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本研究为国家自然科学基金重点项目(No.51234009)和青年科学基金项目(No.51104182)以及国家科技支撑计划(No.2012BAC12B02)资助课题。针对我国传统火法炼锑工艺中普遍存在熔炼温度高、烟尘排放量大且SO2浓度低、能源能耗大、生产成本高等一系列严峻问题。本论文提出了一种“节能、高效、环保”的绿色冶炼工艺——“低温熔盐中硫化锑精矿还原固硫熔炼工艺”。该工艺改变了传统火法炼锑工艺中先进行挥发焙烧或挥发熔炼,再进行还原熔炼的技术路线,通过熔盐介质将挥发熔炼和还原熔炼完美地结合在一起,从根本上彻底解决了低浓度SO2的排放问题,并大幅降低熔炼温度。本论文以硫化锑为研究对象,在探索实验的基础上,针对固硫剂(ZnO、FeO)、熔盐(Na2CO3-NaCl)与硫化锑的反应行为,计算并分析了体系反应热力学条件、行为及途径；采用纯物质为原料进一步研究了还原固硫反应机理和途径,从而推断体系内主要反应的反应途径及锑、锌、铁、钠等组分的物相结构和形态的变化规律；在以上研究的基础上开发并研究了低温熔盐中硫化锑精矿还原固硫熔炼新工艺。热力学计算结果表明,在700K-1300K(427℃-1027℃)温度范围内,硫化锑还原固硫反应可以自发进行,其中硫化锑经过还原固硫反应生成金属锑,而其中硫被固硫剂吸取并固定于渣中。根据热力学计算结果,推断硫化锑还原固硫反应过程中的可能途径有四种,通过对比四种途径的限制反应的吉布斯自由能变△Gθ,推断还原固硫反应主要是遵循途径Ⅱ进行,即硫化锑直接与固硫剂(ZnO/FeO)发生固硫反应,其产物氧化锑再进一步被还原生成金属锑。采用纯物质为原料研究了还原固硫反应机理和途径,结果表明,在Sb2S3-Zn0-C体系和Sb2S3-FeO-C体系中,硫化锑还原固硫反应分两步进行：首先Sb283分别与ZnO和FeO发生固硫反应生成Sb203与ZnS和FeS,Sb203再被还原剂C或CO还原生成Sb；且Sb2S3分别与ZnO和FeO的固硫反应为各自体系的限制反应。在Sb2S3-Na2CO3-C体系,无论是在惰性气氛还是还原气氛,在高温强度下,硫化锑与碳酸钠的反应非常复杂,反应产物多以中间产物或者复合物为主,比如硫化钠(Na2S、Na2S5),硫代硫酸钠(Na2S2O8、Na2S2O4),锑锍(NaSbS2)和锑酸钠(Na2Sb4O7);在Sb2S3-ZnO/FeO-Na2CO3-NaCl-C体系,由于固硫剂的加入,改变了反应历程,加快了体系的反应速率,此时,硫化锑主要与固硫剂发生反应,而熔盐成分Na2CO3参与反应的量非常少。对比以上各体系中反应过程的产物变化,得到硫化锑还原固硫反应途径,具体如下：STEP1:Sb2S3+3ZnO=Sb2O3+3ZnSSb2S3+3FeO=Sb2O3+3FeSSTEP2:Sb2O3+3C=2Sb+3CO(g)Sb2O3+3CO(g)=2Sb+3CO2(g)采用硫化锑精矿为原料,研究了低温熔盐(Na2CO3-NaCl)中硫化锑精矿还原固硫熔炼新工艺,结果表明,低温熔盐中硫化锑精矿还原固硫熔炼工艺是可行的,基本消除了低浓度S02排放对环境的污染,工艺综合固硫率在95%以上。采用氧化锌作固硫剂时,低温熔盐中硫化锑精矿还原固硫熔炼工艺的最佳条件为：Wconcentrate:Wsalt:WZnO:WC=100:400:66:40,熔炼温度900℃,时间120min。在最佳条件下进行低温熔盐硫化锑精矿还原固硫熔炼,锑的平均直收率达85.25%,所得粗锑平均品位为89.30%,其所含杂质主要为Zn(3.54%)、Pb(1.86%)和Fe(0.85%)。采用氧化铁作固硫剂时,低温熔盐中硫化锑精矿还原固硫熔炼工艺的最佳条件为：Wconcentratee:WSalt:WFe2O3:WC=100:90:55:40,WNaCl:Wsalt=40%,熔炼温度850℃,时间60min。在最佳条件下进行低温熔盐硫化锑精矿还原固硫熔炼,锑的平均直收率达91.48%,所得粗锑平均品位为95.99%,其所含杂质主要为Fe(2.85%)和Pb(0.54%)。原料中的金基本全部进入粗锑中,金的直收率高达99%以上,实现了金的高效捕集回收,说明该工艺在有价金属综合回收方面,表现优良。