锑冶炼厂设计(engineering design of antimony metallurgical plant)

以硫化锑、氧化锑精矿或原矿为原料，采用火法或湿法冶炼，生产精锑、锑白、生锑或其他锑品的重金属冶炼厂设计。精锑含锑99％～99.85％。锑品主要有锑白、(三氧化锑)和生锑(三硫化锑)。

简史   1881年法国人W.赫伦士密特(W•Herrenschmidt)开发的硫化锑矿石的挥发焙烧炉，称赫式炉。用于生产氧化锑。1942年美国建设了湿法炼锑厂。1968年意大利麦西阿诺(Manciano)厂成功地采用回转窑进行锑精矿的闪速挥发焙烧。1976年玻利维亚文托(Vinto)炼锑厂建成漩涡炉，用于硫化锑精矿的挥发熔炼。中国湖南华昌公司于1908年设计建成火法炼锑厂，发展了中国式的直井挥发炉并推广使用。1963年采用鼓风炉挥发熔炼工艺处理硫化锑矿成功，并设计建成锑冶炼厂。1983年在湖南锡矿山建成年产精锑11000t的湿法炼锑厂。

工艺流程选择   锑冶炼的工艺包括火法或湿法炼锑、粗锑精炼、锑白生产和生锑生产工艺。

粗锑生产工艺流程有火法和湿法两类(图1和图2)。火法工艺流程主要有挥发焙烧一还原熔炼和挥发熔炼一还原熔炼。湿法工艺流程主要是碱性浸出一硫化亚锑酸钠溶液电积。所产阴极锑均需经火法精炼，以获取精锑。锑白生产有间接法和直接法两种，生锑生产采用熔析法。

火法炼锑   生产粗锑主要用挥发焙烧(或挥发熔炼)一还原熔炼。因原料不同而采用不同设备。

(1)挥发焙烧一还原熔炼。赫氏炉或直井炉挥发焙烧，常用于处理品位为10％～18％的块状单一硫化锑矿。回转窑常规挥发焙烧，多用于处理含锑10％～20％的块矿和重选及浮选精矿的混合料。回转窑闪速挥发焙烧，可用于处理含锑50％～60％的硫化锑精矿，焙烧烟气含二氧化硫8％～12％，可制硫酸。

(2)挥发熔炼-还原熔炼。鼓风炉挥发熔炼通常用于处理含锑30％～50％的硫化锑矿或混合矿，并可处理泡渣、生锑渣等炼锑的中间产物。处理粉矿时，须先制团或制粒。此法对原料适应性强，除产出氧化锑外，还产少量粗锑和锑锍，能富集贵金属以利回收。渣含锑0.8％～1.4％，烟气含二氧化硫0.3％～0.8％，经处理达到标准后排放。旋涡炉挥发熔炼用于处理含锑60％～65％，含铅和砷不高于0.5％的硫化锑精矿，渣含锑0.5～1.5％。

挥发焙烧和挥发熔炼所产氧化锑，经反射炉还原熔炼产出粗锑，含锑96％～97％。氧化锑达到锑白质量要求时也可作商品出售。

湿法炼锑   通常用于处理多金属硫化锑精矿。电积所产阴极锑含锑98％～98.3％。锑的回收率比火法炼锑高2％～5％，但过程较复杂，投资大，能耗高，每吨锑要消耗1t固态烧碱。虽可避免火法炼锑过程产出二氧化硫对环境的污染和有利于综合回收，但经济效益低于火法。

粗锑精炼   火法生产的粗锑和湿法生产的阴极锑，质量一般都难达到商品锑的要求，通常在反射炉或腰鼓型旋转炉内再进行精炼，除去砷、铁、铅和硫等杂质。精炼所产精锑，含锑不低于99％～99.85％。

锑白生产   有直接法和间接法两种，直接法以较纯硫化锑矿为原料，经直井炉或回转窑挥发焙烧获取锑白。还可用生锑吹炼，产出合格锑白。间接法以金属锑为原料，经过氧化挥发得到锑白。设计中广泛采用间接法，即往熔化的锑液中鼓入空气，使锑氧化挥发，生成的气态三氧化二锑经大量空气骤冷，形成极度细化的三氧化二锑晶体，经吸尘获商品锑白。商品锑白一般含三氧化二锑98％～99.5％，粒度为0.5～1.5μm，超细锑白粒度可达到0.2μm或以下。

生锑生产   生锑是用熔析法处理高品位辉锑矿产出的呈针状结晶的硫化锑，含锑69％～73％。

主要设备   火法炼锑用设备有直井炉、回转窑、鼓风炉、旋涡炉、反射炉和腰鼓型旋转炉。湿法炼锑所用设备和其他金属湿法工艺所用设备基本相同，有浸出槽、过滤设备和电解槽等。

直井炉   是中国在赫氏炉基础上改进和发展的挥发焙烧炉。炉身高约5m，用耐火粘土砖砌筑。炉顶为半球拱，中心有加料孔。炉膛有效面积一般为4m2，设计时将2～4个直井炉并排砌筑在一起，共用一套收尘系统，称为一联炉。床能率为3～3.5t/(m2•d)。

回转窑   用于常规挥发焙烧，一般窑身长26～41m，直径2～2.5m，斜度3％，窑衬砖厚200mm。处理能率为0.9～1t/(m3•d)。用于闪速挥发焙烧，一般窑身长12m，直径1.8～2.4m，斜度6％，窑衬砖厚150mm，处理能率为0.4～0.6t/(m3•d)。

鼓风炉   用于挥发熔炼。以风口区断面积标示大小，床能率一般为18～24t/(m3•d)。前床面积一般为炉子风口区断面积的3～4倍，深度为500～700mm。

旋涡炉   用于挥发熔炼。由内衬耐火砖，外部为钢制冷却水套构成的反应室和分离室以及电热前床组成。文托炼锑厂旋涡炉的反应室内径为850mm，内高为1300mm，生产能力近40t/d。

反射炉   由燃烧室、熔炼室和烟道组成。采用固体燃料加热时，燃烧室面积与熔炼室面积之比为1：3.5～5。粗锑精炼可在还原熔炼反射炉内继续进行，此时二者合计的床能率为0.65～0.75t/(m3•d)。间接法生产锑白的反射炉有自热反射式和外加热辐射式两种，前者床能率为1.7～2.1t/(m3•d)，后者为0.3～0.35t/(m2•d)。

车间组成   火法炼锑厂通常由备料、挥发、还原熔炼和精炼等主要生产车间组成。湿法炼锑厂一般由备料、浸出、电积和精炼等主要生产车间组成。

主要技术经济指标   炼锑主要技术经济指标见表。