《基于富氧双侧吹熔池熔炼的铋工业关键技术及应用》

点击下载 ⇩

铋因其“绿色”无毒特性,逐渐替代铅、铬等元素成为电子、超导、核能等领域的关键应用材料。中国铋矿储量占世界储量65%,但70%以上为低品位难处理资源;中国铋产量占世界产量75%以上,但80%以上以铋锭等低端原料出口。为推动中国由铋资源大国向铋冶炼与加工强国的转变,必须摒弃难以经济、高效、清洁地大规模处理低品位、复杂含铋物料的传统火法和湿法工艺,从工艺、装备和高端产品加工方面进行系统地集成创新。为此,项目产学研团队经过艰苦攻关,取得主要创新如下:1)发明了低品位复杂含铋物料富氧氧化熔炼-氧化渣还原熔炼工艺。基于元素亲氧性和高温熔渣中活度的差别,通过控制熔炼氧势优先提取物料中铋和贵金属进入合金,再由还原熔炼回收渣中其他有价金属。该技术将火法工艺处理对象由高品位铋精矿拓展至低品位、复杂含铋物料,不仅实现了铋和贵金属的优先分离,而且高效综合回收了其它有价金属,弥补了传统火法工艺处理低品位、复杂物料成本高,污染严重,综合回收率低的缺陷。与传统工艺相比,该技术铋回收率提高6%,银、铅、铜回收率在98%以上,能耗降低85%,避免了低浓度SO2烟气治理的难题。2)开发了世界首套富氧双侧吹熔池熔炼炉及其控制技术。建立了富氧熔炼流体力学模型,揭示了富氧双侧吹炉熔炼工艺和结构参数与多相运动行为的关系。开发了具有“阶梯状炉缸”和“低加热风口”特点的低金属通量熔炼炉型,解决了含铋物料处理规模大和金属通量低之间的矛盾。建设了世界首套富氧双侧吹熔池熔炼设备,产铋能力高达4kt/a,是世界最大单系列铋金属生产装置。建立了富氧双侧吹熔炼过程质能平衡计算模型,通过炉内金属-渣分配比例优化,攻克了低金属通量两台侧吹炉之间能量流和物质流匹配的难题,实现双侧吹炉联动稳定运行。发明了氧化渣三段控制还原技术,煤耗比单一还原制度降低40%,渣含铋比传统反射炉渣降低10倍。3)开发了局部气化-减压挥发-空气氧化制备高纯超细氧化铋及高端铋系产品非稳态生产技术。通过电弧放热和负压控制局部强化铋气化挥发,并在电弧区设置还原缓释剂降低铋液-空气接触面积,消除氧化铋薄膜,突破了铋沸点高和铋液表面氧化阻止连续气化的难题,实现了4N纳米级氧化铋大规模火法连续制备。进而以氧化铋为前驱体进行非稳态转化清洁制备了以铝酸铋为代表的一系列铋系高端产品,相比于传统湿法工艺成本降低50%,消除了NOx排放。项目共授权专利22件,主体技术被纳入国家标准,建立了世界最大的铋冶炼及深加工基地,铋产量占全球产量1/4以上,产品成为伦敦金属交易所注册交割品牌。近三年累计产值91.51亿元,利润4.19亿元,税收2.16亿元。项目对富氧熔池熔炼技术在冶金行业的推广起到了示范性作用,实现了由冶金产品至高附加值材料的一体化制备,推动了中国铋工业技术战略升级转型,经济、社会和环境效益显著,获2014年度中国有色金属工业科技进步一等奖。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。