多金属锑硫化矿真空分解的基础研究

Jamesonite is one kind of poly-metallical antimony sulfide ore. The current melting process is: jamesonite is reduction smelt, and produces crude lead antimony alloy which is redox reacted and finally produces antimony and lead. The problem of the process is difficult separation of lead and antimony, low alloy recovery, serious pollution of SO2, and etc. Therefore, this project proposes a new thought to process jamesonite by high temperature and low pressure to separate antimony and lead from raw minerals, and go a further step to get lead sulfide and antimony sulfide, which means in high -temperature and low -pressure, reconstruct jamesonite mineral by vacuum thermal decomposition, volatilization and condensing enrichment. The project presents a new study of process, focusing on changing mechanism of jamesonite mineralogy in high temperature and vacuum; volatilization mechanism of metal sulfides and control laws of condensation separation of mixed gas.By doing so, The research aims at helping to find out possible influencial factors on seperation and volatilization of jamesonnite, and the influencial regularity of condensing and enriching lead sulfide and antimony sulfide. And therefore, establishing basic theory for new smelting technology of jamesonite.

脆硫铅锑矿是一种复杂的多金属锑硫化矿，现行的冶炼工艺过程是：脆硫铅锑矿还原熔炼得到铅锑粗合金，铅锑粗合金经氧化还原处理得到金属锑和金属铅，存在铅锑分离困难、金属回收率低、SO2烟气污染等问题。本项目提出高温低压处理脆硫铅锑矿，从矿物源头实现铅锑分离，分别获得铅硫化物和锑硫化物的新思路，即在高温低压环境下使脆硫铅锑矿矿相结构发生改变，通过真空热分解、挥发、冷凝富集获得铅硫化物和锑硫化物。项目拟研究新方法中的物理化学过程，重点研究脆硫铅锑矿高温真空分解挥发过程中矿物结构的变化机理，铅、锑等金属硫化物分解挥发的机制以及混合气体分离冷凝的控制规律，以找出各因素对脆硫铅锑矿分解、挥发及铅硫化物、锑硫化物分离富集的影响规律，为脆硫铅锑矿冶炼新技术的突破奠定基础。

脆硫铅锑矿（Pb4FeSb6S14）是一种复杂锑硫盐矿物，铅与锑的有效分离一直是这种矿物冶炼过程中难以突破和解决的技术难题，根据脆硫铅锑矿独特的分子组成和真空冶金技术的特点，提出了真空冶金法处理脆硫铅锑矿实现铅与锑有效分离的技术新思路，围绕这一新思路，本课题主要开展了以下三方面的研究工作。.（1）PbS、Sb2S3、FeS真空分解、挥发的热力学及动力学研究；.热力学研究获得了不同压力条件下PbS、Sb2S3、FeS分解、挥发反应的理论开始反应温度和热力学平衡常数；真空挥发动力学研究，明确了50~300Pa压力条件下，PbS、Sb2S3、FeS真空挥发的规律和差异，获得了挥发速率、表观挥发活化能、挥发控制步骤等相关动力学数据；.（2）脆硫铅锑矿热分解过程物相变化研究.脆硫铅锑矿热分解研究表明：随温度升高，脆硫铅锑矿逐步分解生成Pb2Sb2S5、Pb4Sb4S13、Pb5Sb4S11等多种复杂铅锑硫化物及其混合物，最终分解产物为PbS、Sb2S3和FeS；真空环境降低了脆硫铅锑矿的分解温度，10~20Pa真空条件下，脆硫铅锑矿的分解温度为573K。.（3）PbS和Sb2S3混合蒸气冷凝分离热力学分析，脆硫铅锑矿真空分解、挥发、分级冷凝的小型探索实验研究.PbS和Sb2S3蒸气冷凝分离的热力学分析表明：控制冷凝温度能分离PbS和Sb2S3混合蒸气，50~100Pa压力条件下，823~1173K温度范围内，PbS蒸气冷凝为固体，Sb2S3蒸气冷凝为液体，相同压力条件下PbS和Sb2S3蒸气冷凝时的温度差接近100K；脆硫铅锑矿真空分解、挥发、分级冷凝实验研究结果表明：脆硫铅锑矿经真空分解、分级冷凝可分别获得PbS、Sb2S3冷凝物和主要组成为FeS的残留物，50~100Pa压力条件下，最佳的工艺条件为：温度1473~1573K；保温时间30~60min；冷凝温度998~1048K。不同成分脆硫铅锑精矿铅锑真空分离最佳工艺条件实验结果表明，该方法可靠，FeS残留物、PbS和Sb2S3冷凝物的直收率和质量百分含量均大于90%，铅锑分离效果显著。.脆硫铅锑矿是我国特有的储量超过单一锑硫化矿的重要有色金属资源，本课题研究实现了从矿物源头分离铅与锑，简化脆硫铅锑矿的冶炼流程，避免传统火法工艺铅锑分离过程冗长，为解决铅锑不彻底的技术难题，奠定了理论和实践基础。