铋冶炼车间设计(design of bismus recovery plant)

以铅、铜、锡冶炼厂副产富铋烟尘、铋渣为主及少量的铋精矿、铋中矿为原料，生产精铋的铅冶炼厂车间设计。铋渣主要有处理铅、铜电解精炼阳极泥时产出的氧化铋渣，以及粗铅火法精炼加钙镁除铋时所产出的富铋浮渣。

简史19世纪60年代，世界铋工业初具规模，20世纪以来有很大发展。比利时、加拿大和玻利维亚等国的铋冶炼厂，从铅、铜冶炼副产物中和以铋精矿为原料生产铋。中国沈阳冶炼厂于1952年采用湿法冶炼工艺从铅阳极泥中回收铋，1967年改为火法冶炼工艺。1959年株洲冶炼厂采用火法冶炼工艺建成铋冶炼车间，从铅阳极泥中回收铋，同时处理铋精矿。

原料  铋矿物大都与钨、钼、铅、铜等矿物伴生，在西方国家中除玻利维亚外，大都以铅、铜冶炼副产含铋富渣和烟尘为原料。中国炼铋的原料有铅、铜、锡冶炼的副产铋渣、富铋烟尘和铋精矿。铋精矿含铋25％～28％，铁10％～25％，硫7％～33％；氧化铋渣含铋24％～50％，铅4％～22％；富铋浮渣含铋20％～25％，钙1％～2％，镁2．5％～3．5％，余量为铅；富铋烟尘含铋2％～10％，铜0．2％～4％，锌7％～14％，铅30％～40％；铋中矿含铋8％～15％，铁12％～27％，硫8％～20％，铅1％～2％，锡2％～4％。

工艺过程  有湿法和火法两种工艺。湿法是用盐酸浸出，浸出液水解沉淀氯氧化铋。氯氧化铋在盐酸溶液中加铁粉或锌粉置换制取海绵铋，或与碳酸钠、煤粉混合后熔化还原直接制取粗铋。湿法工艺铋的回收率低、贵金属损失大。仅用于处理含贵金属少的低品位含铋原料。

火法工艺根据原料不同有还原熔炼法、沉淀熔炼法和混合熔炼法三种。处理氧化铋渣或氧化铋精矿时采用还原熔炼法；处理硫化铋精矿采用沉淀熔炼法或经焙烧后再采用还原熔炼法；处理混合物料时一般采用混合熔炼法，，即在同一冶金炉内对硫化铋进行沉淀熔炼，对氧化铋进行还原熔炼，二者还相互作用进行反应熔炼。混合熔炼法设备和流程简单，生产周期短，铋回收率高，成本低，便于综合利用，为一般铋冶炼车间设计所采用。

粗铋含铋60％～95％，其余为铅、银、铜、砷、锑、碲和锡等元素，须经过精炼，以提高品位并回收稀贵有价金属。精炼有电解精炼和火法精炼两种。电解精炼前还须进行初步火法精炼，电解精炼所产阴极铋品位为99．5％左右，须再经过火法精炼，才能获得高品位的精铋。粗铋直接采用火法精炼，一般经过氧化精炼、氯化精炼、加锌精炼和高温精炼四个步骤，即可获得品位为99．99％～99．995％的精铋。此工艺为多数工厂设计采用。火法冶炼工艺流程见图1。

主要设备湿法冶炼用设备有浸出槽、置换槽和电解槽等。火法冶炼用设备有熔炼反射炉、熔炼转炉和精炼锅等。

(1)浸出槽。通常采用机械搅拌，槽体用钢板制作，内衬防腐蚀耐磨材料，浸出槽容积根据每日处理矿浆体积和浸出周期时间，经计算确定。置换槽和浸出槽基本相同。

(2)熔炼反射炉。炉床面积一般不大于10m。，整个炉体砌筑在一钢板焊制的铁箱内，以防止金属铋熔体从砖缝渗透流失。设计所需炉床面积按床能率O．75～1．2t／(m²•d)计算。

(3)熔炼转炉。多用于氧化铋渣的还原熔炼，用重油、粉煤或天然气作燃料，一般外径为2．2～2．4m，长4．2～5．2m。铋转炉构造见图2。

(4)精炼锅。由铸铁、铸钢浇铸或钢板焊制，直径一般为1200～1300mm，锅的容积根据设计规模计算确定，通常二口锅的容量为3．5～7t。

车间配置车间厂房一般设计为单层建筑，熔炼炉和精炼锅附近都设有室内堆场，分类堆放原料、熔剂和生产过程中产出的各种渣。车间配置见图3。

主要技术指标  铋冶炼车间的粗炼直收率为75％～96％；精炼直收率为80％～82％；冶炼回收率为90％～97％。