含锡高铅锑复合渣资源循环利用新工艺研究
脆硫铅锑矿火法冶炼过程中产出的复合渣的主要成分是Sb、Pb、Sn的氧化物。目前,冶炼厂或将之返回还原熔炼,或将其堆存。无论是前者还是后者,均存在严重的缺点。为了珍惜资源,发展清洁生产,促进循环经济,我们在研究生产实际情况的基础上,选择了两种典型的复合渣一高锡复合渣和低锡复合渣为研究对象,全面深入地研究了复合渣循环利用的新工艺,并取得如下重要的创新成果:
(1)以高锡复合渣为原料,在低温真空蒸发法回收Sb和直接制备纳米Sb2O3探索性实验的基础上,提出了高温真空蒸发法回收Sb,高温蒸发物再经低温真空蒸发制得纳米立方晶型Sb2O3,蒸发残渣用碱熔-浸出-除杂-浓缩结晶工艺直接制取锡酸钠,Pb富集在浸出渣中返回还原熔炼回收的新工艺。该工艺研究结果表明,在蒸发温度1073 K,真空度40 Pa,蒸发时间2 h的条件下,复合渣中Sb的蒸发率为98.30%;高温蒸发物经低温真空蒸发后得到纳米立方晶型Sb2O3,其含Sb2O3 99.05%,白度91.1%,平均颗粒粒度86 nm。该工艺技术可行,设备简单,操作容易,Sb、Pb、Sn分离效果好,Sb和Sn的直收率分别为93.48%、86.03%。采用该工艺制备纳米Sb2O3,方法简单,生产成本低,产率高;从高锡复合渣中直接制取锡酸钠,提高了锡资源的利用率。
(2)湿法工艺处理低锡复合渣实验结果表明,采用湿法工艺能有效分离和回收复合渣中的Sb、Pb和Sn,Sb和Pb的直收率分别为98.88%和92.30%,Sb和Pb可分别以超细立方晶型Sb203和纳米PbS的形式回收。在超声功率为100W,超声时间30 min,温度为20℃的条件下,超声制备Sb2O3工艺所得到的Sb2O3为立方晶型,其平均粒径为0.777μm。该工艺与通常的水解.中和湿法生产Sb2O3工艺相衔接,不需要新增任何工序和任何试剂,便于工业推广应用;同时为湿法制备超细立方晶型Sb2O3提供了一种新的途径。采用气/液异相化学反应法合成纳米PbS,方法新颖,工艺条件容易控制,设备简单,操作方便,易于实现工业化生产。
(3)静态真空碳热还原实验结果表明,静态真空碳热还原法处理低锡复合渣时,容易出现Sb的过度还原和Pb、Sn等金属同时被还原现象,Sb与Pb、Sn等金属分离不彻底。
为了克服上述缺点,我们首次提出了“动态真空闪速碳还原法”
新工艺,并对Sb的还原动力学进行了初步分析和实验研究。实验结果表明,采用动态真空闪速碳还原法处理低锡复合渣, Sb的直收率为90.32%,还原蒸发物经低温真空蒸发后可得到纳米立方晶型Sb203;还原残渣可进一步回收Sn和Pb等有价金属;Sb的还原动力学研究结果表明,还原反应受扩散控制;还原温度在923-1023 K时,反应的表观活化能为33.79kJ/mol。动态真空闪速碳还原工艺具有Sb与Pb、Sn等金属分离效果好,流程简单,能耗少,生产成本低,无污染等优点,是低锡复合渣实现资源循环的绿色工艺。 (4)为了考察制备的纳米8b203的实际应用效果,研究了实验得到的纳米Sb2O3对环氧树脂复合材料阻燃及力学性能的增效作用。研究表明,填充纳米级Sb2O3比填充微米级8b203时的复合材料的阻燃性和力学性能好。初步探讨了纳米Sb2O3对环氧树脂复合材料增强增韧的机理。
脆硫铅锑矿;火法冶炼;复合渣;循环利用工艺
中南大学
博士
冶金物理化学
丘克强
2006
中文
X756
146
2008-11-24(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)