一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺

技术领域

本发明涉及冶炼工艺技术领域，具体涉及一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺。

背景技术

稀贵金属是稀有金属和贵金属的统称。贵金属主要是指：金、银和铂族金属(铂、钯、铑、钌、铱、锇)。

中国专利文献CN104109763A公开了一种难处理含贵金属物料冶炼工艺，其包括如下步骤：将物料加入到熔炼设备中，同时加入物料质量的10％-20％的铅，在900℃-1200℃弱还原性气氛下熔炼45min-90min，得到熔体；将得到的熔体进入电热前床，加热升温至1000℃-1300℃，然后静置分离30min-60min，分离后分别排出上层渣和下层贵铅；将分离出的贵铅采用真空蒸馏炉分离出铅和贵金属，铅返回熔炼步骤，循环利用；将得到的贵金属精炼，提纯，即得到高纯度贵金属。该发明是在含贵金属物料中加入铅，以富集金银等贵金属，作为捕集剂的铅可以采用金属铅，也可以采用如铅阳极泥中的铅等等，使得铅和物料是在充分拌和的条件下完成对金银等贵金属的捕集。

中国专利文献CN102796878A公开了一种从含铑有机废液中富集铑的方法，其包括如下步骤：(1)将含铑有机废液和捕集剂、添加剂、还原剂按比例混合；(2)将混合料装入石墨坩埚，放入高温电阻炉，升到1200～1450℃，熔炼时间为1～10h，使铑进入合金中；(3)将含铑合金加入稀酸溶液中，选择性浸出其中的贱金属，获得铑富集物。其中捕集剂为铜、铅、铁或锡，添加剂为石灰或红土中的一种或者两者的混合物，还原剂为焦粉或者煤粉。

中国专利文献CN105886770A公开了一种贵金属二次资源高效富集的方法，其包括如下步骤：(1)将贵金属二次资源物料与铜捕集剂、还原剂、造渣剂、粘结剂、水分在球磨机中进行充分润磨，混匀后采用成球机制成球团，经烘干，获得复合球团；(2)待中频炉熔化废铜，分批次往中频炉中加入复合球团，熔炼一段时间后，捞出熔炼渣，铜水倒入浇注模中形成铜阳极板；(3)采用电解方法获得阴极铜，阴极铜返回中频炉熔炼，贵金属进入阳极泥中，电解残极返回熔炼浇注阳极板再重新电解；(4)采用加压酸浸阳极泥，经过滤和洗涤，获得贵金属精矿，实现贵金属富集。其中造渣剂为生石灰、石英粉、萤石中一种或几种，捕集剂为氧化铜精矿、高纯氧化铜、高纯氧化亚铜中一种或几种；还原剂为焦粉、无烟煤、烟煤、石墨粉中一种或几种，粘结剂为煤焦油。

目前的冶炼稀贵金属的工艺多采用氧化还原法熔炼，在还原气氛中或加入还原剂来氧化还原反应，并采用捕集剂捕集贵金属。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，其不用焦炭或焦粉作为还原剂，极大的减少炭排放和节省碳还原成本，又环保节能，回收稀贵金属铁合金，提高了资源利用率。

所采用的技术方案为：

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含稀贵金属原矿混合助熔剂和催化剂，加入中频炉中；该含稀贵金属原矿含有铁氧化物；

S2.将中频炉内部温度升高至1600-1800℃；

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含稀贵金属原矿与助熔剂在1600-1800℃共熔，利用含稀贵金属原矿中自含的铁氧化物，在1600-1800℃高温下分解生成单质铁后，与稀贵金属形成合金，冶炼出稀贵金属铁合金；

S4.冶炼出的稀贵金属铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出稀贵金属铁合金和冶炼渣。

进一步地，S2中，助熔剂为钾长石、钠长石、白云石、方解石、萤石、石英、滑石、霞石、石灰石、钟乳石、硅灰石中的两种或三种以上的混合物。

进一步地，S2中，所述助熔剂为钠长石、白云石、方解石、萤石和石英的混合物。

进一步地，S2中，所述助熔剂按重量比计，以含稀贵金属原矿的重量为基准，由8％-12％的钠长石、8％-12％的白云石、22％-28％的方解石、3％-8％的萤石和8％-12％的石英组成的混合物。

进一步地，S2中，所述催化剂为纯碱、硼砂、硼酸、碳酸钡、碳酸锂、碳酸锶、硝酸钾、硝酸钠中的一种或多种。

进一步地，S2中，加入助熔剂的用量为含稀贵金属原矿重量的50％-70％，加入催化剂的用量为含稀贵金属原矿重量的20％-30％。

进一步地，所述稀贵金属为铑。

作为一种替代方案，用直流电弧炉替代中频炉。即是一种直流电弧炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，用直流电弧炉替代中频炉火法冶炼。

本发明的冶炼原理是：

本发明是采用高温分解法冶炼,通过一次冶炼,成品就是稀贵金属铁合金。该成品可以进一步分离获得稀贵金属。

本申请的稀贵金属着重指的是单质金、银、铂、钯、铑、铱等贵金属。着重于冶炼出贵金属铁合金。但并不排除冶炼其他稀贵金属铁合金。

含稀贵金属原矿含有铁，主要含有铁氧化物。

发明人发现，如果没有助熔剂，而采用高温分解法冶炼，温度常常需要提高至2000℃-3000℃才能进行，其耗能巨大，且冶炼时间长。而将含稀贵金属原矿混合助熔剂和催化剂,在炉内低温共熔(温度为1600-1800℃，相比于不加助熔剂的2000℃-3000℃，为低温),冶炼时间较短。助熔剂和催化剂加速熔融含稀贵金属原矿，并降低熔浆的粘度,增加熔浆的流动性、导热性；助熔剂和催化剂降低铁氧化物的分解温度,使铁氧化物在1600℃-1800℃之间发生分解反应，生产单质铁，高温1600℃-1800℃下，铁与稀贵金属又形成稀贵金属铁合金。

本发明采用高温分解法，不采用氧化还原法，因此，不用焦炭或或焦粉作为还原剂，也不采用除焦炭或或焦粉之外的其他还原剂。本发明不加入还原剂。

本发明的有益效果在于：

1.节能。加入助熔剂和催化剂使含稀贵金属原矿在炉内低温共熔，加快含稀贵金属原矿熔化而降低能耗成本。

2.减排。不用焦炭还原，极大的减少炭排放和节省焦炭成本；甚至也不用其他还原剂，极大的减少还原剂排放和节省还原剂成本。

3.节源。回收稀贵金属铁合金，提高了资源利用率。

4.环保。本发明成品是稀贵金属铁合金,而冶炼渣又可以做助熔剂和催化剂，达成循环利用，实现零排放。

5.增添了新冶炼技术。将还原法改为分解法，采用了不同的冶炼原理，为含稀贵金属原矿的贵金属的捕收提供了新的冶炼技术支持。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例1

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含铑金属原矿混合助熔剂和催化剂加入中频炉中；该含铑金属原矿含有铁氧化物。

S2.将中频炉内部温度升高至1700℃；加入助熔剂的用量为含铑金属原矿重量的60％,加入催化剂的用量为含铑金属原矿重量的20％。该助熔剂按重量比计，以含铑金属原矿的重量为基准，由10％的钠长石、10％的白云石、25％的方解石、5％的萤石和10％的石英组成。催化剂为纯碱。

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含铑金属原矿与助熔剂在1700℃共熔，利用含铑金属原矿中自含的铁氧化物，在1700℃高温下分解生成单质铁后，与铑金属形成合金，冶炼出铑铁合金；

S4.冶炼出的铑铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出铑铁合金和冶炼渣。铑铁合金可进一步采用稀酸溶液来浸出铑金属，从而分离得到铑金属。

实施例2

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含钯金属原矿混合助熔剂和催化剂加入中频炉中；该含钯金属原矿含有铁氧化物。

S2.将中频炉内部温度升高至1700℃；加入助熔剂的用量为含钯金属原矿重量的50％,加入催化剂的用量为含钯金属原矿重量的20％。该助熔剂按重量比计，以含钯金属原矿的重量为基准，由10％的钠长石、10％的白云石、15％的方解石、5％的萤石和10％的石英组成。催化剂为硼砂。

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含钯金属原矿与助熔剂在1700℃共熔，利用含钯金属原矿中自含的铁氧化物，在1700℃高温下分解生成单质铁后，与钯金属形成合金，冶炼出钯铁合金；

S4.冶炼出的钯铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出钯金属铁合金和冶炼渣。钯铁合金可进一步采用稀酸溶液来浸出钯金属，从而分离得到钯金属。

实施例3

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含铱金属原矿混合助熔剂和催化剂加入中频炉中；该含铱金属原矿含有铁氧化物。

S2.将中频炉内部温度升高至1700℃；加入助熔剂的用量为含铱金属原矿重量的55％,加入催化剂的用量为含铱金属原矿重量的25％。该助熔剂按重量比计，以含铱金属原矿的重量为基准，由10％的钠长石、10％的白云石、15％的方解石、10％的萤石和10％的石英组成。催化剂为纯碱和硼砂。

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含铱金属原矿与助熔剂在1700℃共熔，利用含铱金属原矿中自含的铁氧化物，在1700℃高温下分解生成单质铁后，与铱金属形成合金，冶炼出铱铁合金；

S4.冶炼出的铱铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出铱金属铁合金和冶炼渣。铱铁合金可进一步采用稀酸溶液来浸出铱金属，从而分离得到铱金属。

实施例4

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含金金属原矿混合助熔剂和催化剂加入中频炉中；该含金金属原矿含有铁氧化物。

S2.将中频炉内部温度升高至1700℃；加入助熔剂的用量为含金金属原矿重量的60％,加入催化剂的用量为含金金属原矿重量的25％。该助熔剂按重量比计，以含金金属原矿的重量为基准，由10％的钠长石、10％的白云石、25％的方解石、5％的萤石和10％的石英组成。催化剂为纯碱和硼砂。

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含金金属原矿与助熔剂在1700℃共熔，利用含金金属原矿中自含的铁氧化物，在1700℃高温下分解生成单质铁后，与金金属形成合金，冶炼出金铁合金；

S4.冶炼出的金铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出金铁合金和冶炼渣。金铁合金可进一步采用稀酸溶液来浸出金金属，从而分离得到金金属Au。

实施例5

一种中频炉冶炼稀贵金属铁合金的工艺，包括如下步骤：

S1.将含铂金属原矿混合助熔剂和催化剂加入中频炉中；该含铂金属原矿含有铁氧化物。

S2.将中频炉内部温度升高至1700℃；加入助熔剂的用量为含铂金属原矿重量的60％,加入催化剂的用量为含铂金属原矿重量的30％。该助熔剂按重量比计，以含铂金属原矿的重量为基准，由10％的钠长石、10％的白云石、25％的方解石、5％的萤石和10％的石英组成。催化剂为纯碱、硼砂和碳酸钡。

S3.用中频炉火法冶炼，在助熔剂和催化剂的作用下，含铂金属原矿与助熔剂在1700℃共熔，利用含铂金属原矿中自含的铁氧化物，在1700℃高温下分解生成单质铁后，与铂金属形成合金，冶炼出铂铁合金；

S4.冶炼出的铂铁合金和冶炼渣在中频炉中分层后，分离出铂铁合金和冶炼渣。铂铁合金可进一步采用稀酸溶液来浸出铂金属，从而分离得到铂金属。

需要说明的是，本发明冶炼工艺所用的炉子优选使用中频炉。但本发明冶炼工艺所用的炉子并不局限于中频炉，在某些实施例下，可以替换成其他的炉子，例如直流电弧炉。这些替换都应属于本发明的保护范围。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。