含锑烟尘回收实验设计

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1、含锑烟尘回收实验设计设计人：盛建飞班级：冶金 1 班学号： 1045562119 摘要： 以含锑烟尘为原料，采用 HCI浸出锑粉还原 Na2CO3中和氨水添加 EDTA 水解工艺回收立方晶型Sb2O3产品。前言： 含锑烟尘是火法炼锑过程中产出的一种主要含Sb、Ph、As、Sn 等氧化物的烟尘。目前，处理这种烟尘的方法有两种：一是返回冶炼炉熔炼，二是堆存。采用前一种方法会增加返回中间物料的数量，降低鼓风炉还原熔炼焙砂的能力和冶炼作业指标，而采用后一种方法则会占用堆场，污染环境，浪费宝贵资源。研究现状：火法炼锑中广泛采用挥发焙烧或挥发熔炼工艺，使锑以三氧化锑(Sb2O3)的形式进入烟气，经冷凝、除

2、尘作为烟尘予以回收，从而实现锑与脉石的分离。以三氧化锑为主要成分的烟尘经过还原熔炼、精炼得到纯净的金属锑。挥发熔炼烟气的典型除尘流程为沉降室-汽化冷却器(或水冷却器)-表面冷却器-袋式除尘器 (或电除尘器 )。挥发焙烧、还原熔炼等其他锑冶炼工艺的除尘流程与此类似。不同部位回收的烟尘因其物理性质和化学成分而存在一定差异，处理方法亦不同。沉降室捕集的烟尘通常称为结氧，呈灰色、块状和葡萄状，堆积密度约为2.53gcm3，含杂质偏高，含锑约76 78，该部分烟尘一般返回挥发炉。汽化冷却器回收的烟尘俗称粉结氧，呈粉状，夹有块片，堆积密度约为1.06gcm3，呈黄白色，含锑约78 79，送至还原熔炼。表面

3、冷却器和袋式除尘器回收的烟尘俗称粉氧，呈白色粉末状，堆积密度0.40.7gcm3，含锑一般在82 83，送至还原熔炼。在锑冶炼烟尘中通常还含有砷、铅、铁和硫等有害杂质，影响产品质量并污染环境，危害人体健康 (接触锑氧易造成皮肤过敏、红肿奇痒)。为保证产品质量，烟尘中所含杂质在还原熔炼中除去。为改善环境，锑氧在输送中避免与人体接触，宜采用负压气力输送。除金属锑外， 锑白 (纯净的 Sb2O3)和超细锑白 (粒径小于一定程度的锑白)亦是锑冶炼的主要产品。生产方法是将金属锑熔融后再一次氧化挥发，烟气经快速冷却、除尘，所得烟尘即为产品 -锑白 (或超细锑白 )。除尘方法类似于上述方法，只是在烟气管道、

4、冷却器和除尘器的材质选择上略有不同。尽管锑冶炼方法多种多样，但其除尘流程都大同小异。锑冶炼过程中捕集的烟尘往往是中间产品或最终产品，故烟尘治理与提高金属回收率密切相关。高纯超细锑白的研制 :我国有色金属系统每年产出数万吨砷锑烟尘, 无论从经济效益还是从环境保护考虑, 对此类烟尘都有综合回收的价值。对锑的回收 ,除生产传统锑品外, 还应开展锑品的深加工研究, 其中研制高纯超细氧化锑(锑白 ) 具有重要意义。锑白是一种高效阻燃剂助剂, 粒度越细 ,制成的阻燃剂性能越好。锑白还可用于高表面活性的催化剂, 电视机玻璃的澄清剂及精制工程材料等方面 , 已成为高技术领域中广泛应用的新材料。从砷锑烟尘制取高

5、纯产品, 一种方法是熔体挥发法 , 将砷等杂质与锑分离；另一种方法是高温氯化-蒸馏法制取三氯化锑, 但此种方法中锑与砷很难彻底分离。对于超细锑白的制备, 主要有火法与湿法两类, 火法以精锑为原料 , 采用熔化后快速冷却, 产品粒度在0.2m 左右 ; 湿法以三氯化锑为原料, 采用溶胶-凝胶法等 , 产品粒度在0.21.0m 范围内。采用低温氯化-蒸馏和精馏法处理高砷锑烟尘, 用金属醇盐水解法制取高纯超细锑白, 开创了用冶金废料直接制取纳米粉体的新工艺。采用低温氯化蒸馏和精馏的方法, 从高砷锑烟尘制备出高纯度三氯化锑,再用金属醇盐水解法制备高纯超细氧化锑, 产品纯度可达99.9955%, 平均粒

6、径为0.015 m。超细锑白的晶型为斜方晶体, 热稳定性好 , 比表面积为6.24m2/g,白度为 90。 在由水溶液制备高纯化合物的过程中 , 从体系中分离出杂质比较困难. 用一般的方法很难将杂质分离出来, 蒸馏和精馏相结合是最有前途的方法之一. 用精馏法制取高纯三氯化锑需要以相图为基础.已有人绘制出 AsCl3-SbCl3熔盐相图和Sb()-Me-Cl-H 2O 体系的相图 , 但很有必要研究升温条件下SbCl3-HCl-H2O 系相平衡 , 并绘出有关相图。对于砷锑烟尘的处理, 现已报道的方法如高温挥发法和各种浸出法,都很难使砷锑完全分离。采用氯化浸出-蒸馏的方式先除去大部分砷, 然后以

7、相图为指导, 采用精馏的方法使锑与砷以及其它杂质分离,制备出高纯三氯化锑, 它可作为高技术材料如高纯超细锑白等的原料, 具有开发价值。高砷锑烟尘中砷锑的回收: 我国有色金属系统每年由精矿带入冶炼厂的砷量达600 余吨 ,在熔炼 ,焙烧等过程中，砷很大部分以As2O3的形式进入炉气而富集在烟尘中,由于砷锑性质相似, 在冶炼过程中往往形成砷锑含量都很高的烟尘, 其中还含有其它有价元素如Ag,Bi等,无论从经济效益还是环境保护考虑 , 此类烟尘都有综合利用的价值。如株洲冶炼厂 ,每年产 AsSb烟尘 800 余吨 , 现已累积数千吨对于砷锑烟尘, 如不综合利用, 则既污染了环境,又浪费了宝贵的资源这

8、在国内外都引起了高度重视对于高砷锑物料的处理, 突出的问题是砷的治理,同时回收锑等现已报道的方法有高温挥发法,水浸法和采用各种酸、碱、盐的浸出法,现有方案很难使砷锑完全分离。本研究采用低温氯化蒸馏法分离烟尘中的砷与锑, 砷以白砷 (As2O3) 形式回收 , 锑转化为三氯化锑该法具有流程、设备较简单, 锑砷分离彻底, 污染小 , 试剂消耗低、产品纯度高等特点 , 这是一种生产上切实可行的处理高砷锑烟尘的方法。株洲冶炼厂铅阳极泥熔炼烟尘实验流程图如下所示：此处就从含锑烟尘回收锑这一课题制作实验：原则流程图：一实验原料 : 实验原料中的主要化学成分（质量分数） 为：65.50%Sb，11.87%

9、Pb，10.65% As，1.30% Sn，0.52%Fe。其中， Sb，Pb，As 和 Sn 的主要物相成分分别为Sb2O3，PbO，As2O3和 SnO2。二实验设备：试验所用主要设备有HJ 3 恒温磁力搅拌器、干燥箱和水循环真空泵。三实验方法：实验流程： 浸出试验在200 mL 烧杯中进行，磁力搅拌。每次试验称取20 g 含锑烟尘，放入烧杯中，加入配制好的不同浓度的HCI 溶液，然后置于恒温磁力搅拌器上。在不同条件下浸出至一定时间后，真空抽滤进行固液分离。浸出渣充分洗涤，烘干后，称重、取样，并用 Ce(SO4)2容量法测定浸出渣的Sb 含量，然后按式计算出Sb 的浸出率：浸出率 =100

10、浸出渣中金属锑的重量含锑烟尘中的金属锑重量100在常温下，往浸出液中加入精锑粉还原Sb5+后，得到还原液，再加入Na2CO3进行中和， 控制中和终点溶液酸度为1.5 molL 后过滤。在常温下将氨水和EDTA( 控制一定的SbCl3与 EDTA 摩尔比 )滴加到过滤后的中和后液中，通过滴加lmol L 氨水溶液控制水解终点pH至 9 左右。 水解三氯化锑所得的浆在室温下搅拌一定时间后，将白色沉淀过滤，蒸馏水多次洗涤， 105烘样 2 h 得到样品。用X 射线衍射仪 (XRD) 按照样品特征峰强度，宽化信息和晶面间距来测量样品的结构。四.实验结果与讨论：1.1 浸出实验：HCI 溶液浸出含锑烟尘

11、的目的是最大限度地浸出其中的Sb， 从而为后序回收Sb创造条件。试验采用单因素条件试验法，分别考察了浸出时间、浸出温度、HCl 的摩尔浓度及液固比对 Sb 浸出率的影响，从而确定最佳浸出工艺条件。1.1.1 浸出时间对浸出率的影响: 固定条件： HCl 浓度 8 molL、温度 40、液固比5：1。根据浸出时间为30min,60min,90min,120min绘出 Sb浸出率时间图并确定最佳浸出时间。1.1.2 浸出温度对浸出率的影响: 固定条件： HCl 浓度 8 molL、液固比 5：1、时间 60 min。根据浸出温度为20,30,40,50,60时绘出 Sb浸出率温度图并确定最佳浸出温

12、度。1.1.3 HCl 浓度对浸出率的影响固定条件：浸出时间60 min、液固比5：1、温度 40。根据 HCl 浓度为 6mol/L,7 mol/L,8 mol/L,9 mol/L,10 mol/L时绘出 Sb 浸出率 HCl 浓度图并确定最佳HCl 浓度。1.1.4 液固比对浸出率的影响固定条件： HCI 浓度 8 molL、温度 40、时间60 min。根据液固比为3,4,5,6 时绘出 Sb 浸出率 L/S 图并确定最佳液固比。1.2 还原实验 :金属锑不溶于稀酸，其还原产物为Sb3+，最终转化为产品而使还原剂增值。因此金属锑是本体系最佳的还原剂。在浸出液中加入一定量的锑粉，搅拌至溶液

13、颜色变浅即可。锑粉还原反应如下：3Sb5+2Sb5Sb3+ (2) 3Fe3+Sb3Fe2+Sb3+ (3) 锑粉的加入量按反应式计算，并适当过量， 以保证还原完全和反应速度，过量的锑粉可经过滤后返回使用。1.3 中和实验 : 还原后液还含有酸，酸度较高，在水解之前必须加入碱中和，本试验选取中和剂为Na2CO3。 ，当中和终点溶液酸度分别为1.00 mol/L 、1.25 mol/L 、1.50 mol/L 、1.75 mol/L 时，Sb 入渣率分别为15.5、 7.65、 2.32、 2.05。中和终点溶液酸度过小，会造成Sb 的入渣率增大；中和终点溶液酸度过大，会造成Na2CO3，中和酸效果不明显。因此，综合各因素，中和终点溶液酸度以1.5mol/L 较为合适。1.4 水解实验：常温下将氨水和EDTA(SbCl3与 EDTA 摩尔比一定 )滴加到中和后液中， 通过滴加 1 mol/L氨水溶液控制水解终点pH 9 左右。