点高达1535℃，在冶金炉熔炼温度下不易熔化，过剩铁以单体铁夹藏部分铋在熔池边际及底部堆积，构成炉结，构成铋的丢失，添加操作困难。当铁屑参加量缺乏时，硫化铋置换不彻底，部分硫化铋进入冰铜，构成铋的丢失；由于铁屑参加缺乏，冰铜与粗铋中搀杂有未被置换的单体硫存在，放出时，易腐蚀铜制东西及设备。
五、纯碱
纯碱又叫碳酸钠、苏打、曹达，用作熔剂。参加纯碱的效果如下：
（一）造渣：纯碱能与精矿中的脉石成分SiO2、Al2O3等酸性氧化物构成熔点较低，流动性好的硅酸盐，铝酸盐等稀渣：（二）下降炉渣密度和熔点。
（三）使硫化亚铁氧化成氧化亚铁人渣，而进入冰铜，下降冰铜的熔点和比重：（四）与煤粉起部分脱硫效果。
（五）纯碱能使砷、锑氧化蒸发或入渣：纯碱也可将As2O3进一步氧化：相同，炉猜中的锑与纯碱也有相似反响：纯碱参加量有必要恰当，过多过少皆晦气。当参加纯碱过量时，使硫化铋氧化入渣：并使复原的金属铋从头氧化入渣：一起下降炉料熔点，使炉内熔体难以过热，炉温低，不能确保反响进行需求的温度，致使反响进行缓慢且不彻底，炉渣、冰铜、粗铋三者别离欠好，因此下降铋的收回率；由于炉渣内含有较多的游离，具有很大的腐蚀性，损坏炉衬。相反的，当纯碱参加缺乏时，渣熔点升高，密度与精度增大，渣与冰铜别离困难，渣中夹藏铋量增高；而且使一些对氧亲和力较铋大的杂质未被氧化即进入粗铋，下降粗铋的档次。
六、萤石
萤石又称氟化钙、氟石，用作熔剂。参加萤石的效果是下降炉渣的熔点和粘度，关于含二氧化硅较高的精矿，配猜中参加2%～5%的萤石，可大大下降硅酸盐渣的粘度，改进其流动性。当萤石参加过量时，因其对砖缝有很大的浸蚀性会腐蚀炉衬；一起渣流动性变好，简单跑炉；渣熔点太低，使炉内保持不了反响需求的温度。
现在，萤石参加冶金炉内与炉料之间的物理化学效果，还研讨得很少，对萤石下降炉渣粘度的原因，也还没有公认的非常恰当的解说。有关材料以为：萤石参加CaO－Al2O3－SiO2渣系时，它和CaO相同也能损坏硅酸盐的Si－O键，而且使硅酸盐晶格单元变小，粘度下降。不过CaF2的效果比CaO大（对粘度下降的效果，一摩尔的CaF2相当于2摩尔的CaO）。往渣中参加CaF2后，电离成CaF＋而置代品质巾的氧离子（O2－），即可以把不安稳的CaF＋离子对作为一种“溶剂”，它可“溶解”较大的硅酸盐阴离子（如SiO44－，此类阴离子是靠静电力结合的，由于CaF＋“溶解”了它，故消除了此种静电力），所以下降了渣的粘度。
七、黄铁矿（FeS2）
黄铁矿用作硫化剂。由于黄铁矿遇热分化：在独自处理氧化铋渣时，为了使渣中的铜与铋别离，参加黄铁矿使渣中Cu2O硫化后生成Cu2S，与FeS一道组成冰铜。
纯FeS2含硫53.3%，冶金运用之黄铁矿要求含硫高于42%。
八、返渣
在冶金炉熔炼中处理之返渣包含：
（一）精粹渣：粗铋火法精粹产出之熔化渣、氧化渣、除氯渣、制品渣等，含铋30%左右。
（二）浸出渣：粗铋火法精粹产出之氯化渣、碲渣，经湿法浸出后的残渣，含铋3%～10%。
（三）炉底灰：修炉时打出之废料，含铋5%～10%。
（四）烟道结及烟道尘：含铋5%～10%。
处理返渣的意图是为了收回铋。
转炉熔炼实例
2019-01-03 15:20:52
转炉熔炼包括备料、熔炼、出炉等步骤。
一、备料。
处理氧化铋渣时，其配料比控制在：氧化铋渣100%，纯碱3%～4%，煤粉3%，黄铁矿20%～30%，萤石粉3%～4%。处理返炉冰铜时，其配料比为：返炉冰钢100%，煤粉3%。纯碱3%～4%，黄铁矿15%，萤石粉酌情加入。处理铋精矿及混合料时，其配料比可参考反射炉配料比。
各工序操作时间与温度的控制如表1。
表1 转炉各工序操作时间与温度二、熔化。
采用低压喷嘴燃烧重油。由于是周期性作业，每炉升温前要点火。点火可用木柴或煤气点火，点火时操作人员应站在油嘴两侧，先开风后开油，点火后遂渐加大风量与油量，使炉温逐渐上升。风油比控制为每千克重油耗10米3风量，油压应大于0.39×106帕，当用压缩空气雾化时，风压应大子0.39×106帕，当用蒸汽雾化时，蒸汽压力应大干0.59×106帕。
在熔化过程中必须经常观察炉料熔化情况，根据具体情况翻动炉料或转动液面。炉料完全熔化后，为了使还原反应完全，可加入煤粉后翻动炉料，再封好炉口继续熔化。
三、出炉。
出炉包括放渣、放冰铜，放铋合金（粗铋），放渣时不许停风停油，保持高温放稀渣，溜口要清理得又宽又平，缓慢转动炉体，使渣流出时薄而慢，经常取样观察，炉内粘渣、浮砖要及时抓出，不让在炉内形成炉结。放渣后要清理干净炉口，将炉口转至水平位置。为了降低冰铜含铋，可加入部分铁屑，用铁扒搅匀后升温。放冰铜时速度应稍快，但要防止粗铋流出，要经常采样观察。放完冰铜后降温，直至炉内残存之冰铜冷凝成固体后，再放粗铋，放到斗内的粗铋上的浮渣，要及时捞干净。
铋的火法粗炼的产出物
2019-03-04 11:11:26
火法粗炼的产出物，包含粗铋、冰铜、炉渣、烟尘与烟气。
一、粗铋
粗铋是火法粗炼的首要产品，除含生成分金属铋外，还含有一些杂质，如铅、铜、银、砷、锑、碲、铁等，这些杂质的含量，随炼铋炉料的不同而动摇很大。表1列出了粗铋的化学成分。
表1 粗铋的化学成分（%）从表1可见，铅是粗铋中的首要杂质金属，这是因为提铋原猜中含铅高，在粗炼进程中又没有除铅工序所造成的。有的工厂为了除铅，在炉猜中配入1%～2%的食盐，但脱铅效果并不显着，而且使部分铋氯化蒸发，然后影响铋的熔炼直收率。而且，铅复原入粗铋虽下降了粗铋的档次，却有利于在精粹阶段收回铅。
粗铋档次的凹凸，首要决定于炉料含铅量，炉料含铅高则粗铋主成分低，炉料含铅低则粗铋主成分高。一般从有利于铋的精粹操作，又有利于铅的收回考虑，要求粗铋档次操控含铋80%左右，粗铋中铋与铅高于95%。
二、冰铜
火法粗炼产出的铋冰铜，由金属硫化物组成，其间也溶解了少数金属铅与银。首要的金属硫化物为硫化亚铁，、硫化亚铜、硫化铅等。
造冰铜的意图有二：一是使铋精矿中的硫与铁屑反响生成FeS进入冰铜，而使铋复原为金属进入粗铋，然后到达硫与铋别离的意图；二是使氧化铋渣中的铜与参加之黄铁矿反响，生成Cu2S进入冰铜，而使Bi2O3复原为金属进入粗铋，到达铜与铋别离的意图。
铋冰铜的化学成分列于表2。
表2 铋冰铜的化学成分（%）表2中，铋冰铜中含硫15%～30%，铁15%～35%，铜5%～30%，三者是构成冰铜的首要成分，所以研讨铋冰铜的性质，可参阅Cu－Fe－S三元系状况图（图1）。图1 Cu－Fe－S三元系状况图
从图1可见，在图右侧的冰铜熔体存在区域较狭隘，在Cu2S一端为富冰铜区，在FeS一端为贫冰铜区。因为铋冰铜含铜动摇在5%～15%左右，最高含铜不超越35%，所以属贫冰铜区。在熔炼温度下，若冰铜含硫量下降，则贫冰铜将进入固－液两相平衡区，分出金属铁的固熔体堆积于炉底，构成炉底结，会使炉况恶化。跟着温度升高，冰铜熔体区将由狭变宽，而金属熔体与冰铜熔体共存液相分层区将变窄，也就是说，冰铜对铁的溶解度变大，不易分出金属铁的固熔体。所以，升高炉温可防止积铁发作。
依据Cu－Fe－S三元状况图，可开端挑选冰铜的熔点与成分。
铋冰铜的熔点挑选在850～1050℃之间较好。PbS和Na2S会使冰铜熔点下降，而Fe3O4和ZnS会使冰铜熔点升高。
冰铜的密度取决于其间各种金属硫化物的含量，可运用加和法近似核算。
表3列举了冰铜中有关的金属硫化物的密度。
表3 金属硫化物的密度（克／厘米3）以表3所列冰铜成分为例，取Cu 10%、Fe 30%、S 33%、Pb 5%核算铋冰铜的密度，先换算成金属硫化物并使其总和为100%，则得Cu2S 32.2%、FeS 60.4%、PbS 7.4%，核算冰铜的密度ρM：铋冰钢的密度，一般挑选在4.5～6之间，Na2S量添加时，铋冰铜的密度下降，PbS量添加时，铋冰铜的密度升高。
混合熔炼中铋冰铜产出量多，一般为投入炉料总量的一半。这是因为铋精矿中首要为硫化矿，并存在单体硫。因为含硫高，置换硫所用的铁屑耗量大，生成的硫化亚铁多，故冰铜量大。所以，下降冰铜含铋，削减从冰铜中带走的铋量，是进步铋的火法粗炼直收率的首要途径。
因为FeS和Cu2S都是贵金属的杰出捕集剂，所以铋冰钢中溶解了必定数量的银，炉猜中的银约有25%乃至50%进入冰铜，所以，冰铜的再处理以收回银十分重要。有条件的工厂，常将铋冰铜返铜体系或铅体系处理；有的工厂当产出的冰铜含银与铋高时，则进行二次熔炼，以收回其间锻和铋；而有的工厂为了收回银，则变革工艺流程，法粗炼为湿法处理，以便在粗炼阶段进行归纳收回。
三、炉渣
火法粗炼产出的炉渣，为各种金属氧化物与脉石氧化物组成，其成分动摇规模列于表4。
表4 铋炉渣的化学成分（%）由表4可见，冶金炉渣是金属氧化物的硅酸盐。因为炉渣产出量大，冶金反响与沉降别离在炉渣中进行，所以，冶炼进程要求炉渣具有杰出的物化性质，如熔点、粘度、密度、电导率等。炉渣的性质与其结构有关，关于对炉渣结构的研讨，存在两种理论，即分子理论与离子理论。
炉渣结构的分子理论以为：炉渣是由各种简略的与杂乱的氧化物组成的，跟着温度的升高，杂乱氧化物离解成简略的氧化物的趋势增大，在液态炉渣中，杂乱氧化物只要离解出游离的氧化物后，才干参加反响，如：关于熔渣中游离氧化物的浓度，现在还不能进行测定，只能依据经历断定，这是分子理论的不足之处，特别是分子理论还不能解说炉渣的性质。
炉渣结构的离子理论以为：熔渣由阴离子与阳离子组成，金属氧化物离解为金属阳离子与氧阴离子：而SiO2吸收氧阴离子构成络合阴离子，硅酸盐的结构杂乱，但存在如下共性：结构中的Si4＋离子不存在直接的联接键，键的联接通过氧离子来完成；每个Si4＋离子存在四个O2－离子为极点的四面体的中心，构成硅氧四面体，它是硅酸盐晶体结构的根底；硅氧四面体的每个极点，即O2－离子最多只能为两个硅氯四面体所共用；两个附近的硅氧四面体之间，只以共顶而不以共棱或共面相联接。X射线结构分析证明，硅酸盐中硅氧四面体有岛状、组群状、链状、层状和架状五种方式。
运用离子理论可对炉渣的理化性质阐明如下：
硅酸盐炉渣的粘度；是因为各层液体运动速度不同，发作内摩擦的成果。硅酸盐炉渣的粘度随组成改变的联系是离子间的相互效果能及其与组成浓度的联系。金属氧化物对粘度影响具有两重性，它既使硅氧阴离子团解聚，下降粘度，又因其电价较高而半径不大，能攫取硅氧阴离子团中的O2－离子来围住自己，导致硅氧阴离子团聚合，被夺去O2－离子使粘度增大。
流动性好的冶金炉渣，粘度在0.5～5泊之间。5～20泊的炉渣，尚能满意工艺要求；而大于30泊的粘渣，则流动性差，不能选用。
硅酸盐炉渣的导电度：熔融的硅酸盐炉渣的电导率，随金属氧化物含量的添加而增大，随SiO2含量的添加而减小。因为金属氧化物量的添加会促进熔渣电子导电效果增大，而SiO2量的添加会使离子导电件用增大，而使电导率下降，更重要的是当熔渣中硅酸度增高时，因为复合阴离子SixOy2－的错综与兼并，随同发作硅氧离子的聚合效果，使阴离子淌度下降，影响到熔渣电导率下降。
硅酸盐炉渣的密度：依据炉渣的分子结构理论，由组成炉渣的氧化物的密度，选用加和法核算。表5列举了炉渣中有关氧化物的密度。
表5 氧化物的密度（克／厘米3）铋炉渣的密度挑选在3～4克／厘米3。
以表2所列炉渣成分为例。取FeO 20%，SiO2 30%、Na2O 20%、CaO 15%。核算铋炉渣的密度。先将其换算为总和100%，则FeO 23.5%、SiO2 35.3%，Na2O 23.5%、CaO 17.7%。
核算炉渣的密度ρs：
能够依据硅酸度来挑选炉渣。一般硅酸度K值操控在1～2。即：K值大于1.5，相当于酸性渣，K值小于1，相当于碱性渣，K值在1～1.5之间相当于中性渣。仍以上述渣型FeO 23.5%、SiO2 35.3%、Na2O 23.5%、CaO 17.7%为例核算硅酸度。现在，关于铋炉渣的研讨工作还很不行，因为没有固定的渣型，所以对炉渣的熔点、密度、粘度也没有测定数据。出产实践中首要是凭经历调整和把握渣型。一般挑选流动性好、密度小、呈乌亮玻璃光泽的炉渣。当渣呈暗灰色时，则应削减炉猜中纯碱的参加量；当炉渣粘度大，流动性差时，则应添加纯碱与萤石粉的投入量。炉况正常时，这种弱酸性渣可使渣含铋稳定在0.1%左右。
因为铋精矿大多与钨、钼共生，所以铋精矿中常含少数钨与钼。粗炼时，钨、钼以氧化物状况，一部分蒸发入炉气，一部分进入炉渣与纯碱效果生成钨酸盐、银酸盐。
四、烟尘
在反射炉熔炼进程中，燃料焚烧发作之二氧化碳、等气体，与熔池内反响发作的炉气一道，夹藏很多粉尘，从炉尾逸出，进入烟道。沿途有部分颗粒较粗、密度较大的烟尘在烟道沉降；部分融熔状况的粉尘，冷却后粘附在烟遭壁上，构成烟道结，而大部分烟气进入收尘体系经搜集、净化后排放。铋烟尘化学成分列于表6。
表6 烟尘的化学成分（%）铋烟尘中首要成分的形状如下：
铋：铋蒸气蒸发冷凝后之金属铋微粒、铋化合物蒸发后之粉尘（如氧化铋沸点447℃，易蒸发；硫化铋易蒸发）。
铅：铅蒸气冷凝后之金属铅微粒、铅化合物蒸发后之粉尘（如氯化铅易蒸发，在1140℃时燕汽压达3099帕；硫化铋易蒸发，995℃时蒸汽压达2366帕；氯化铅易蒸发，沸点954℃）。
砷：As2O3蒸发后之粉尘及硫化砷（沸点为707℃）蒸发后之粉尘。
锑：Sb2O3蒸发后之粉尘及硫化锑（沸点为1080℃）蒸发后粉尘。
钼：三氧化钼（沸点1155℃）蒸发后之粉尘。
钨：三氧化钨（在850℃开端剧烈提高，1350℃时欢腾）蒸发后之粉尘。
硫：生成SO2进入炉气，烟灰中的硫为各种硫化物带入的。如硫化铋、硫化铅、硫化砷、硫化锑等。
碳：烟尘中的碳是在弱复原性气氛中来被焚烧的碳黑粉末。
五、烟气
冶金炉含尘炉气冷却进入收尘室，经袋滤器净化后，烟气与烟尘别离，烟气中含有CO、CO2、H2O、O2、SO2、N2等气体，烟气的化学组成列予表7。
表7 烟气的化学组成（%）净化后烟气含尘小于0.03克／标米3，到达排放标准。
加拿大默多维尔厂提铋工艺实例
2019-01-24 17:45:52
加拿大默多维尔冶炼厂处理含铋0.03%的钢精矿，熔炼电收尘之烟尘含铋15%左右，还原熔炼产出之粗铋含铋80%以上，采用火法精炼，其工艺流程如图1。图1 默多维尔厂提铋工艺流程图
此流程的特点是全火法流程。由于烟尘含铋高，含银低，所以反射炉还原熔炼产出之粗铋品位在80%以上，精炼不需除银工序，产品为铋棒。
炼铋炉料各组分在粗炼时的行为
2019-03-04 11:11:26
炼铋炉猜中铋、铅、铁、硫、砷、锑、铜、银的存在状况和它们在冶金进程的行为，在产品中的分配如下：
一、铋的行为
因为铁的硫化物的自由焓远远小于铋的硫化物的自由焓，所以硫化铋能适当完全地被铁屑置换；因为的自由焓远远小于氧化铋的自由焓，所以氧化铋被完全复原。实践中只需炉料配料恰当，炉况正常，置换与复原反响就能完全进行。
依据对铋的行为分析和出产实践证明：
（一）97.5%以上的铋进入粗铋。
（二）0.2%以下的铋入渣，渣中的铋主要以机械夹藏的金属铋微粒形状存在，以铋的硅酸盐状况入渣的可能性极小。
（三）0.5%以下的铋入冰铜，冰铜中的铋为悬浮的金属铋微粒及少数未被置换的硫化铋，还有少数铋组成Pb－Bi合金溶解到FeS中，而进入冰铜。
（四）1%～2%的铋入烟尘，烟尘中的铋主要为铋蒸气与硫化铋的蒸发物。
二、铅的行为
铅在铋精矿中主要以硫化铅状况存在，氧化铋渣中铅以氧化铅状况存在。
依据对反响PbO＋CO＝Pb＋CO2的平衡常数和平衡气相组成的研讨标明，在冶炼高温下，氧化铅能被敏捷而完全地复原。（见表1）
表1 反响PbO＋CO＝Pb＋CO2的平衡常数及平衡气相组成（%）从表1可见，氧化铅用复原时只需求CO2＋CO的混合气体中的体积百分数到达5.1%就行了，所以，在所生成的氧化铅未构成硅酸盐与铁酸盐之前，绝大部分已被复原为金属铅，这阐明炉渣中存在氧化铅量是很少的，渣中铅主要是因为金属铅微粒来不及沉降而夹杂在炉渣中所造成的。
而硫化铅少部分直接进入冰铜，大部分被铁屑置换。产出的金属铅能被金属硫化物溶解，而硫化亚铁溶解金属铅的才能特别大，所以，金属铅一部分进入粗铋，一部分溶于冰铜。
出产实践证明：
（一）1%～5%的铅以金属铅微粒或铅的硅酸盐、铁酸盐状况入渣。
（二）25%～40%的铅以硫化铅或金属铅状况入冰铜。
（三）50%～70%的铅以金属铅状况入粗铋。
（四）约5%的铅以铅蒸气或硫化铅与氧化铅的蒸发物入炉气。
三、铁的行为
铋精矿中的铁主要以黄铁矿、毒砂等状况存在，氧化铋渣中含铁极低。在熔炼高温下，黄铁矿与毒砂发生热离解：参加的金属铁屑用以置换部分杂质硫化物：生成的FeS是组成冰铜的主要成分。
在冶金炉内复原气氛中，还存在下述反响：生成的磁性氧化铁是发生炉结的重要因素。
炉猜中的氧化铁，被复原为FeO入渣。前已述及，Fe2O3被CO复原是分阶段进行的，即：图1制作了铁的氧化物甩CO复原的平衡图。图1 铁的氧化物用CO复原平衡图
图中曲线（1）以下为Fe2O3安稳区；曲线（1）、（2）、（4）间为Fe3O4安稳区；曲线（2）、（3）之间为FeO安稳区；曲线（3）、（4）以上为金属铁安稳区。
在铋的火法粗炼中，期望将复原操控在FeO安稳区，使FeO造渣别离。由图可见当炉温1200℃左右时，CO的体积百分数在10%～70%间。
冰铜的基体是硫化亚铁，渣中铁的含量也动摇在15%～20%之间。依据图2Bi－Fe系状况图可见，铁与铋不管在固态或液态都互不溶解，所以冰铜与渣中古铁量的动摇，不会直接影响冰铜含铋与渣含铋。只有当炉况不正常，在熔池内发生很多炉结时，渣与冰铜含铋量才会大幅度进步。此刻炉结中的铋，是机械央带的金属铋，而粗铋中杂质铁的别离，能够选用熔析法。图2 Bi－Fe系状况图
当炉况正常，不发生炉结时，铁在熔炼产品中的分配为：
（一）70%以上的铁以硫化亚铁状况入冰铜。
（二）30%以下的铁以氧化亚铁状况与二氧化硅等造渣。
四、硫的行为
铋精矿中的硫主要以辉铋矿、黄铁矿、毒砂、元素硫以及其它金属硫化物状况存在。在冶金炉熔炼高温下，绝大部分硫与参加之铁屑效果，生成硫化物构成冰铜。当铁屑参加量不足以置换一切硫化物时，则部分硫化物与硫化亚铁一道构成冰铜。在出产实践中，操控参加之铁屑量（包括炉料内含铁量）与炉猜中所含硫量构成硫化亚铁，使其它杂质金属不被硫化而进入粗铋，以利于归纳收回。但实践阐明，冰铜虽主要由硫化亚铁组成，但其依然包括部分其它金属的硫化物。这是因为在熔炼高温下，部分金属如锰、锌、铜等，对硫的亲和力大于铁对硫的亲和力，所以它们的硫化物进入冰铜比硫化亚铁更安稳。
当炉况正常时，硫在产品中的分配为：
（一）90%以上的硫以硫化物状况组成冰铜，其主要组成是FeS。
（二）5%～10%的硫蒸发入炉气，其间一部分进入烟尘，一部分以SO2、SO3状况入烟气。
（三）1%以下的硫进入粗铋，精粹时将进入熔化渣与陈砷锑渣。
（四）1%以下的硫进入炉渣，主要是渣中心带硫化物所造成的。
五、砷、锑的行为
铋精矿中的砷以毒砂及硫化砷状况存在，氧化铋渣中砷以As2O5状况存在。
毒砂在中性气氛中加热离解，被离解的砷部分被纯碱氧化成氧化砷蒸发入炉气：生成的氧化砷一部分进一步被纯碱氧化成，而以盐状况入渣：硫化砷一部分直接进入冰铜，一部分被纯碱氧化入炉气：一部分硫化砷被铁屑置换：当炉内复原性气氛强时，单体砷与金属铁是组成黄渣的主要成分。
铋精矿中的锑主要为辉锑矿，氧化铋渣中的锑主要以Sb2O5状况存在。硫化锑一部分直接进入冰铜，一部分被铁屑置换入粗铋：一部分被纯碱氧化入炉气：一部分被碳、直接复原：五氧化锑是化合物，与纯碱结组成安稳的锑酸盐入渣。反响如下：出产实践证明：
（一）70%以上的砷进入粗铋。
（二）5%～10%的砷以硫化砷状况入冰铜。
（三）10%～15%的砷被纯碱氧化以组成盐入渣。
（四）5%～10%的砷以氧化砷状况入烟尘。
（五）在强复原性气氛中，砷与铁是组成黄渣（砷冰铜）的主要成分。
还证明：
（一）80%以上的锑入粗铋。
（二）10%～15%的锑以硫化锑状况直接入冰铜。
（三）5%以下的锑以锑酸盐状况入渣。
（四）5%以下的锑以三氧化锑状况蒸发入炉气。
六、铜、银的行为
铋精矿中铜主要以黄锕矿（CuFeS2）及铜铋矿[3（Cu2Ag2Pb）S·4Bi2S3]形状存在；氧化铋渣中铜以氧化亚铜状况存在。
黄铜矿在中性或复原性气氛中，于550℃离解：大部分硫化亚铜入冰铜，少数硫化亚铜在纯碱效果下以金属铜状况入粗铋：很少数硫化亚铜在纯碱效果下，与二氧化硅造渣：对铜的行为分析与出产实践证明：
（一）大约5%的铜入粗铋。
（二）90%以上的铜以硫化亚铜状况入冰铜。
（三）1%～3%的铜以铜的硅酸盐状况入渣。
（四）1%～2%的铜进入烟尘。
铋精矿中的银以辉银矿（Ag2S）状况存在，也有少数以天然银和与硒、碲方式复合矿床呈现；氧化铋渣中银主要为熔渣夹藏的微粒金属银。
在熔炼进程中，天然银进入粗铋，或溶入硫化亚铁组成的球铜中；硫化银部分进入冰铜，部分被铁屑置换为金属银入粗铋。
银在粗炼产品中之分配为：
（一）50%～70%的银入粗铋。
（二）25%～40%的银以硫化银状况进入冰铜，或以金属银状况与铅一道溶入以硫化亚铁为主体的冰铜。
粗硒
