铋冶炼炉料中铋、铅、铁、硫、砷、锑、铜、银的存在状态及其在冶金过程中的行为在产品中的分布如下:
一.铋的行为
因为硫化铁的自由焓远小于硫化铋的自由焓，所以硫化铋完全可以被铁屑代替。因为一氧化碳的自由焓远小于氧化铋的自由焓，所以氧化铋被一氧化碳完全还原。在实践中，只要配料适当，炉况正常，置换和还原反应就能彻底进行。
根据铋的行为分析和生产实践，证明:
(1)97.5%以上的铋进入粗铋。
(2)只有不到0.2%的铋进入炉渣，炉渣中的铋主要以机械夹带的金属铋颗粒形式存在，以铋的硅酸盐状态进入炉渣的可能性极小。
(3)冰铜中加入不到0.5%的铋，冰铜中的铋是悬浮的金属铋颗粒和少量不可替代的硫化铋，少量铋形成铅铋合金，溶解在FeS中进入冰铜。
(4) 1% ~ 2%的铋进入烟尘中，烟尘中的铋主要是铋蒸气和硫化铋的挥发物。
第二，领导的行为
硫化铅主要存在于铅铋精矿中，氧化铋渣中的铅以氧化铅的形式存在。
通过对PBO+co = Pb+CO2反应的平衡常数和平衡气相组成的研究表明，在较高的熔炼温度下，氧化铅可以被一氧化碳迅速而彻底地还原。(见表1)
表1 PBO+Co = p b+ CO2平衡常数及平衡气相组成(%)
从表1可以看出，当氧化铅被一氧化碳还原时，CO2+CO混合气体中一氧化碳的体积百分比只需要达到5.1%。因此，在生成的氧化铅形成硅酸盐和铁酸盐之前，大部分已经被一氧化碳还原成金属铅，说明渣中氧化铅的量很少，渣中的铅主要是由于来不及沉降而夹杂在渣中的金属铅颗粒造成的。
而少量硫化铅直接进入冰铜，大部分被铁屑替代。生成的金属铅可以被金属硫化物溶解，硫化亚铁溶解金属铅的能力很强。因此，一部分金属铅进入粗铋，一部分金属铅溶解在冰铜中。
生产实践证明:
(1) 1% ~ 5%的铅以金属铅颗粒或硅酸铅和铁氧体的形式进入渣中。
(2) 25% ~ 40%的铅以硫化铅或金属铅的形式进入冰铜中。
(3) 50% ~ 70%的铅以金属铅的形式存在于粗铋中。
(4)大约5%的铅以铅蒸气或硫化铅和氧化铅的挥发物的形式被引入到炉气中。
第三，铁的行为
铋精矿中铁主要存在于黄铁矿和毒砂中，氧化铋渣中铁含量极低。黄铁矿和毒砂在高熔融温度下发生热分解；
添加金属废料以替代某些杂质硫化物:
产生的FeS是冰铜的主要成分。
在冶金炉的还原气氛中，还存在以下反应:
生成的磁性氧化铁是炉结的重要因素。
炉料中的氧化铁被还原成FeO并进入炉渣。如前所述，用CO还原Fe2O3分阶段进行，即:
图1显示了氧化铁-一氧化碳还原的平衡图。
图1一氧化碳还原氧化铁的平衡图
图中曲线(1)下方是Fe2O3的稳定区域；曲线(1)、(2)和(4)是Fe3O4的稳定区域；曲线(2)和(3)之间是FeO的稳定区域；上述曲线(3)和(4)是金属铁的稳定区域。
在铋的火法粗炼中，希望将还原控制在FeO稳定区，使FeO与渣分离。从图中可以看出，当炉温在1200℃左右时，CO的体积百分含量在10%-70%之间。
冰铜的基质是硫化亚铁，渣中铁的含量在15%-20%之间波动。根据图2B的Bi-Fe体系状态图可以看出，铁和铋无论是在固态还是液态都是不溶的，所以冰铜和炉渣中古铁量的波动不会直接影响冰铜和炉渣中铋的含量。只有当炉况异常，熔池中产生大量炉结时，炉渣和冰铜中的铋含量才会大幅度增加。此时炉结中的铋是机器中心带的金属铋，粗铋中杂质铁的分离可通过熔出进行。
图2铋铁系统的状态图
当炉况正常且无结渣时，铁在冶炼产品中的分布如下:
(1)70%以上的铁以硫化亚铁状态进入冰铜。
(2)不到30%的铁以氧化亚铁和与二氧化硅等一起成渣的形式存在。
四。硫的行为
铋精矿中的硫主要以水氯镁石、黄铁矿、毒砂、元素硫和其他金属硫化物的形式存在。在冶金炉熔炼的高温下，大部分硫与加入的铁屑反应生成硫化物，形成冰铜。当铁屑量不足以代替所有硫化物时，部分硫化物与硫化亚铁一起形成冰铜。在生产实践中，控制铁屑量(包括炉料中的铁含量)和炉料中的硫含量，形成硫化亚铁，使其他杂质金属不经硫化进入粗铋，有利于综合回收。但实践表明，冰铜虽然主要由硫化亚铁组成，但也含有一些其他金属的硫化物。这是因为在高熔化温度下，一些金属如锰、锌、铜等。对硫的亲和力比铁大，所以它们的硫化物比硫化亚铁更稳定地进入冰铜。
当炉况正常时，硫在产品中的分布为:
(1)90%以上的硫以硫化物状态形成冰铜，其主要成分是FeS。
(2) 5% ~ 10%的硫挥发到炉气中，一部分进入烟尘，一部分以SO2和SO3的状态进入烟气。
(3)1%以下的硫进入粗铋，精炼时会进入熔渣和老砷锑渣。
(4)不到1%的硫进入渣中，这主要是由渣中心的硫化物引起的。
动词 （verb的缩写）砷和锑的行为
铋精矿中砷以毒砂和硫化砷形式存在，氧化铋渣中砷以As2O5形式存在。
毒砂在中性气氛下加热解离，解离的砷被纯碱部分氧化成氧化砷，挥发到炉气中；
生成的氧化砷一部分被纯碱进一步氧化成五氧化二砷，并以砷酸盐的形式进入炉渣；
一部分硫化砷直接进入冰铜，一部分硫化砷被纯碱氧化成炉气；
部分硫化砷被铁屑替代；
当炉内还原气氛较强时，单体砷和金属铁是黄渣的主要成分。
铋精矿中锑主要为辉锑矿，氧化铋渣中锑主要以Sb2O5状态存在。部分硫化锑直接进入冰铜，部分硫化锑被铁屑置换成粗铋；
被纯碱氧化的部分炉气:
一部分被碳和一氧化碳直接还原；
五氧化二锑是一种两性化合物，它与纯碱结合形成稳定的锑酸盐。反应如下:
生产实践证明:
(1)70%以上的砷进入粗铋中。
(2) 5% ~ 10%的砷以硫化砷的状态进入冰铜。
(3) 10% ~ 15%的砷被纯碱氧化成砷酸盐成渣。
(4) 5% ~ 10%的砷以氧化砷的形式进入烟气。
(5)在强还原气氛下，砷和铁是黄渣(砷冰铜)的主要成分。
这也证明了:
(1)在粗铋中加入80%以上的锑。
(2) 10% ~ 15%的锑以硫化锑的状态直接进入冰铜。
(3)少于5%的锑以锑酸盐的状态进入渣中。
(4)锑以三氧化二锑的状态挥发到炉气中的不到5%。
不及物动词铜和银的行为
铋精矿中的铜主要以锕系元素(CuFeS2)和铜铋矿[3 (Cu2Ag2Pb) S 4Bi2S3]的形式存在；氧化铋渣中的铜以氧化亚铜的形式存在。
550℃时，黄铜矿在中性或还原性气氛中解离；
大部分硫化亚铜进入冰铜，少量硫化亚铜在纯碱的作用下以金属铜的形式进入粗铋；
在纯碱的作用下，极少量的硫化亚铜和二氧化硅生成炉渣；
铜的行为分析和生产实践证明:
(1)大约5%的铜进入粗铋中。
(2)90%以上的铜以硫化亚铜的形式进入冰铜中。
(3) 1% ~ 3%的铜以铜的硅酸盐状态进入渣中。
(4) 1% ~ 2%的铜进入烟尘。
铋精矿中的银以辉银矿(Ag2S)形式存在，并出现少量的自然银和硒碲复合矿床。氧化铋渣中的银主要是渣中夹带的颗粒状金属银。
冶炼过程中，自然银进入粗铋或溶解到硫化亚铁组成的球铜中；一部分硫化银进入冰铜，一部分被金属银的铁屑置换成粗铋。
银在粗产品中的分布如下:
(1)在粗铋中加入50% ~ 70%的银。
(2) 25% ~ 40%的银以硫化银的状态进入冰铜，或以金属银的状态与铅一起溶解在以硫化亚铁为主体的冰铜中。
关键词TAG： 有色金属