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(guò)程中Sb的蒸發(fā)行為,考察蒸餾溫度、蒸餾時(shí)間、多元合金中其它組元對(duì)銻蒸發(fā)的影響;并測(cè)定了不同溫度下Sb元素的蒸發(fā)速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著蒸餾溫度的升高及恒溫時(shí)間的延長(zhǎng),Sb的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。X射線(xiàn)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(jié)合Sb元素的蒸發(fā)機(jī)制,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出Sb元素的蒸發(fā)速率為15.169～18.066 g·cm-2·h-1。

　　鉛陽(yáng)極泥是提取貴金屬和綜合回收Sb, Pb 等有價(jià)金屬的重要原料, 脆硫鉛銻礦在冶煉過(guò)程中得到的粗鉛經(jīng)電解精煉后產(chǎn)出的陽(yáng)極泥是典型的高銻低銀類(lèi)鉛陽(yáng)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(dǎo)致底鉛電解精煉過(guò)程中所產(chǎn)出的陽(yáng)極泥的成分較為復(fù)雜。

　　為了綜合回收Ag, Sb 等有價(jià)金屬, 目前工業(yè)上對(duì)該類(lèi)陽(yáng)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(jìn)行處理[4-5] 。此法對(duì)原料適應(yīng)性廣,處理能力大, 但銀回收率低, 能耗高, 環(huán)境污染嚴(yán)重。

隨著現(xiàn)代冶金對(duì)資源綜合利用和環(huán)保要求的提高,許多研究者開(kāi)始尋求新的濕法處理方法[6]。文獻(xiàn)[7]提出低溫空氣預(yù)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(guò)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(jìn)一步形成新的環(huán)境污染源。文獻(xiàn)[8]采用控電氯化浸出)))連續(xù)蒸餾法處理高銻低銀類(lèi)鉛陽(yáng)極泥制備SbCl3。文獻(xiàn)[9]采用控電氯化浸出)))低壓連續(xù)蒸餾)))氧化結(jié)晶法處理高銻低銀類(lèi)陽(yáng)極泥制備SbCl5。他們均主要考慮陽(yáng)極泥中銻的回收利用, 而對(duì)于銀的富集回收未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。真空冶金作為冶金領(lǐng)域的新技術(shù), 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(wú)廢水廢氣產(chǎn)生、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì), 廣泛應(yīng)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(lǐng)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(yáng)極泥經(jīng)預(yù)處理脫水后所得的含銀鉛銻多元合金, 通過(guò)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(shí)間、多元合金中其它組元對(duì)主成分Sb 的蒸發(fā)行為的影響, 為高銻低銀類(lèi)鉛陽(yáng)極泥的真空冶金提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)原料

　　實(shí)驗(yàn)原料為中國(guó)廣西某銻冶煉廠產(chǎn)出的高銻鉛陽(yáng)極泥進(jìn)預(yù)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(zhì)量百分含量列于表1。

表1 含銀鉛銻多元合金的化學(xué)成分

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及研究方法

　　實(shí)驗(yàn)在文獻(xiàn)[16] 所示的HZSL-18型立式真空蒸餾爐中進(jìn)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(cè)溫系統(tǒng)、真空獲得與測(cè)量系統(tǒng)五個(gè)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(shí)驗(yàn)時(shí)準(zhǔn)確稱(chēng)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(nèi), 密封好后, 開(kāi)啟冷卻水, 對(duì)蒸餾系統(tǒng)抽真空, 當(dāng)系統(tǒng)壓力到達(dá)5~25 Pa 后, 開(kāi)啟加熱電源, 調(diào)整功率對(duì)電阻爐進(jìn)行升溫, 達(dá)到預(yù)定溫度后恒溫一段時(shí)間, 關(guān)閉加熱電源并繼續(xù)通冷卻水降溫, 等爐內(nèi)溫度降至室溫后對(duì)真空室放氣, 取出冷凝物和殘留物, 稱(chēng)量, 化驗(yàn)。各元素的含量采用火焰原子吸收光譜法結(jié)合化學(xué)滴定的方法測(cè)定。采用Rigaku D/ max- 3B 型X 射線(xiàn)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(jié)論

　　(1) 通過(guò)對(duì)含銀鉛銻合金各組元蒸氣壓的熱力學(xué)研究: 通過(guò)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(diǎn)。

　　(2) Sb在蒸發(fā)過(guò)程中的主要限制性環(huán)節(jié)為Sb 原子由液相通過(guò)液相邊界層向合金液/氣相界面的擴(kuò)散;Sb的蒸發(fā)速率隨溫度升高而增大, 當(dāng)溫度為1133~ 1373 K時(shí), 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(shí)間的影響; 且隨著蒸餾溫度的升高和恒溫時(shí)間的延長(zhǎng), Sb的揮發(fā)率增大。

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