根據(jù)真空冶金原理,以選擇性分離銀銻為目的,采用真空蒸餾法研究含銀鉛銻多元合金在真空(5～25 Pa)的條件下蒸餾過程中Sb的蒸發(fā)行為,考察蒸餾溫度、蒸餾時間、多元合金中其它組元對銻蒸發(fā)的影響;并測定了不同溫度下Sb元素的蒸發(fā)速率。實驗結果表明:隨著蒸餾溫度的升高及恒溫時間的延長,Sb的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。X射線衍射分析表明,蒸發(fā)物中銻為元素Sb,殘留物中Cu與Sb形成化合物Cu2Sb及Cu10Sb3,Ag與Sb生成Ag3Sb,阻礙部分Sb的徹底蒸發(fā)。結合Sb元素的蒸發(fā)機制,根據(jù)實驗結果計算得出Sb元素的蒸發(fā)速率為15.169～18.066 g·cm-2·h-1。

　　鉛陽極泥是提取貴金屬和綜合回收Sb, Pb 等有價金屬的重要原料, 脆硫鉛銻礦在冶煉過程中得到的粗鉛經電解精煉后產出的陽極泥是典型的高銻低銀類鉛陽極泥[1-3] 。由于脆硫鉛銻礦中含Sb, Bi,As, Cu, Ag, Au 等電性比Pb正的金屬元素, 導致底鉛電解精煉過程中所產出的陽極泥的成分較為復雜。

　　為了綜合回收Ag, Sb 等有價金屬, 目前工業(yè)上對該類陽極泥普遍采用反射爐熔煉))) 吹煉成貴鉛)))分銀爐灰吹分離得高銀合金板))) 電解精煉得精銀的火法工藝進行處理[4-5] 。此法對原料適應性廣,處理能力大, 但銀回收率低, 能耗高, 環(huán)境污染嚴重。

隨著現(xiàn)代冶金對資源綜合利用和環(huán)保要求的提高,許多研究者開始尋求新的濕法處理方法[6]。文獻[7]提出低溫空氣預氧化、氯化浸出、亞硫酸鈉浸銀))) 甲醛還原提銀、浸出液水解制取立方銻白工藝,綜合回收伴生金屬, 雖然各金屬的回收率高, 但采用氯化水解工藝制備銻白過程中排放大量的廢酸廢水, 回收處理困難, 若采用石灰石中和后直接排放則進一步形成新的環(huán)境污染源。文獻[8]采用控電氯化浸出)))連續(xù)蒸餾法處理高銻低銀類鉛陽極泥制備SbCl3。文獻[9]采用控電氯化浸出)))低壓連續(xù)蒸餾)))氧化結晶法處理高銻低銀類陽極泥制備SbCl5。他們均主要考慮陽極泥中銻的回收利用, 而對于銀的富集回收未見詳細報道。真空冶金作為冶金領域的新技術, 與傳統(tǒng)冶金方法相比具有金屬回收率高、資源和能耗消耗少、無廢水廢氣產生、工藝流程簡單等優(yōu)勢, 廣泛應用于合金的分離、金屬熱還原、二次資源回收、廢棄物熱解等領域[10-15] 。為此, 本文作者以選擇性分離Ag, Sb 為目的, 采用真空蒸餾法處理高銻低銀鉛陽極泥經預處理脫水后所得的含銀鉛銻多元合金, 通過一次真空蒸餾將物料中的絕大部分Sb, Bi, As,Pb 揮發(fā)冷凝, 使得貴金屬Ag 殘留并得到最大程度的富集, 從而可提高各金屬的綜合回收率。本文在真空(5~ 25 Pa) 條件下研究蒸餾溫度、蒸餾時間、多元合金中其它組元對主成分Sb 的蒸發(fā)行為的影響, 為高銻低銀類鉛陽極泥的真空冶金提供理論依據(jù)和實驗基礎數(shù)據(jù)。

實驗原料

　　實驗原料為中國廣西某銻冶煉廠產出的高銻鉛陽極泥進預氧化脫水后所得含銀鉛銻多元合金, 該多元合金的金屬組元質量百分含量列于表1。

表1 含銀鉛銻多元合金的化學成分

實驗設備及研究方法

　　實驗在文獻[16] 所示的HZSL-18型立式真空蒸餾爐中進行, 該真空蒸餾爐由真空室、電阻爐、揮發(fā)物冷凝系統(tǒng)、控溫測溫系統(tǒng)、真空獲得與測量系統(tǒng)五個部分組成, 真空室外通冷卻水, 電阻爐發(fā)熱體由石墨制成。

　　實驗時準確稱量合金原料, 將合金原料裝入坩堝, 而后將坩堝放入電阻爐加熱區(qū)內, 密封好后, 開啟冷卻水, 對蒸餾系統(tǒng)抽真空, 當系統(tǒng)壓力到達5~25 Pa 后, 開啟加熱電源, 調整功率對電阻爐進行升溫, 達到預定溫度后恒溫一段時間, 關閉加熱電源并繼續(xù)通冷卻水降溫, 等爐內溫度降至室溫后對真空室放氣, 取出冷凝物和殘留物, 稱量, 化驗。各元素的含量采用火焰原子吸收光譜法結合化學滴定的方法測定。采用Rigaku D/ max- 3B 型X 射線衍射(XRD) 儀分析揮發(fā)物及蒸餾后殘留物的物相, 掃描區(qū)間為10b~ 90b。

結論

　　(1) 通過對含銀鉛銻合金各組元蒸氣壓的熱力學研究: 通過真空蒸餾法使合金中Ag 與Sb 等賤金屬分離富集Ag 在理論上可行。與傳統(tǒng)處理方法相比, 具有流程短、清潔環(huán)保等優(yōu)點。

　　(2) Sb在蒸發(fā)過程中的主要限制性環(huán)節(jié)為Sb 原子由液相通過液相邊界層向合金液/氣相界面的擴散;Sb的蒸發(fā)速率隨溫度升高而增大, 當溫度為1133~ 1373 K時, Sb的蒸發(fā)速率為151169~ 181066 g#cm- 2#h- 1。

　　(3) Sb的蒸發(fā)除受殘留合金液中Ag, Cu 與Sb之間的相互作用外, 還受蒸餾溫度和恒溫時間的影響; 且隨著蒸餾溫度的升高和恒溫時間的延長, Sb的揮發(fā)率增大。

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