一种生物质还原锑氧的方法

本发明涉及一种生物质还原锑氧的方法，属于有色金属冶金。

背景技术：

1、火法炼锑主要采用挥发熔炼-还原熔炼法，即先生产sb2o3，再还原熔炼产出粗锑，然后经碱性精炼生产精锑。目前，采用的较多的还原熔炼工艺为锑氧粉反射炉还原工艺，即在配料系统中将锑氧粉、还原煤和溶剂按比例配料，然后加入反射炉内，在900～1200℃的高温下进行还原，产出金属锑。传统的锑氧反射炉还原工艺采用还原煤作为还原剂，每生产1吨锑约需还原煤140kg，同时产生大量的sox、nox等有害气体，环境污染严重；在还原熔炼过程中还需要消耗大量燃料煤或天然气提供还原反应的所需温度，能耗高。

技术实现思路

1、针对锑氧还原熔炼过程中能耗高、碳排放量高的问题，本发明提出一种生物质还原锑氧的方法，利用生物质热解释放的气相还原剂替代还原煤，强化锑氧的还原过程，降低了反应温度、抑制了锑氧的挥发，同时获得了副产物生物质炭。

2、一种生物质还原锑氧的方法，具体步骤如下：

3、(1)将生物质加热至温度300～700℃，裂解生成生物质炭和气相还原剂；

4、(2)将气相还原剂通入到锑氧粉中，在温度500～1000℃下还原反应0.1～6h得到金属锑、含锑烟气和炉渣，含锑烟气除尘后得到次锑氧，次锑氧返回还原系统，炉渣可经吹炼系统回收锑后堆存。

5、所述步骤(1)生物质为林副产品废弃物和/或农副产品废弃物。

6、优选的，所述步骤(1)生物质为废弃木材、树枝、木屑、树叶、秸秆、果皮、果核、稻壳的一种或多种。

7、所述生物质可经脱水、破碎和压块处理得到预处理生物质。

8、优选的，所述步骤(1)温度为500～600℃。

9、所述步骤(2)气相还原剂的通入流量为100～800m3/min·t锑氧粉，优选的，气相还原剂的通入流量为300～600m3/min·t锑氧粉，即每吨锑氧粉的气相还原剂的通入流量为300～600m3/min。

10、所述步骤(2)气相还原剂的通入方式为顶吹、侧吹或底吹。

11、所述步骤(2)锑氧粉中锑质量含量不低于60％。

12、所述步骤(2)金属锑中锑质量含量大于80％，锑的一次直收率＞70％。

13、生物质还原锑氧的原理：当温度高于200℃时生物质发生热解，产生热解气和生物质炭，生物质热解反应方程式为：

14、

15、产生的热解气包括co2、co、h2、ch4、c2h4等，其中co、h2、ch4等都可以作为还原的气相还原剂，同时随着热解温度提高，还原性气体co和ch4占比显著提高，生物质热解产生的气相还原剂与锑氧粉发生还原反应，反应主要方程式如下：

16、sb2o3+co＝sb+co2

17、sb2o3+h2＝sb+h2o

18、sb2o3+ch4＝sb+co2+h2o

19、对锑氧粉还原过程涉及的反应进行热力学计算，反应吉布斯自由能变随温度变化曲线如图2；由热力学计算可知，生物质热解产生的h2、ch4、co等气相还原剂相比于固体碳还原剂具有更低的吉布斯自由能，反应更容易进行，可以实现降低反应温度的效果。同时气相还原剂与锑氧进行气-固相反应或气-液-固三相反应的速率远高于固体碳还原剂与锑氧的固-固相反应或液-固相反应速率，动力学条件更充足，能够有效提高锑氧还原的速率。

20、锑氧粉属于易挥发物质，当还原温度升高、反应时间增加时锑氧粉挥发量增加，使直收率降低，使用生物质热解气相还原剂作为还原剂有效降低还原温度、提升还原反应速率，提升了锑氧的一次直收率，同时h2、ch4、co等气体进行还原反应相比与粉煤还原不产生sox、nox等有害气体。

21、本发明的有益效果是：

22、(1)本发明使用生物质作为还原性气体的制备原料，原料便宜易得，为可再生清洁原料，同时还实现了资源的综合回收利用；

23、(2)本发明分别在不同温度下制取生物质气相还原剂和还原锑氧，在还原得到金属锑的同时还可获得生物质炭，提升了经济效益；

24、(3)本发明通过控制热解温度、热解时间、生物质的加入等条件，可以实现生物质气相还原剂的制备和生物质炭的获得；

25、(4)本发明通过控制通气流量、反应温度、反应时间等条件，可以实现锑氧的低温高效还原；

26、(5)本发明降低还原过程温度，提升了反应速率，抑制了锑氧的挥发，有效的提升了锑氧的一次直收率，减低了能耗，节约了成本；

27、(6)本发明在冶炼的过程中不产生污染环境的有害气体，环境友好，避免了采用还原煤做还原剂时so2、nox等有害气体的产生。

技术特征：

1.一种生物质还原锑氧的方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述生物质还原锑氧的方法，其特征在于：步骤(1)生物质为林副产品废弃物和/或农副产品废弃物。

3.根据权利要求1所述生物质还原锑氧的方法，其特征在于：步骤(2)气相还原剂的通入流量为100～800m3/min·t锑氧粉。

4.根据权利要求1所述生物质还原锑氧的方法，其特征在于：步骤(2)气相还原剂的通入方式为顶吹、侧吹或底吹。

5.根据权利要求1所述生物质还原锑氧的方法，其特征在于：步骤(2)锑氧粉中锑质量含量不低于60％。

技术总结
本发明涉及一种生物质还原锑氧的方法，属于有色金属冶金技术领域。本发明将生物质加热至温度300～700℃，裂解生成生物质炭和气相还原剂；将气相还原剂通入到锑氧粉中，在温度500～1000℃下还原反应0.1～6h得到金属锑、含锑烟气和炉渣，含锑烟气除尘后返回还原系统，炉渣可经吹炼系统脱锑堆存。本发明利用生物质热解释放的气相还原剂，强化锑氧的还原过程，降低了反应温度、抑制了锑氧的挥发，同时获得了副产物生物质炭；具有成本低、一次直收率高、能耗低、碳排放低等优点。

技术研发人员：杨佳,谈仁杰,刘大春,孔祥峰,杨红卫,徐宝强,杨斌,崔兆丰,钱建成,梁悦,夏立新,蒋文龙,李一夫,李腾,谈宏磊,施洪勇,潘顺伟
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17