专利名称：铋的精炼方法
技术领域：
本发明涉及铋的精炼方法，尤其涉及由铅精炼过程中得到的脱铋浮渣生产基本上是纯铋的改进方法。
熔炼铅矿石可得到含有许多种“杂质”的粗铅，可用各种众所周知的生产工业纯铅的精炼方法来去除这些“杂质”。一般来说，首先对粗铅进行脱铜，随后进行精炼处理以去除例如锡、锑和砷各种元素。然后对精炼铅进行脱银，从而得到主要包含铅和铋的脱银粗铅。
已知在先有技术中，使用适当的碱土金属或碱金属作为脱铋剂对含铋的铅熔化体进行处理，以便从铅中去除铋。铋与脱铋剂一起形成一种碱性铋化物(例如，CaMg2Bi2)，该碱性铋化物又在熔融的铅水表面上形成了浮渣，在本技术领域中该浮渣被称为碱性铋化物浮渣或脱铋浮渣。目前，钙和镁被用作从铅中去除铋的脱铋剂。钠和钾也一直被用作脱铋剂。然后例如通过撇渣使浮渣同铅分开。在美国专利No.5，041，160中叙述了上述脱铋方法。
很遗憾，该脱铋浮渣包含大量的铅，出于环保和经济上的考虑，都必须从浮渣中回收铅和铋。按重量计算，典型的浮渣含有约3-6%铋，0.4-1.5%钙和1-2%镁，其余基本上是铅。
通过一系列以熔渣形式的除铅工序，基本上可实现铋和铅的分离和回收，并可增加保留在浮渣物料中的铋含量直到获得基本上是纯的铋。
在美国专利No.4，039，322中指出了一种从脱铋浮渣中回收铋的方法，它是通过真空过滤使固态碱性脱铋化物直接同熔融铅分离。该方法可增加浮渣中的铋化物浓度，并可减少在随后的精炼工序中必须去除的铅的数量。
一种处理浮渣的工业方法是首先去除钙和镁(通常称为浓缩浮渣)，然后对该浓缩浮渣进行卤化以生成PbCl2熔渣。继续上述处理直到获得基本上是纯的铋。在进行卤化去除钙和镁以前，通常PbCl2熔渣要进行再循环参与浮渣的处理，该溶渣被用于处理在撇渣工序中得到的脱铋铅。
在美国专利No.2，955，931中指出了一种精炼脱铋浮渣的方法。通常，该基本方法是浓缩和熔化按照已知方法获得的浮渣，以生产一种含有25-40%(重量)铋的产品，同时钙和镁以熔渣形式被去除。然后对该产品进行灰吹法(cupelled)处理以使浮渣的铋含量增加到大约50-60%(重量)范围。如果铋含量超过上述水平，则使用氯气卤化该浮渣以氯化铅的形式去除剩留的铅，并留下相对较纯的铋产品。
在Flores等人的改进方法中，通过其中铋含量保持85%以上的熔体内完成卤化来提高卤化率。上述过程是通过以下方法来完成的，即使用含铋量高的铅合金熔池，并在卤化反应期间添加含铋量和比率为较低水平的浮渣(50-65%)以使全部熔体的铋含量保持在85%以上。
虽然上述精炼铋的方法可生产出一种高纯度铋产品，但仍然需要通过加速分离反应和/或使排渣工序中带走的铋量减至最少，以提高从原始进料中回收铋的回收率和/或铋产品的产量。
业已发现，利用下面的方法可以从含铋物料(例如铅精炼过程中的脱铋浮渣)中提高铋的回收量和回收率，该方法是对所说物料进行灰吹处理直到材料的铋含量达到约45%(重量)为止。如果铋含量超过上述水平，则转入熔渣的铋量增加，从而明显地减少了铋产品的最终回收。
尽管根据本发明方法可对任何适宜的含铋物料进行处理，但为了方便起见，将以从铅精炼过程中得到的脱铋浮渣为例来描述本发明方法。
最好首先从浮渣中去除钙和镁，使用下述已知技术可完成上述过程，即使氧和/或空气通过浮渣，将碱性添加剂加到浮渣中，或使氯化铅再循环到浮渣中。全部过程生成了一种大部分为钙和镁并同时夹带有一些铋和铅的熔渣/浮渣。
所得到的(浓缩)浮渣进料含有约4-15%(重量)或者更高的铋，通常约为5-10%铋，其余基本是铅，将该浮渣进料输送到任何适宜的容器内，在该容器内空气或富氧空气可同该浓缩浮渣发生反应。此时，将空气或富氧空气添加到进料中以形成氧化铅熔渣，该熔渣可按所希望的时间间隔通过放渣、撇渣等操作来去除。在该过程中温度最好保持在维持熔化熔渣所需的温度下，即约为890-1000℃或更高，更好为890-960℃，并继续灰吹操作直到达到浓缩浮渣的铋含量为止，即约为45%(重量)，较好约为40%(重量)，最好约为30%(重量)。熔融渣可定义为能通过撇渣、放渣或倾斜熔炉使熔渣流出熔炉而被去除的熔渣。业已发现，当已被处理的浓缩浮渣的铋含量显著地超过约45%(重量)时，损失于熔渣的铋量缓慢地增加。
富氧空气的含氧量最高可达约50%(体积)，较好约为40-45%(体积)，并可预热或在环境温度下使用。
紧接着对浓缩浮渣吹气以使其达到所要求的含铋量，然后使用常规方法，例如，使氯气通过浓缩浮渣鼓泡并撇掉氯化铅熔渣，将浓缩浮渣卤化到最终的铋产品浓度。
本发明方法的一个重要特征是在灰吹处理过程中，连续地或至少是周期性地撇去熔渣，以使损失在熔渣内的铋量减至最少程度。
已发现在灰吹处理过程中按照30-90分钟的时间间隔(例如60分)进行排渣可有效地使铋的损失减至最少程度。
对于某些应用来说，本发明的另一个重要特征是为了使铋损失减至最少程度，对浓缩浮渣进行灰吹处理直至铋含量达到某一水平，当铋含量超过该水平时，卤化反应将不会产生足够用于再循环的氯化铅，以便从脱铋浮渣中去除钙和镁。通常，铋含量将约为15-25%(重量)，例如20%(重量)。在上述过程后，在随后的卤化反应期间产生的氯化铅能用于浓缩经过去除钙和镁的浮渣。如果进行脱铅使铋量提高到30%或更多，氯化铅也可被再循环用于上述目的，但是，这时可能必须补充氯化铅并用碱性添加剂或空气处理，以使钙和镁去除达到所要求的水平。
以下各实施例将进一步说明本发明，全部百分比按重量计算，而温度用℃表示，除非另有规定。
全部实施例都使用直径约8英尺高约6英尺的灰吹炉。该灰吹炉使用两个位于灰吹炉后面的燃烧器进行加热。也位于灰吹炉后面的两根压缩空气吹管被用于以空气来搅拌熔体。使用两根管端浸入熔融装料中的喷氧管从灰吹炉顶部的喷口将空气和/或空气-氧混合物输送到灰吹炉内。通过倾斜灰吹炉直到在撇渣中能发现金属来实现熔渣的撇渣。
实施例将7.5吨浓缩浮渣(8.9%铋;钙和镁的含量无关紧要)原始进料加进灰吹炉内，并被加热到900℃。富集氧(42%(体积)氧)的空气在30psig压力下以约1200标准英尺3/小时的流量从外径为1/2英寸的40号管道(Schedule40)通入。当浓缩浮渣的铋量水平达到约20%时，再投进1吨浓缩浮渣(25%铋)的新料。将所得到的熔体进行脱铅直到铋含量达到约为30%。每当熔体组分达到约30%的铋量，就重复地加进含有8.9%铋的新浓缩浮渣。在最终投料后，会使铋量降低到约19.2%，铋量超过30%继续脱铅。在处理过程对浓缩浮渣连续吹气。每隔约1小时倾斜灰吹炉以对炉料进行撇渣直到在撇出的渣中发现金属为止。在下表中示出了各种结果。
表1
从表中可以看出，当熔体的铋量超过约43%时，转入熔渣的铋量就显著地增加。此外，还发现使浓缩浮渣脱铅所需的时间明显地少于使用上述常规卤化方法所需的时间。
权利要求
1.一种使脱铋浮渣脱铅的方法，其中，首先对该浮渣进行处理以去除钙和镁，然后对该浓缩浮渣进行灰吹处理以形成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，其改进之处包括进行灰吹工序直到灰吹浮渣的铋量达到约45%(重量)。
2.根据权利要求1的方法，其中，进行灰吹工序直到所得灰吹浮值的铋量达到约30%。
3.根据权利要求2的方法，其中，进行灰吹工序直到浓缩浮渣的铋量达到约15-25%。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中，由灰吹反应产生的熔渣在反应期间连续地被撇去。
5.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中，在反应期间每隔30-90分钟周期性地进行撇渣。
6.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中，使灰吹浓缩浮渣卤化以去除氯化铅形式的铅，而该氯化铅被再循环用于从脱铋浮渣或脱铋铅中去除钙和镁。
全文摘要
提供了一种使脱铋浮渣脱铅的改进方法，其中，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)。在灰吹处理后，可通过常规方法如卤化对部分脱铅的浓缩浮渣进行处理以提供基本上是纯铋产品。
文档编号C22B7/04GK1077499SQ9310422
公开日1993年10月20日 申请日期1993年4月12日 优先权日1992年4月14日
发明者F·K·奥杰布伯哈, S·A·布拉斯科维奇 申请人:阿萨科公司