XXXX第三章有色合金中間產(chǎn)品的真空蒸餾分離ppt課件

1、1第三章 有色合金中間產(chǎn)品的真空蒸餾分別 .23.1 概述 在有色冶金工廠中，往往產(chǎn)出一些中間合金產(chǎn)品。如煉錫廠產(chǎn)焊錫(Pb-Sn)，炭渣 (Pb-As-Sn合金)。煉鉛廠產(chǎn)銀鋅殼 (Pb-Zn-Ag合金)、貴鉛 (Pb-Ag合金)。煉鉍車(chē)間也有銀鋅殼(Bi-Zn-Ag合金)。鋅廠產(chǎn)硬鋅 (Zn-Fe合金為基，含少數(shù)其他金屬)，鋅鎘合金 (Zn-Cd)，熱鍍鋅車(chē)間有鋅渣 (Zn-Fe合金)等等，種類(lèi)多，成分各異。 這些合金當(dāng)然該當(dāng)進(jìn)一步處置、以回收其中金屬，使之變?yōu)樯鐣?huì)上需求的產(chǎn)品。 另外，也還有一些再生金屬物料，包括一些工廠消費(fèi)的邊角廢料。如廢蓄電池的鉛、鋁、鎂合金車(chē)屑，廢鋅料、廢黃銅料等等

2、。種類(lèi)和數(shù)量都很可觀，需求妥善處置。 真空冶金方法對(duì)這些物料中大部分處置起來(lái)頗為有效，許多合金都研討過(guò)，有一些巳用于消費(fèi)。.3 合金往往其組分的含量都在兩位數(shù)的百分?jǐn)?shù)。在作揮發(fā)物的實(shí)際計(jì)算時(shí)，每一個(gè)組分的活度系數(shù)都隨濃度而變。不像粗金屬中的雜質(zhì)的活度系數(shù)i為常數(shù) ，對(duì)合金就要思索全組成范圍的i值，即思索i-xi的關(guān)系。 所用的設(shè)備，也會(huì)由于各種合金的性質(zhì)，各種組分的特點(diǎn)需求在設(shè)備構(gòu)造上有差別。.43.2 鋅基合金的真空蒸餾處置鋅鎳合金鋅鋁合金 熱鍍鋅渣Zn-Fe) 鋅錫合金 鋅鎘合金 硬鋅(Zn-Fe-稀散金屬)銀鋅殼Ag-Zn-Pb鋅基合金的真空蒸餾處置.5現(xiàn)行銀鋅殼處置流程真空法處置銀鋅殼

3、流程 3.2.1 銀鋅殼的處置 迄今為止，世界各國(guó)火法精煉粗鉛的工廠都是加鋅到粗鉛中，生成銀鋅殼 (Zn-Ag-Pb合金) 以除去粗鉛中所含的銀 (到達(dá)幾gt)然后由銀鋅殼中回收銀及金。.6其中三種元素的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)有較大的差別：3.2.1.1 銀鋅殼真空蒸餾的根本規(guī)律 三者的熔點(diǎn)以銀的最高，鉛的最低，鋅較接近鉛。由于PbZn二元系為分層系，兩元素間的結(jié)合才干較弱，而ZnAg系構(gòu)成假設(shè)干種固溶體，顯示其結(jié)合力較強(qiáng)。因此，三者構(gòu)成的三元系合金容易分層。.7 上層的比重較小，含Ag、Zn較多；下層含鉛高，含Ag、Zn少，比重較大。故普通延續(xù)作業(yè)產(chǎn)出的銀鋅殼因分層而成分很不均勻，部分富集某種元素的情況

4、甚為嚴(yán)重，取樣分析的成分難以準(zhǔn)確。.8 各工廠所產(chǎn)銀鋅殼如表3-1，它們的成分變動(dòng)很大。多數(shù)是多相混合物，而在其中各元素分布不均。 這樣的物料在加熱過(guò)程中自然是一部分易熔的先熔化，隨溫度升高而逐漸熔化全部。編號(hào)AgZnPbAuCu110.6910.776.543.323.42.275.50.01534.040540.0152.0壓榨過(guò)的103060連續(xù)除銀的1520606515200.0160.00190.4在鹽層下熔析過(guò)的2565810.9分別計(jì)算三種純物質(zhì)的飽和蒸氣壓600700 800 900 1000 1100 1.551038.151033.11049.321042.331055.0

5、8105610-28.510-17.24.21011.881026.631026.7610-63.0510-46.7410-38.710-27.810-14.682.291082.671074.591061.071062.891051.081058.871032.781031.061034.831022.411021.42102 在一樣溫度下，三元素的飽和蒸汽壓相差甚大，以鋅的最高，并隨溫度的升高相差減少。鋅和鉛相差也在千倍以上。.10 這個(gè)三元系短少i的數(shù)據(jù)，而不能用預(yù)算的方法來(lái)估計(jì)它在真空蒸餾時(shí)的變化。 思索到三元系中Zn純物質(zhì)的飽和蒸氣壓最高，優(yōu)先揮發(fā)，可分別用Zn-Ag系和Zn-Pb系

6、研討其氣相成分。 Zn-Ag系和Zn-Pb系估算闡明，Ag-Zn-Pb合金蒸餾時(shí)，Zn優(yōu)先揮發(fā)，直到合金中Zn揮發(fā)降至0.01，氣相中也只需Ag1.6810-5和Pb3.3810-2，絕大多數(shù)依然是鋅。因此，銀鋅殼真空蒸餾，首先得到的產(chǎn)物是鋅和鉛銀合金。.11 有報(bào)導(dǎo)真空蒸餾銀鋅殼 (45.45Zn、33.79Pb、9.45Ag、2.0Cu)時(shí)殘留合金成分與蒸餾時(shí)間的關(guān)系如圖3-4。 闡明鋅優(yōu)先揮發(fā)。在開(kāi)場(chǎng)的l3h中揮發(fā)最快，由每小時(shí)揮發(fā)6kg下降到約200g，以后的幾小時(shí)中僅有微小的降低。其中的鉛那么以近乎等速度 (單位時(shí)間的減重) 減少，每小時(shí)減少約420g，銀的數(shù)量幾乎不變。圖3-4 銀

7、鋅殼蒸餾的時(shí)間與成分的關(guān)系加料：12000g，溫度：900，殘壓：2.263.33Pa.12在較高溫度 (950) 下處置銀鋅殼 (63.7Zn、8.6Pb，26.85Ag，0.7Fe)，圖3-5的結(jié)果。 3h可將鋅根本揮發(fā)完、鉛也在7h后揮發(fā)幾盡，而銀不揮發(fā)或極少揮發(fā)。最后余留的即成為粗銀，它的熔點(diǎn)也應(yīng)該相應(yīng)地升高至銀的熔點(diǎn)附近。圖3-5 銀鋅殼No.2蒸餾加料：8854g，溫度：950，殘壓：2.264.27Pa.13 上述情況闡明，銀鋅殼中蒸出鋅可以優(yōu)先完成，而鉛的揮發(fā)較慢，而且需求950以上的溫度，才干較快而徹底地辦到。在鉛相當(dāng)完全地?fù)]發(fā)的條件下，銀揮發(fā)很少。 這些就是如今仍堅(jiān)持著先蒸

8、鋅，然后再蒸鉛?；虻诙交掖凳广U氧化的緣由。 .14 有一種爐子稱為來(lái)弗赫爐 (Leferrer Furnace)，在1952年開(kāi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，1957年在雜志上公布。這種真空爐用石墨棒作電阻，以加熱爐料。此爐已用于德國(guó)、比利時(shí)、西班牙、英國(guó)等地。 在此爐運(yùn)用之前，鉛廠用常壓罐子蒸餾。1899年霍夫曼的“鉛冶金術(shù)中已有詳細(xì)的引見(jiàn)，稱為非白費(fèi)爾爐 (Faber du Faur Furnace)，為一種燒油加熱的爐子，內(nèi)放個(gè)罐子，罐內(nèi)裝料，在爐子外面有一個(gè)冷凝器，罐內(nèi)溫度可達(dá)10001100，冷凝器內(nèi)達(dá)450500，可使銀鋅殼中的鋅回收6580，這種爐子不斷用到如今，如今的爐子機(jī)械化較高，規(guī)模較大。 當(dāng)

9、真空電阻爐勝利運(yùn)用之后，得到逐漸推行，常壓罐子蒸餾爐被替代。 3.2.1.2 真空電阻爐處置銀鋅殼.15 此爐由兩大部分組成，即蒸發(fā)室 (右邊部分) 和左側(cè)的冷凝室。爐料分批，經(jīng)過(guò)可以密封的爐門(mén)加到爐內(nèi)。料上方有石墨電阻體通電發(fā)熱，向料面輻射熱量。料被熔化，鋅揮發(fā)，鋅蒸氣經(jīng)通道進(jìn)入左側(cè)的冷凝器，冷凝后成液體積存，冷凝器左端頂部有管道連真空泵系統(tǒng)抽空。爐內(nèi)銀鋅殼蒸餾至鋅已排除，那么停爐開(kāi)口放出鉛銀合金，冷凝器也開(kāi)口，放出鋅液。爐內(nèi)溫度750800，冷凝器內(nèi)450，爐內(nèi)殘壓1.33kPa、爐內(nèi)功率100kw，能量總耗費(fèi)為每噸料800850kwh (或1500kWht，Zn)，處置量2td。金屬損失

10、：銀1.3，鋅10。 .16 前蘇聯(lián)發(fā)表研討過(guò)的電阻真空爐 (1960年)，在齊姆金斯克煉鉛廠作半工業(yè)實(shí)驗(yàn)。爐內(nèi)用鎳鉻電阻條加熱蒸發(fā)室。 以兩臺(tái)泵分別抽空加熱器和真空室。鋅蒸氣在蒸發(fā)室外段冷凝。爐子功率96.8kW，爐內(nèi)殘壓1.331022.67103Pa，處置的原料成分是：60.3%Pb，26.3Zn，99.564kg/t貴金屬，0.3Cu。蒸餾溫度932，蒸餾罐內(nèi)殘壓66.7667Pa，加料lt需8h任務(wù)，日處置2.7t料 。3.2.1.3 前蘇聯(lián)電阻真空爐處置銀鋅殼的半工業(yè)實(shí)驗(yàn).17 爐子為450kw的感應(yīng)電爐，內(nèi)裝石墨坩堝。冷凝器內(nèi)襯耐火磚。抽空系統(tǒng)用油封旋片泵組成。任務(wù)時(shí)，爐內(nèi)的殘壓

11、約為1kPa。一次裝料3.5t銀鋅殼，此料為高檔次的合金，含銀28%30。一次作業(yè)包括加料、熔化、蒸餾、出料，共需1214h，產(chǎn)出鋅和銀-鉛合金，合金含銀6570。 爐內(nèi)感應(yīng)電爐的電磁攪拌，使合金上下翻動(dòng)，加快了蒸發(fā)速度。3.2.1.4 真空感應(yīng)電爐處置銀鋅殼.18 真空爐使作業(yè)溫度降低了，得到PbAg合金含銀較高，特別是用真空感應(yīng)電爐之后，含銀更高，到達(dá)6570Ag。與此相應(yīng)，合金在后續(xù)處置中，產(chǎn)的氧化鉛減少，當(dāng)然送去復(fù)原熔煉的氧化鉛也就不多了。方法非白費(fèi)爾爐電熱法來(lái)弗赫爐霍博肯爐工作壓強(qiáng)常壓常壓真空真空作業(yè)方式間斷半連續(xù)間斷間斷工作溫度 /1200750800處理料量 /t46004560

12、1950+490Pb1950產(chǎn)合金 /t323030401120660含Ag /%410386570合金處理法灰吹灰吹灰吹灰吹產(chǎn)氧化鉛量 t/t料0.62230.5920.4610.1863.2.1.5 幾種方法的比較.19 鋼板或鐵件防腐，將其外表熱浸鍍上一層鋅。浸鍍過(guò)程中在鋅液里逐漸積累了一些鐵，產(chǎn)生鋅鐵渣，實(shí)踐上是Zn-Fe合金。由于含鐵而熔點(diǎn)升高，影響了鍍層的質(zhì)量。故將其取出，得到熱鍍鋅渣。3.2.2 熱鍍鋅渣的處置按蒸氣壓大小陳列，在800時(shí)為： Zn Pb In Ag Al Cu Ge Fe在真空蒸餾時(shí)，鋅優(yōu)先揮發(fā)。 鉛位置接近鋅，但蒸汽壓相差3至5個(gè)數(shù)量級(jí)。鉛只會(huì)有少量揮發(fā)，到蒸

13、餾后期，殘留物中含鉛量能夠上升約10倍，而揮發(fā)量又有所增大，故鉛的分別不會(huì)很徹底。.20 熱鍍鋅渣在90年之前國(guó)內(nèi)尚短少較適當(dāng)?shù)奶幹梅椒ǎ史稚⒌缴鐣?huì)上，作為鋅原料加工成化工產(chǎn)品，或其他用途。為妥善回收鋅渣，曾試過(guò)加劑法，也研討過(guò)真空蒸餾法，都末處理。 19891990年研制勝利的臥式真空爐，每爐裝料約420kg，作業(yè)溫度為800900，爐內(nèi)殘壓1.33106.67103Pa，經(jīng)12h蒸餾，產(chǎn)出金屬鋅和殘?jiān)?。鋅錠產(chǎn)率為原料的75%，鋅回收到金屬鋅錠的數(shù)量為7585，較多地穩(wěn)定在80以上，電能耗為約2.0kWh/kgZn，平均1.96。產(chǎn)渣率占原料量的1217。 元素ZnFePbCuAlSn原料

14、/%93.13.020.510.011.240.020產(chǎn)物/%99.890.0070.00050.120.00020.00170.005.21 由火法冶煉產(chǎn)出的粗鋅中不可防止地會(huì)含有少量的鐵，粗鋅精餾精煉時(shí)鐵就集中在一部分粗鋅中，加上其他高沸點(diǎn)雜質(zhì) (銅等) 構(gòu)成一層硬鋅、所以硬鋅是精餾粗鋅車(chē)間中必有的副產(chǎn)物。假設(shè)鋅礦中伴生稀散元素為鍺、銦， 硬鋅中就有鍺、銦 。某廠的硬鋅含0.38Ge，含銦為0.078。 顯然，合金形狀的硬鋅，前往豎罐或密閉鼓風(fēng)爐和礦一道處置是不適宜、不經(jīng)濟(jì)的，研討硬鋅的處置方法就顯得重要了。 經(jīng)過(guò)一系列探求性的研討任務(wù)，確定真空蒸餾法可以處置硬鋅，以回收鋅和富集鍺銦，有的

15、工廠用臥式真空爐處置這種料，效果很好。3.2.3 硬鋅處置.22.23 鍺在蒸餾殘?jiān)械暮侩S作業(yè)溫度升高而添加，鍺在此殘?jiān)懈患?，到達(dá)原料中含鍺的假設(shè)干倍，但同時(shí)鍺分布在殘?jiān)械牧坑兴鶞p少。假設(shè)取富集倍數(shù)為約7倍，渣含鍺可達(dá)約2，鍺在殘?jiān)谢厥?080，比較適當(dāng)。此時(shí)蒸餾溫度約為800，合金揮發(fā)率為9195，鋅錠的產(chǎn)率也會(huì)較高，殘?jiān)秀熞哺患?.96。 123.24 產(chǎn)出鋅錠中含鍺百分?jǐn)?shù)有隨溫度升高而添加的趨勢(shì)，但溫度升高，鍺的揮發(fā)也比較嚴(yán)重，已揮發(fā)的鍺未進(jìn)入鋅錠的量尚屬可觀，有能夠以GeO形狀揮發(fā)而分布在氧化物狀的冷凝物中，如鋅灰等。 鋅錠的產(chǎn)率為7582 (鋅錠量與原料量之比，所以鋅的

16、回收較好)。 半工業(yè)實(shí)驗(yàn)，每爐加硬鋅約420kg，爐內(nèi)殘壓1.331021.33103Pa，蒸餾溫度9001000，蒸餾時(shí)間約25h，產(chǎn)鋅錠約300kg，鋅錠含鍺0.030.07。產(chǎn)殘?jiān)?080kg，殘?jiān)N1.72，銦0.80.9，鍺富集約7倍。每爐電耗約1200kWh。.25 火法精煉鋅的工廠副產(chǎn)含鎘高的合金，即鋅鎘合金，其成分變化范圍很寬。含鎘由百分之幾到九十，含鋅為其他數(shù)量，其他雜質(zhì)很少。這樣一種合金，兩個(gè)元素都有較強(qiáng)的揮發(fā)性。無(wú)疑，用真空蒸餾分別是很適宜的。3.2.4 鋅鎘合金處置.26鋅和鎘的揮發(fā)性，其蒸氣壓與溫度的關(guān)系： 3.2.4 鋅鎘合金處置t/500600700800/Pa

17、1.81031.121044.741041.51104/Pa1.871021.551038.151033.091049.627.225.824.87闡明兩元素的蒸氣壓相差510倍，溫度高時(shí)差距減少。 .27 圖示氣相物含鎘Cd(g)，總是大于液相含鎘Cd(l)，液態(tài)物質(zhì)中含鎘較低時(shí)分別程度更大，在鎘含量高時(shí)如超越80Cd那么分別程度減弱。 圖3-12 Zn-Cd系Cd(g)%-Cd(l)%-t關(guān)系.28每次爐料30g，在430，13.340Pa，蒸餾15min，蒸餾出來(lái)的冷凝合金含Cd比原料有較大提高。 系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)對(duì)金屬揮發(fā)有明顯的影響，真空度降低使鎘的揮發(fā)量大為減少。 圖3-14 原料合金

18、含鎘量與冷凝合金成分的關(guān)系圖3-15 Zn-Cd合金蒸餾時(shí)殘壓與各元素?fù)]發(fā)量的關(guān)系.29圖3-16 Zn-Cd合金多級(jí)精餾兩組分在各級(jí)塔盤(pán)中的分布 進(jìn)展多級(jí)精餾，延續(xù)作業(yè)時(shí)，得到圖3-16，鎘往塔柱上方富集，而鋅在下方集中，分別都到達(dá)較高的成分，添加塔級(jí)數(shù)，能使兩端的金屬提高純度。作業(yè)溫度約700，塔柱中下部加料，真空度(11.33)103 Pa，延續(xù)作業(yè)。.30 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開(kāi)展，鋅錫合金的運(yùn)用領(lǐng)域也再擴(kuò)展。于是在國(guó)內(nèi)外很多地域和企業(yè)也累積了不少的廢棄鋅錫合金零部件和邊角廢料。所以回收這些合金，使之再生利用就引起了人們的關(guān)注。鋅錫合金采用昆明理工大學(xué)研制的臥式真空爐蒸餾后，使錫得以富集

19、五倍以上殘留在爐膛內(nèi)，從爐膛放料口放出。而使鋅被充分蒸餾揮發(fā)經(jīng)過(guò)冷凝室回收產(chǎn)出 2號(hào)鋅。使兩種金屬在不加任何熔劑的情況下利用金屬特有的物理性質(zhì)得到較徹底的分別和富集。使金屬得以再生和廣泛的利用。直接得到金屬錫和金屬鋅。3.2.5 鋅錫合金處置.31 目前利用真空蒸餾的方法富集錫和分別鋅的原料，主要來(lái)自國(guó)內(nèi)和國(guó)外的廢棄鋅錫合金的邊角廢料及鋅錫合金的廢棄零部件。由于收買(mǎi)的地域不同，其鋅錫合金的成份也有所不同?，F(xiàn)已處置過(guò)的鋅錫合金其錫含量的動(dòng)搖在1520%。鋅含量動(dòng)搖在80%85%。真空蒸餾分別鋅和富集錫是利用了鋅的沸點(diǎn)低907，而錫的沸點(diǎn)高2260這一特點(diǎn)。3.2.5.1 鋅錫合金真空蒸餾分別實(shí)際

20、.32鋅是一種易揮發(fā)的金屬，其飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系為： T/4004505005506006507008001.131015.251011.891025.791021.551033.731038.151033.10104 可見(jiàn)在 400 時(shí)鋅的蒸氣壓已到達(dá) 11.3Pa,700 時(shí)就到達(dá) 8.15103Pa 。實(shí)踐上在工業(yè)消費(fèi)中能使鋅揮發(fā)所需的真空度不用很高，溫度高時(shí)真空度還可以再低一些，實(shí)際證明真空度在 400300Pa 的范圍內(nèi)，只需控制好蒸餾溫度和蒸餾周期即時(shí)間，鋅己經(jīng)揮發(fā)得比較徹低了。.33.34 近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外不同的地域和企業(yè)經(jīng)過(guò)日積月累有不少的廢棄 Zn-Sn 合金邊角廢料和零部

21、件收買(mǎi)混雜在一同的物料，由于種類(lèi)每繁多，其成份動(dòng)搖也較大。 目前已處置過(guò)的廢舊鋅錫合金其主要成份是以鋅錫為主。其錫含量動(dòng)搖在15%20% ，鋅含量動(dòng)搖在75%85% ，這樣一些合金要把鋅和錫分別后，使鋅錫金屬分別得以再生利用。 利用專門(mén)改造后的臥式真空爐來(lái)處置Zn-Sn合金。使鋅以氣相形狀得以充分揮發(fā)后在冷凝室冷凝成液體形狀后儲(chǔ)存在儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)，待蒸餾過(guò)程終了后放出鋅產(chǎn)品。而錫那么以液體狀殘留在爐膛內(nèi)，由爐膛放料口放出粗錫，其中錫含量大于85%。勝利地實(shí)現(xiàn)了無(wú)廢水、無(wú)廢渣、無(wú)廢氣、無(wú)污染、無(wú)需任何熔劑就能使廢棄的鋅錫合金得到較好的分別，效果令人稱心，錫的直收率高達(dá)95以上。3.2.5.2 真空蒸餾分

22、別鋅富集錫的實(shí)際.35元素AsCaCdCuTePbSbZnSn成份%0.00090.00130.00150.00610.0210.0220.00019.6617.1787.782. 64表 3-12 殘留物粗錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 從表中可以看，殘留物錫中還含有部分鋅，要得到合格品牌錫還需求進(jìn)一步將殘留的鋅除掉。但保管這部份殘鋅有利于錫的直收率高，也有利于鋅的回收質(zhì)量較好。 .36元素PbCdFeCuSnAlAs(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%0.0030.00510.00520.000470.00050.00420.0001表 3-13 冷凝物鋅產(chǎn)品的成份 在整個(gè)蒸餾過(guò)程中，鋅一直是以氣體形狀被蒸發(fā)在冷凝室被冷凝成液體

23、形狀存儲(chǔ)在儲(chǔ)料倉(cāng)中。錫一直是以液體形狀殘留于爐膛內(nèi)不被蒸發(fā)。 假設(shè)蒸餾溫度控制得過(guò)高，蒸發(fā)速率大蒸餾周期可有所縮短。但蒸發(fā)出來(lái)的鋅的質(zhì)量會(huì)有降低，產(chǎn)量會(huì)增大。 假設(shè)蒸餾溫度控制較低，蒸發(fā)速率會(huì)減小，蒸餾周期會(huì)延伸，產(chǎn)出的鋅質(zhì)量較好，總產(chǎn)量會(huì)減小，錫的富集率低，殘鋅較多，錫直收率高。為了使鋅-錫得到充分的分別，產(chǎn)出較好質(zhì)量的鋅產(chǎn)品，又使錫得到充分的富集而不損失。所以在保證一定真空度的情況下控制最正確的蒸餾溫度就成了關(guān)鍵的要素了。從表中可以看出蒸餾出來(lái)的鋅產(chǎn)品已到達(dá)工業(yè)鋅 2以上。 .37 目前利用臥式真空爐處置過(guò)的鋅鎳合金，主要來(lái)源于國(guó)內(nèi)外鋅合金物件外表鍍鎳的另部件及邊角廢料，回收后經(jīng)重熔把部分

24、鋅己回收的片塊狀含鎳物料。這種物料還含有 5%30% 左右的鎳，鋅含量有 5060% ，將這部分鋅揮發(fā)回收，使鎳得到充分富集于渣中。然后再將殘留物渣中富集的鎳用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)展處置回收其中的鎳。碎塊片狀物料經(jīng)擠壓成方型塊狀入爐，經(jīng)過(guò)臥式真空爐進(jìn)展蒸餾使 9098%的鋅揮發(fā)，經(jīng)冷凝后回收金屬鋅，鎳富集在殘留物中。經(jīng)臥式爐真空爐蒸餾后分別效果顯著，有價(jià)金屬得到了再生利用。 3.2.6 鋅鎳合金處置.38 從鋅鎳的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)來(lái)看，鋅的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎳的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。鋅的熔點(diǎn)為 419.5，沸點(diǎn)為 911，而鎳的熔點(diǎn)為1455，沸點(diǎn)為2919。可見(jiàn)鋅到達(dá)沸點(diǎn)揮發(fā)的時(shí)候，鎳還是固體。 從相應(yīng)的蒸氣壓下

25、所對(duì)應(yīng)的溫度來(lái)看：鎳在1800時(shí)所對(duì)應(yīng)的蒸汽壓為133.3224Pa 而鋅在590時(shí)其對(duì)應(yīng)的蒸汽壓就可到達(dá)1333.224Pa就充分的闡明了鋅的蒸汽壓很大，而鎳的蒸汽壓很小，鋅在大量蒸發(fā)的時(shí)候鎳不會(huì)蒸發(fā)。 3.2.6.1 作業(yè)根本基理.39 將碎片狀的物料擠壓成方形大塊裝入臥式真空爐內(nèi)，裝料量在 2.5 噸左右。封好爐門(mén)抽真空，將溫度升到 1100，蒸餾 1216 個(gè)小時(shí)后，停真空泵充入惰性氣體。翻開(kāi)冷凝室出料口將鋅液放出。封好冷凝室出料口再翻開(kāi)蒸發(fā)室進(jìn)料口將固體殘留物扒出。鎳富集在殘留物固體渣中，再用其它方法回收殘留物中的鎳使之得以再生利用。鋅揮發(fā)得很徹底，冷凝鋅中含鎳小于 0.005 %。

26、鋅也得到充分的回收和利用。3.2.6.2 鋅鎳合金真空蒸餾的實(shí)際.40 在鋁的常規(guī)法消費(fèi)中耗電高達(dá)每噸鋁1400016000KWh， 一些國(guó)家研討用高爐煉鋁，得到鋁硅鐵合金，含有64A1，約33Si和約4Fe，如何分開(kāi)這些元素？曾研討過(guò)用鋅和用鉛，在一定溫度下溶解合金中的鋁，成為鋁-鉛合金和鋁-鋅合金。硅鐵不溶解殘留下來(lái)。鋁鉛或鋁鋅合金用真空蒸餾法將鋁分開(kāi)。這種分別鋁的方法是可行的，實(shí)驗(yàn)曾經(jīng)到達(dá)較可觀的程度。 用真空法處置Al-Zn合金是行之有效的。處置這樣一些合金的設(shè)備，可用感應(yīng)真空爐。但規(guī)模不同或受投資限制時(shí)，那么設(shè)計(jì)運(yùn)用其它類(lèi)型的真空爐也是可行的。 3.2.7 鋅鋁合金處置.41 早期，

27、鉛銀礦的冶煉產(chǎn)品，都用“灰吹(氧化) 法將全部鉛氧化，殘留下銀，過(guò)程中原料合金中的鉛8090的部分被氧化成渣。得到粗銀之后，渣再經(jīng)復(fù)原熔煉成鉛。以后，加鋅除銀法出現(xiàn)，免去了大量鉛氧化。只由銀鋅殼中提取銀。如上所述，銀鋅殼處置后得到Pb-Ag合金。再經(jīng)“灰吹氧化，使其中的鉛氧化，產(chǎn)出較少的氧化鉛。 真空冶金方法的開(kāi)展，出現(xiàn)了真空蒸餾鉛銀合金，使鉛蒸發(fā)出來(lái)，產(chǎn)出粗鉛和粗銀。近年來(lái)粗鉛真空精煉法已開(kāi)場(chǎng)用于消費(fèi)中，可由鉛中分別出以銀為主的殘留合金，由此合金提銀，流程簡(jiǎn)單。所以，某些地域，當(dāng)所產(chǎn)粗鉛中含銀、金稍多時(shí)都情愿用真空法處置。以使在投資少，本錢(qián)低的情況下獲得銀。 3.3 鉛銀合金的處置.42表3

28、-14 純物質(zhì)的蒸氣壓及其比值t/7008009001000110012003.0510-46.73610-38.6710-27.4710-14.672.2661018.5110-17.224.221011.861026.551021.91033.510-49.3210-42.05610-34.02610-37.1410-31.1710-2由上表可見(jiàn)，銀的蒸氣壓比鉛的小，相差10210-4倍。 3.3.1 真空蒸餾鉛銀合金的根本規(guī)律.43Pb-Ag系的(Ag)氣-(Ag)液之間的關(guān)系，如圖3-18 故鉛-銀合金蒸餾時(shí)，合金含銀 5 %82時(shí)，所得到的氣相冷凝物中的含銀量為0.1%0.7 (12

29、00時(shí))，2.1l0-2 3.2510-3 (在700時(shí))，具有明顯的差別。 圖 3-18 Pb-Ag系的(Ag%)氣-(Ag%)液-t 在(Ag)液為582之間，一定溫度下氣相中(Ag)氣在1個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)變化。(Ag)液比(Ag)氣大，還受溫度影響而有明顯的不同。700與1200同樣的液相，而所得的氣相可以相差1.5個(gè)數(shù)量級(jí)。.44在含銀少的鉛-銀合金 (10Ag)，蒸餾的結(jié)果并繪成圖 3-19 當(dāng)粗鉛含1Ag (即10000gt) 時(shí)，蒸餾溫度升高 (由700升到1200)，氣相冷凝物 (純鉛) 含銀也有所升高 (由7.1110-4升至2.3710-2)。低溫 (700) 時(shí)到達(dá)g/t級(jí)，

30、高溫 (1200) 為約100gt級(jí)。粗鉛含銀假設(shè)為0.01 (約100g/t級(jí))，那么氣相冷凝物中含銀相應(yīng)降低2個(gè)數(shù)量級(jí)。 由于金的沸點(diǎn)更高 (2966)，在分別鉛銀的蒸餾溫度下蒸氣壓很微(1100、1.9510-3Pa)，而不揮發(fā)，進(jìn)入粗銀中，下一步精煉銀時(shí)回收。 圖 3-19 Pb-Ag系低銀范圍的(Ag%)液-(Ag%)氣.45 元素 Ag Pb Cu % 3.38 94.42 0.049 在殘壓為13.36.67Pa，測(cè)定了溫度和時(shí)間對(duì)蒸餾效果的影響結(jié)果示于圖蒸餾的溫度和時(shí)間有重要的作用。溫度要在900以上才干使殘留合金合銀到達(dá)約90，在850那么延伸蒸餾時(shí)間也達(dá)不到這種結(jié)果。 3.

31、3.2 真空蒸餾鉛銀合金的實(shí)際圖3-20 蒸餾溫度和時(shí)間與合金含銀的關(guān)系曲線(殘壓13.336.77Pa) 結(jié)果闡明，含銀僅3.38的合金經(jīng)過(guò)蒸餾，可以得到含銀約為95的粗銀，同時(shí)得到的冷凝鉛含銀為0.50.25銀和鉛的總回收率在99以上。.46 鉛銻合金在消費(fèi)中經(jīng)常出現(xiàn)。脆硫鉛銻礦Pb4FeSb6S14的火法冶煉，產(chǎn)出粗合金(Pb63%，Sb31.7%等)，再處置粗合金產(chǎn)出粗鉛 (Pb81.2，Sbl4，Ag0.59) 和高鉛銻 (Sb86%90%，Pb6)，都是鉛銻合金。3.4 鉛銻合金的分別Pb4FeSb6S14沸騰爐燒結(jié)鼓風(fēng)爐鉛銻合金Pb63%，Sb31.7%SO2鉛銻合金反射爐吹煉反

32、射爐吹煉銻氧粉銻氧粉底鉛 Pb80% 底鉛 Pb80% .47 鉛和銻純物質(zhì)的蒸氣壓與溫度的關(guān)系是：溫度為227630.5 (銻的熔點(diǎn)) 時(shí)： 溫度在630.5至銻的沸點(diǎn)： 鉛在327至鉛的沸點(diǎn)： 3.4.1 鉛銻合金的揮發(fā)性.48 圖示銻的蒸氣壓在熔點(diǎn)前后有明顯的變化，而鉛在一樣的溫度范圍內(nèi)沒(méi)有相變，圖中為直線。 鉛的蒸氣壓比銻的小，差距在低溫時(shí)大些， 與溫度的關(guān)系如圖。可見(jiàn)其比值在銻的熔點(diǎn)處有極大值，溫度低于或高于此點(diǎn)，都會(huì)下降。.49 可見(jiàn)，液相中Pb液總比氣相中的要高，高的程度受溫度影響。溫度上升，高的程度減小。但Pb液總是大干Pb%氣的。 .50 然而，運(yùn)用蒸餾法得到結(jié)果，如圖。 闡

33、明了這種關(guān)系，曲線與對(duì)角線(Sb氣Sb液)相交于c點(diǎn)在c點(diǎn)左側(cè)有：Sb氣Sb液在c點(diǎn)右側(cè)有：Sb氣Sb液在c點(diǎn)上為： Sb氣=Sb液這種關(guān)系已為許多的實(shí)驗(yàn)所證明。 Sb：26.44%.51 圖為溫度對(duì)Sb的影響。如下圖溫度對(duì)c點(diǎn)的位置有影響。 溫度升高，c點(diǎn)移向右邊，即共沸點(diǎn)移向合金含銻更高的一方。故實(shí)際中，蒸餾溫度升高，合金中銻與鉛的分別程度降低了。在國(guó)內(nèi)外某些開(kāi)場(chǎng)研討真空蒸餾Pb-Sb合金時(shí)因溫度選擇過(guò)高，合金全部揮發(fā)。 c點(diǎn)左側(cè)的結(jié)果闡明以鉛為基含少量銻的合金，蒸餾時(shí)，揮發(fā)物含鉛更高，銻富集在殘留合金中。 c點(diǎn)也闡明真空蒸餾Pb-Sb合金時(shí)殘留物只能是c點(diǎn)附近的合金，而不能越過(guò)c點(diǎn)，即不

34、能將全部合金都別分開(kāi)。 .52 一次蒸餾不能把冷凝合金中的鉛含量降得很低。假設(shè)要求銻產(chǎn)品中含鉛較低時(shí)必需進(jìn)展多級(jí)蒸餾。應(yīng)采用閉式多級(jí)蒸餾，使銻蒸氣得到提純。 高鉛銻(約10Pb，約90Sb)多級(jí)閉式塔真空蒸餾擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，得到圖示結(jié)果。圖中的斜線區(qū)為多次實(shí)驗(yàn)的成分范圍，(a)為各級(jí)物料含銻量，(b)為含鉛量，圖示銻向上被提純，鉛在下面富集。 在塔柱上方，物料含銻提高到約99，含鉛小于1。在塔柱下端，合金含銻量降低到約30，含鉛量提高到約60。 3.4.2 Pb-Sb合金蒸餾的實(shí)際 .53 各種工廠有一些廢黃銅，用真空蒸餾法處置，可以得到一些金屬鋅和黑銅，而優(yōu)于其他方法。銅的真空精煉也得到日愈注重。

35、溫度6007008009001000110012001.511038.061033.111049.241042.291055.091059.881055.9510-95.2410-72.2310-54.4110-46.5710-36.010-24.6710-12.5410111.5410101.391092.081083.571078.51062.1105表318 鋅和銅的純物質(zhì)的蒸氣壓之比對(duì)值 由6001200， 由1011降到2.1106，但仍有百萬(wàn)倍。 3.5 黃雜銅及銅的真空處置3.5.1 銅中各成分的揮發(fā)性 .54 黃銅的熔點(diǎn)與含鋅量有關(guān)，30Zn時(shí)約為950，鋅再減少，物料熔點(diǎn)上升

36、，直至純銅的1083。在此溫度范圍內(nèi)PZn為約105Pa，已是很大的數(shù)值 (約1個(gè)大氣壓)。分別系數(shù)Zn為4.99l05至1.52108，故黃銅中的銅鋅蒸餾分別能夠性很大。 Cu-Zn系原子間作用力由形狀圖闡明是較強(qiáng)的，生成幾種固溶體。 Cu-Zn分別.55 為防止鋅蒸發(fā)過(guò)快，發(fā)生噴濺，有兩種措施： 一種是控制較低溫度 (800900)，黃銅堅(jiān)持固態(tài)，使鋅由黃銅的外表?yè)]發(fā)。但是，此時(shí)因固體黃銅內(nèi)部的鋅，不易分散到外表，應(yīng)使黃銅料的顆粒小一些，厚度小于2mm，那么鋅可揮發(fā)較好，最后的銅含鋅在1以下。 二是在較高的溫度 (11001200)，黃銅在液態(tài)，使鋅揮發(fā)。此時(shí)因溫度高，鋅的蒸氣壓大，揮發(fā)快

37、，產(chǎn)生鋅蒸氣較多，易于發(fā)生金屬料液噴濺。故控制爐內(nèi)殘壓較高，不低于2.67104Pa。隨著鋅揮發(fā)過(guò)程進(jìn)展，銅中含鋅減少，當(dāng)小于10Zn，鋅的蒸氣壓下降，爐內(nèi)的殘壓也就降低。最后溫度到達(dá)1200，鋅揮發(fā)將盡，銅仍揮發(fā)很少。.56 銅中含有鉛和鉍能較好揮發(fā)，在10.1Pa，1300下蒸餾10min，銅的含鉍量由0.49降到0.003%，按蒸餾時(shí)間，含鉍量變化如下： 處置時(shí)間(min) 0 5 6 10 銅中含鉍(%) 0.49 0.081 0.003 0.003 各物質(zhì)的沸點(diǎn)/ ： Cu Pb Sb Ag 2563 1750 1587 2163粗銅的真空精煉 .57 銅中的鉛在真空下，1200的溫

38、度時(shí)揮發(fā)情況為： 處置時(shí)間(min) 0 5 10 15 銅含鉛量() 0.79 0.032 0.016 - 0.49 0.025 0.025 0.003 可見(jiàn)，在10.1Pa，1200蒸餾1015min，銅中的含鉛量可以由千分之幾，降低到十萬(wàn)分之幾。 銅中假設(shè)含銀，在一樣的真空度和1300的條件下銀能部分蒸發(fā)，蒸餾時(shí)，物料攪拌較弱時(shí)銀可蒸發(fā)到11%，加強(qiáng)攪拌，可以蒸發(fā)到40%。.58 一些黃雜銅真空蒸餾得到表319的結(jié)果。原料組成溫度/殘壓/Pa時(shí)間/min蒸餾殘?jiān)麮uZnPbSnCuZnPbSn69.230.8-120039.9918099.40.4-79.516.20.50.2120039.9960950.20.3-82.914.02.00.2115039.9918095.50.30.80.36040-1200666.5-0.250.5-1150199.95-0.7-110013.33300-1.17-23.62.11.2412001333