专利名称：一种高纯铋的除杂精炼工艺的制作方法
技术领域：
本发明系一种高纯铋的除杂精炼工艺，属于有色金属的火法冶炼技术领域。
背景技术：
铋在元素周期表的第5族，其化学原子量是208.9804，外层电子为6S26P3，通常表现为+3价和+5价，少数情况表现为+2价、+1价、-3价和-1价；金属铋为银灰色有光泽固体、性脆、易破、质硬。比重为9.78，溶于稀HNO3，热H2SO4及浓盐酸。
铋是一种稀有金属，在自然界存量极少，大都与铅、钨和钼矿床共生，本身并不具有开采价值。工业上主要从铅锌矿和铜矿的副产品中回收，锡矿中也能回收到铋。这些在综合回收过程中获得的粗铋往往含有大量的砷，锑，铜，银和铅等杂质，必须进一步精炼，才能有应用价值。
目前，国内外高纯铋的精炼生产技术比较成熟，铋的精炼工艺通常有电解精炼和火法精炼两种。
如中国专利公开号CN1031117A公开了“一种粗铋电解提纯的工艺”其发明的构思是铋含量为70-95％的粗铋经氢氧化钠熔融化合除去锑元素，浇铸成一定形状的粗铋锭作为电解阳极，阴极采用石墨，或者精铋为材料。把电解阳极、阴极按一定的位置和间隔放置于电解槽.电解液为酸性含铋水溶液，该工艺电解时要定时测定电解液中铋的铋含量，搅拌电解液，适时地调节电流强度，否则难以控制电解工艺。电解前必须先做粗铋锭，因此操作复杂，效率不高。
近年来，火法精炼工艺有取代电解精炼工艺的趋势。传统的火法精炼工艺是将铋镁钙铅浮渣或浸出渣，熔炼加热，游离出铅，提取粗铅.再在脱铅后的熔渣中加入温度为400℃熔融的氢氧化钠，随后捞出碱渣，制得含铋70％以上的粗铋。粗铋熔化并升温至680～720℃，加入硫磺，除取铜元素；降温至500～550℃加氢氧化钠，除取砷、碲元素；再降温至350-400℃，通入氯气除铅，后升温到450-520℃，捞出氯化铅渣；继续升温到680-720℃，将溶液中的氯气逸出；再降温至480-550℃，加锌除银；继续降温至320-340℃，通入氯气，除去残留锌，生成精炼高纯铋。
该方法在实践中存在如下缺点(1)、上述反应为气液反应，其反应速度受氯气和铋液的接触面积所制约，因此，除杂时间较长，特别在除铅后期，铅在铋液中浓度降低和扩散速度减慢，更不利于尽快将杂质除去；(2)、铋液精炼后还残留有氯等杂质需要进一步碱性精炼，方能得到合乎要求的产品；(3)在高温下长时间通氯气会严重腐蚀设备，同时污染环境；(4)、精炼渣含铋较高，后期渣常达含铋3～5％，显然降低了铋精炼的回收量和回收率。
为了将损失在熔渣内的铋量减至最少程度，以提高铋的精炼回收率。中国发明专利93104223.2提供了一种“脱铋浮渣的脱铅方法”，首先去除该浮渣中的钙和镁形成一种含有(重量)4-5％铋的浓缩浮渣，然后对该浓缩浮渣进行灰吹处理以形成最终所得灰吹过的浮渣和可从所得灰吹浮渣上撇去的熔渣，留下含有较高铋量的灰吹浮渣，通过灰吹工序处理浓缩浮渣以生成熔渣直到浓缩浮渣的铋量达到约45％(重量)。
虽然上述精炼铋的方法可以提高从原始进料中回收铋的回收率和铋产品的产量。但操作工艺需要长时间加热二次通入氯气，污染环境，能耗大的问题还是没有得到很好的解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种高纯铋的除杂精炼工艺，以克服现有技术的不足，缩短精炼工艺时间，提高生产效率和铋回收率，减少废气污染。
为了解决上述问题，本发明的基本构思是是先从铋镁钙铅浮渣或浸出渣熔中提取粗铋，再通入氯气进一步除杂，将粗铋精炼成高纯铋；设法在所述的两段冶炼工艺中，对各自参与反应的熔体进行富集氧空气吹和超声波振动棒搅拌，使之参与反应的反应物之间接触面大、化学反应迅速、完全。
作为实现本发明的技术方案为一种高纯铋的除杂精炼工艺，将铋镁钙铅浮渣或浸出渣熔炼放入反射炉中加热提取粗铅；再将脱铅后的熔渣放入灰吹炉内，加入氢氧化钠，用富集氧的空气吹入搅拌熔体，捞出碱渣，制得含铋70％以上的粗铋；将粗铋熔化加入硫去铜，加氢氧化钠除取砷、碲元素；将粗铋熔体导入卤化池，通入氯气，用超声波振动棒振动熔体，捞出氯化铅渣除铅，再将熔体中的氯气振动排出，接着加锌除银，再通氯气除去残留锌，最终生成精炼高纯铋。
本发明与现有的火法制取精铋工艺等方法比较，简化了工艺过程中操作温度的反复升降程序，减少了耗能达30％；在粗铋脱镁钙工序中，使用富集氧的空气吹入搅拌熔体，可以减少碱渣中铋的含量，大大提高了铋回收率。在粗铋精炼工序中，运用超声波振动棒带动熔体做高频振动，微观上将熔体击碎成一个个的细小“球体”，增大了氯气与熔体的接触面积，使卤化反应完全彻底、速度快，既缩短了氯气的使用时间达三分之二以上，又减少了氯气的排放对环境的污染，同时还提高了劳动生产生产效率40％。
附图1为本发明生产工艺流程图。
具体实施例方式
以下结合附图的生产工艺流程图，用具体的实施方式将对本发明做详细描述附图的生产工艺流程图所描述的是一种高纯铋的除杂精炼工艺，其粗铋是依照下述工艺制得先将铋镁钙铅浮渣或浸出渣熔炼放入反射炉中加热，游离出铅，提取粗铅；再将脱铅后的熔渣放入灰吹炉内，加入温度为400℃熔融的氢氧化钠，熔炼加热至900℃，用富集氧的空气吹入搅拌熔体，随后捞出碱渣，制得含铋70％以上的粗铋。
其高纯铋是依照下述工艺制得将上述制得的粗铋熔化并升温至680～720℃，加入硫磺，除去铜元素；降温至500～550℃加氢氧化钠，除取砷、碲元素；将粗铋熔体导入卤化池降温至350～400℃，在熔体上插入超声波振动棒，通入氯气除铅，控制超声波的频率为20～40KHz，利用超声波振动棒振动熔体，经30～180分钟后铋熔体升温到450～520℃，捞出氯化铅渣；控制超声波振动棒频率为30～50KHz，将熔体中的氯气振动排出；保持熔体温度为450～520℃，控制超声波振动棒频率为50～60KHz，加锌除银；继续降温至320～340℃，控制超声波振动棒频率为20～40KHz，通入氯气，除去残留锌，最终生成纯度达99.995％的精炼高纯铋。
权利要求
一种高纯铋的除杂精炼工艺，是先从铋镁钙铅浮渣或浸出渣熔中提取粗铋，再通入氯气进一步除杂，将粗铋精炼成高纯铋；其特征在于所述的粗铋是依照下述工艺制得先将铋镁钙铅浮渣或浸出渣熔炼放入反射炉中加热，游离出铅，提取粗铅；再将脱铅后的熔渣放入灰吹炉内，加入温度为400℃熔融的氢氧化钠，熔炼加热至900℃，用富集氧的空气吹入搅拌熔体，随后捞出碱渣，制得含铋70％以上的粗铋；所述的高纯铋是依照下述工艺制得将上述制得的粗铋熔化并升温至680～720℃，加入硫磺，除去铜元素；降温至500～550℃加氢氧化钠，除取砷、碲元素；将粗铋熔体导入卤化池降温至350～400℃，在熔体上插入超声波振动棒，通入氯气除铅，控制超声波的频率为20～40KHz，利用超声波振动棒振动熔体，经30～180分钟后铋熔体升温到450～520℃，捞出氯化铅渣；控制超声波振动棒频率为30～50KHz，将熔体中的氯气振动排出；保持熔体温度为450～520℃，控制超声波振动棒频率为50～60KHz，加锌除银；继续降温至320～340℃，控制超声波振动棒频率为20～40KHz，通入氯气，除去残留锌，生成精炼高纯铋。
全文摘要
本发明涉及一种铋矿氟硅酸矿浆电解工艺。铋精矿作矿浆原料进入浆化槽，经浆化加入盐酸调酸后，把上述浆液连续地进入矿浆电解槽，在电解槽通入直流电作用下同时完成铋的浸出和电解，电解后的阴极析出铋粉呈海绵状落入隔膜袋底部，靠抽粉装置压入海绵铋压滤机将海绵铋压块脱水、熔炼成金属粗铋，经通氯气、氢氧化钠除杂精炼成最终含量为99.999％高纯铋。这种工艺主要用于含有硫化铋或氧化铋矿或低质二次铋物料等劣质铋原料的铋冶炼，与现有的火法炼铋和盐酸体系矿浆电解工艺等方法比较，具有成本和能耗低、产品质量高、流程简单、污染少，经济效益和社会效益十分显著。
文档编号C22B9/10GK1955325SQ20061003231
公开日2007年5月2日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者李进新 申请人:郴州市三和有色金属有限公司