XXXX第三章有色合金中間產(chǎn)品的真空蒸餾分離.ppt

第三章有色合金中間產(chǎn)品的真空蒸餾分離,3.1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)，熱鍍鋅車間有鋅渣(Zn-Fe合金)等等，種類多，成分各異。這些合金當(dāng)然應(yīng)當(dāng)進一步處理、以回收其中金屬，使之變?yōu)樯鐣闲枰漠a(chǎn)品。另外，也還有一些再生金屬物料，包括一些工廠生產(chǎn)的邊角廢料。如廢蓄電池的鉛、鋁、鎂合金車屑，廢鋅料、廢黃銅料等等。品種和數(shù)量都很可觀，需要妥善處理。真空冶金方法對這些物料中大部分處理起來頗為有效，許多合金都研究過，有一些巳用于生產(chǎn)。,合金往往其組分的含量都在兩位數(shù)的百分數(shù)。在作揮發(fā)物的理論計算時，每一個組分的活度系數(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)，對合金就要考慮全組成范圍的i值，即考慮i-xi的關(guān)系。所用的設(shè)備，也會因為各種合金的性質(zhì)，各種組分的特點需要在設(shè)備結(jié)構(gòu)上有差異。,3.2鋅基合金的真空蒸餾處理,鋅基合金的真空蒸餾處理,現(xiàn)行銀鋅殼處理流程,真空法處理銀鋅殼流程,3.2.1銀鋅殼的處理迄今為止，世界各國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(達到幾gt)然后由銀鋅殼中回收銀及金。,其中三種元素的沸點和熔點有較大的差別：,3.2.1.1銀鋅殼真空蒸餾的基本規(guī)律,三者的熔點以銀的最高，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)合能力較弱，而ZnAg系形成若干種固溶體，顯示其結(jié)合力較強。因此，三者構(gòu)成的三元系合金容易分層。,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。故一般間斷作業(yè)產(chǎn)出的銀鋅殼因分層而成分很不均勻，局部富集某種元素的狀況甚為嚴重，取樣分析的成分難以準確。,各工廠所產(chǎn)銀鋅殼如表3-1，它們的成分變動很大。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。,分別計算三種純物質(zhì)的飽和蒸氣壓,在相同溫度下，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。,這個三元系缺少i的數(shù)據(jù)，而不能用預(yù)算的辦法來估計它在真空蒸餾時的變化?？紤]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系研究其氣相成分。Zn-Ag系和Zn-Pb系估算表明，Ag-Zn-Pb合金蒸餾時，Zn優(yōu)先揮發(fā)，直到合金中Zn揮發(fā)降至0.01，氣相中也只有Ag1.6810-5和Pb3.3810-2，絕大多數(shù)仍然是鋅。因此，銀鋅殼真空蒸餾，首先得到的產(chǎn)物是鋅和鉛銀合金。,有報導(dǎo)真空蒸餾銀鋅殼(45.45Zn、33.79Pb、9.45Ag、2.0Cu)時殘留合金成分與蒸餾時間的關(guān)系如圖3-4。表明鋅優(yōu)先揮發(fā)。在開始的l3h中揮發(fā)最快，由每小時揮發(fā)6kg下降到約200g，以后的幾小時中僅有微小的降低。其中的鉛則以近乎等速度(單位時間的減重)減少，每小時減少約420g，銀的數(shù)量幾乎不變。,圖3-4銀鋅殼蒸餾的時間與成分的關(guān)系加料：12000g，溫度：900，殘壓：2.263.33Pa,在較高溫度(950)下處理銀鋅殼(63.7Zn、8.6Pb，26.85Ag，0.7Fe)，圖3-5的結(jié)果。3h可將鋅基本揮發(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，它的熔點也應(yīng)該相應(yīng)地升高至銀的熔點附近。,圖3-5銀鋅殼No.2蒸餾加料：8854g，溫度：950，殘壓：2.264.27Pa,上述情況說明，銀鋅殼中蒸出鋅可以優(yōu)先完成，而鉛的揮發(fā)較慢，而且需要950以上的溫度，才能較快而徹底地辦到。在鉛相當(dāng)完全地揮發(fā)的條件下，銀揮發(fā)很少。這些就是現(xiàn)在仍保持著先蒸鋅，然后再蒸鉛?；虻诙交掖凳广U氧化的原因。,有一種爐子稱為來弗赫爐(LeferrerFurnace)，在1952年開始試驗，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、比利時、西班牙、英國等地。在此爐使用之前，鉛廠用常壓罐子蒸餾。1899年霍夫曼的“鉛冶金”術(shù)中已有詳細的介紹，稱為非白費爾爐(FaberduFaurFurnace)，為一種燒油加熱的爐子，內(nèi)放個罐子，罐內(nèi)裝料，在爐子外面有一個冷凝器，罐內(nèi)溫度可達10001100，冷凝器內(nèi)達450500，可使銀鋅殼中的鋅回收6580，這種爐子一直用到現(xiàn)在，現(xiàn)在的爐子機械化較高，規(guī)模較大。當(dāng)真空電阻爐成功應(yīng)用之后，得到逐步推廣，常壓罐子蒸餾爐被替代。,3.2.1.2真空電阻爐處理銀鋅殼,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)過可以密封的爐門加到爐內(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，則停爐開口放出鉛銀合金，冷凝器也開口，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，能量總消耗為每噸料800850kwh(或1500kWht，Zn)，處理量2td。金屬損失：銀1.3，鋅10。,前蘇聯(lián)發(fā)表研究過的電阻真空爐(1960年)，在齊姆金斯克煉鉛廠作半工業(yè)試驗。爐內(nèi)用鎳鉻電阻條加熱蒸發(fā)室。以兩臺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，處理的原料成分是：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工作，日處理2.7t料。,3.2.1.3前蘇聯(lián)電阻真空爐處理銀鋅殼的半工業(yè)試驗,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。工作時，爐內(nèi)的殘壓約為1kPa。一次裝料3.5t銀鋅殼，此料為高品位的合金，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，加快了蒸發(fā)速度。,3.2.1.4真空感應(yīng)電爐處理銀鋅殼,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，達到6570Ag。與此相應(yīng)，合金在后續(xù)處理中，產(chǎn)的氧化鉛減少，當(dāng)然送去還原熔煉的氧化鉛也就不多了。,3.2.1.5幾種方法的比較,鋼板或鐵件防腐，將其表面熱浸鍍上一層鋅。浸鍍過程中在鋅液里逐漸積累了一些鐵，產(chǎn)生鋅鐵渣，實際上是Zn-Fe合金。由于含鐵而熔點升高，影響了鍍層的質(zhì)量。故將其取出，得到熱鍍鋅渣。,3.2.2熱鍍鋅渣的處理,按蒸氣壓大小排列，在800時為：ZnPbInAgAlCuGeFe在真空蒸餾時，鋅優(yōu)先揮發(fā)。鉛位置靠近鋅，但蒸汽壓相差3至5個數(shù)量級。鉛只會有少量揮發(fā)，到蒸餾后期，殘留物中含鉛量可能上升約10倍，而揮發(fā)量又有所增大，故鉛的分離不會很徹底。,熱鍍鋅渣在90年之前國內(nèi)尚缺少較適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ史稚⒌缴鐣?，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，曾試過加劑法，也研究過真空蒸餾法，都末解決。19891990年研制成功的臥式真空爐，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)出金屬鋅和殘渣。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。,由火法冶煉產(chǎn)出的粗鋅中不可避免地會含有少量的鐵，粗鋅精餾精煉時鐵就集中在一部分粗鋅中，加上其他高沸點雜質(zhì)(銅等)形成一層硬鋅、所以硬鋅是精餾粗鋅車間中必有的副產(chǎn)物。若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，合金狀態(tài)的硬鋅，返回豎罐或密閉鼓風(fēng)爐和礦一道處理是不合適、不經(jīng)濟的，研究硬鋅的處理方法就顯得重要了。經(jīng)過一系列探索性的研究工作，確定真空蒸餾法可以處理硬鋅，以回收鋅和富集鍺銦，有的工廠用臥式真空爐處理這種料，效果很好。,3.2.3硬鋅處理,鍺在蒸餾殘渣中的含量隨作業(yè)溫度升高而增加，鍺在此殘渣中富集，達到原料中含鍺的若干倍，但同時鍺分布在殘渣中的量有所減少。若取富集倍數(shù)為約7倍，渣含鍺可達約2，鍺在殘渣中回收7080，比較適當(dāng)。此時蒸餾溫度約為800，合金揮發(fā)率為9195，鋅錠的產(chǎn)率也會較高，殘渣中銦也富集到0.96。,1,2,3,產(chǎn)出鋅錠中含鍺百分數(shù)有隨溫度升高而增加的趨勢，但溫度升高，鍺的揮發(fā)也比較嚴重，已揮發(fā)的鍺未進入鋅錠的量尚屬可觀，有可能以GeO狀態(tài)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，所以鋅的回收較好)。,半工業(yè)試驗，每爐加硬鋅約420kg，爐內(nèi)殘壓1.331021.33103Pa，蒸餾溫度9001000，蒸餾時間約25h，產(chǎn)鋅錠約300kg，鋅錠含鍺0.030.07。產(chǎn)殘渣6080kg，殘渣含鍺1.72，銦0.80.9，鍺富集約7倍。每爐電耗約1200kWh。,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，含鋅為其余數(shù)量，其他雜質(zhì)很少。這樣一種合金，兩個元素都有較強的揮發(fā)性。無疑，用真空蒸餾分離是很適宜的。,3.2.4鋅鎘合金處理,鋅和鎘的揮發(fā)性，其蒸氣壓與溫度的關(guān)系：,3.2.4鋅鎘合金處理,表明兩元素的蒸氣壓相差510倍，溫度高時差距減少。,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)中含鎘較低時分離程度更大，在鎘含量高時如超過80Cd則分離程度減弱。,圖3-12Zn-Cd系Cd(g)%-Cd(l)%-t關(guān)系,每次爐料30g，在430，13.340Pa，蒸餾15min，蒸餾出來的冷凝合金含Cd比原料有較大提高。,系統(tǒng)內(nèi)的壓強對金屬揮發(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原料合金含鎘量與冷凝合金成分的關(guān)系,圖3-15Zn-Cd合金蒸餾時殘壓與各元素揮發(fā)量的關(guān)系,圖3-16Zn-Cd合金多級精餾兩組分在各級塔盤中的分布,進行多級精餾，連續(xù)作業(yè)時，得到圖3-16，鎘往塔柱上方富集，而鋅在下方集中，分別都達到較高的成分，增加塔級數(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)103Pa，連續(xù)作業(yè)。,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鋅錫合金的應(yīng)用領(lǐng)域也再擴展。于是在國內(nèi)外很多地區(qū)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)通過冷凝室回收產(chǎn)出2號鋅。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)得到較徹底的分離和富集。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鋅錫合金處理,目前利用真空蒸餾的方法富集錫和分離鋅的原料，主要來自國內(nèi)和國外的廢棄鋅錫合金的邊角廢料及鋅錫合金的廢棄零部件。由于收購的地區(qū)不同，其鋅錫合金的成份也有所不同。現(xiàn)已處理過的鋅錫合金其錫含量的波動在1520%。鋅含量波動在80%85%。真空蒸餾分離鋅和富集錫是利用了鋅的沸點低（907），而錫的沸點高（2260）這一特點。,3.2.5.1鋅錫合金真空蒸餾分離理論,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：,可見在400時鋅的蒸氣壓已達到11.3Pa,700時就達到8.15103Pa。實際上在工業(yè)生產(chǎn)中能使鋅揮發(fā)所需的真空度不必很高，溫度高時真空度還可以再低一些，實踐證明真空度在400300Pa的范圍內(nèi)，只要控制好蒸餾溫度和蒸餾周期（即時間），鋅己經(jīng)揮發(fā)得比較徹低了。,近年來在國內(nèi)外不同的地區(qū)和企業(yè)經(jīng)過日積月累有不少的廢棄Zn-Sn合金邊角廢料和零部件收購混雜在一起的物料，由于品種每繁多，其成份波動也較大。目前已處理過的廢舊鋅錫合金其主要成份是以鋅錫為主。其錫含量波動在15%20%，鋅含量波動在75%85%，這樣一些合金要把鋅和錫分離后，使鋅錫金屬分別得以再生利用。利用專門改造后的臥式真空爐來處理Zn-Sn合金。使鋅以氣相形態(tài)得以充分揮發(fā)后在冷凝室冷凝成液體狀態(tài)后儲存在儲倉內(nèi)，待蒸餾過程結(jié)束后放出鋅產(chǎn)品。而錫則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%。成功地實現(xiàn)了無廢水、無廢渣、無廢氣、無污染、無需任何熔劑就能使廢棄的鋅錫合金得到較好的分離，效果令人滿意，錫的直收率高達95以上。,3.2.5.2真空蒸餾分離鋅富集錫的實踐,表3-12殘留物粗錫的質(zhì)量分數(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要進一步將殘留的鋅除掉。但保留這部份殘鋅有利于錫的直收率高，也有利于鋅的回收品質(zhì)較好。,表3-13冷凝物鋅產(chǎn)品的成份,在整個蒸餾過程中，鋅始終是以氣體形態(tài)被蒸發(fā)在冷凝室被冷凝成液體形態(tài)存儲在儲料倉中。錫始終是以液體形態(tài)殘留于爐膛內(nèi)不被蒸發(fā)。若蒸餾溫度控制得過高，蒸發(fā)速率大蒸餾周期可有所縮短。但蒸發(fā)出來的鋅的品質(zhì)會有降低，產(chǎn)量會增大。若蒸餾溫度控制較低，蒸發(fā)速率會減小，蒸餾周期會延長，產(chǎn)出的鋅品質(zhì)較好，總產(chǎn)量會減小，錫的富集率低，殘鋅較多，錫直收率高。為了使鋅-錫得到充分的分離，產(chǎn)出較好品質(zhì)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佳的蒸餾溫度就成了關(guān)鍵的因素了。從表中可以看出蒸餾出來的鋅產(chǎn)品已達到工業(yè)鋅2以上。,目前利用臥式真空爐處理過的鋅鎳合金，主要來源于國內(nèi)外鋅合金物件表面鍍鎳的另部件及邊角廢料，回收后經(jīng)重熔把部分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行處理回收其中的鎳。碎塊片狀物料經(jīng)擠壓成方型塊狀入爐，經(jīng)過臥式真空爐進行蒸餾使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離效果顯著，有價金屬得到了再生利用。,3.2.6鋅鎳合金處理,從鋅鎳的熔點和沸點來看，鋅的熔點和沸點都遠遠低于鎳的熔點和沸點。鋅的熔點為419.5，沸點為911，而鎳的熔點為1455，沸點為2919。可見鋅達到沸點揮發(fā)的時候，鎳還是固體。從相應(yīng)的蒸氣壓下所對應(yīng)的溫度來看：鎳在1800時所對應(yīng)的蒸汽壓為133.3224Pa而鋅在590時其對應(yīng)的蒸汽壓就可達到1333.224Pa就充分的說明了鋅的蒸汽壓很大，而鎳的蒸汽壓很小，鋅在大量蒸發(fā)的時候鎳不會蒸發(fā)。,3.2.6.1作業(yè)基本基理,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。封好爐門抽真空，將溫度升到1100，蒸餾1216個小時后，停真空泵充入惰性氣體。打開冷凝室出料口將鋅液放出。封好冷凝室出料口再打開蒸發(fā)室進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%。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踐,在鋁的常規(guī)法生產(chǎn)中耗電高達每噸鋁1400016000KWh，一些國家研究用高爐煉鋁，得到鋁硅鐵合金，含有64A1，約33Si和約4Fe，如何分開這些元素？曾研究過用鋅和用鉛，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。鋁鉛或鋁鋅合金用真空蒸餾法將鋁分開。這種分離鋁的方法是可行的，實驗已經(jīng)達到較可觀的程度。用真空法處理Al-Zn合金是行之有效的。處理這樣一些合金的設(shè)備，可用感應(yīng)真空爐。但規(guī)模不同或受投資限制時，則設(shè)計使用其它類型的真空爐也是可行的。,3.2.7鋅鋁合金處理,早期，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)還原熔煉成鉛。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，銀鋅殼處理后得到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。真空冶金方法的發(fā)展，出現(xiàn)了真空蒸餾鉛銀合金，使鉛蒸發(fā)出來，產(chǎn)出粗鉛和粗銀。近年來粗鉛真空精煉法已開始用于生產(chǎn)中，可由鉛中分離出以銀為主的殘留合金，由此合金提銀，流程簡單。所以，某些地區(qū)，當(dāng)所產(chǎn)粗鉛中含銀、金稍多時都愿意用真空法處理。以使在投資少，成本低的情況下獲得銀。,3.3鉛銀合金的處理,表3-14純物質(zhì)的蒸氣壓及其比值,由上表可見，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基本規(guī)律,Pb-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，合金含銀5%82時，所得到的氣相冷凝物中的含銀量為0.1%0.7(1200時)，2.1l0-23.2510-3(在700時)，具有明顯的差別。,圖3-18Pb-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個數(shù)量級之內(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個數(shù)量級。,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，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)時達到g/t級，高溫(1200)為約100gt級。粗鉛含銀若為0.01(約100g/t級)，則氣相冷凝物中含銀相應(yīng)降低2個數(shù)量級。,由于金的沸點更高(2966)，在分離鉛銀的蒸餾溫度下蒸氣壓很微(1100、1.9510-3Pa)，而不揮發(fā)，進入粗銀中，下一步精煉銀時回收。,圖3-19Pb-Ag系低銀范圍的(Ag%)液-(Ag%)氣,元素AgPbCu%3.3894.420.049在殘壓為13.36.67Pa，測定了溫度和時間對蒸餾效果的影響結(jié)果示于圖,蒸餾的溫度和時間有重要的作用。溫度要在900以上才能使殘留合金合銀達到約90，在850則延長蒸餾時間也達不到這種結(jié)果。,3.3.2真空蒸餾鉛銀合金的實踐,圖3-20蒸餾溫度和時間與合金含銀的關(guān)系曲線(殘壓13.336.77Pa),結(jié)果表明，含銀僅3.38的合金經(jīng)過蒸餾，可以得到含銀約為95的粗銀，同時得到的冷凝鉛含銀為0.50.25銀和鉛的總回收率在99以上。,鉛銻合金在生產(chǎn)中常常出現(xiàn)。脆硫鉛銻礦（Pb4FeSb6S14）的火法冶煉，產(chǎn)出粗合金(Pb63%，Sb31.7%等)，再處理粗合金產(chǎn)出粗鉛(Pb81.2，Sbl4，Ag0.59)和高鉛銻(Sb86%90%，Pb6)，都是鉛銻合金。,3.4鉛銻合金的分離,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）,反射爐（吹煉）,銻氧粉,銻氧粉,底鉛Pb80%）,底鉛（Pb80%）,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)時：,溫度在630.5至銻的沸點：,鉛在327至鉛的沸點：,3.4.1鉛銻合金的揮發(fā)性,圖示銻的蒸氣壓在熔點前后有明顯的變化，而鉛在相同的溫度范圍內(nèi)沒有相變，圖中為直線。,鉛的蒸氣壓比銻的小，差距在低溫時大些，與溫度的關(guān)系如圖?？梢娖浔戎翟阡R的熔點處有極大值，溫度低于或高于此點，都會下降。,可見，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。,然而，使用蒸餾法得到結(jié)果，如圖。表明了這種關(guān)系，曲線與對角線(Sb氣Sb液)相交于c點在c點左側(cè)有：Sb氣Sb液在c點右側(cè)有：Sb氣Sb液在c點上為：Sb氣=Sb液這種關(guān)系已為許多的實驗所證實。,Sb：26.44%,圖為溫度對Sb的影響。如圖所示溫度對c點的位置有影響。溫度升高，c點移向右邊，即共沸點移向合金含銻更高的一方。故實踐中，蒸餾溫度升高，合金中銻與鉛的分離程度降低了。（在國內(nèi)外某些開始研究真空蒸餾Pb-Sb合金時因溫度選擇過高，合金全部揮發(fā)。）c點左側(cè)的結(jié)果說明以鉛為基含少量銻的合金，蒸餾時，揮發(fā)物含鉛更高，銻富集在殘留合金中。c點也說明真空蒸餾Pb-Sb合金時殘留物只能是c點附近的合金，而不能越過c點，即不能將全部合金都分離開。,一次蒸餾不能把冷凝合金中的鉛含量降得很低。若要求銻產(chǎn)品中含鉛較低時必須進行多級蒸餾。應(yīng)采用閉式多級蒸餾，使銻蒸氣得到提純。,高鉛銻(約10Pb，約90Sb)多級閉式塔真空蒸餾擴大試驗，得到圖示結(jié)果。圖中的斜線區(qū)為多次實驗的成分范圍，(a)為各級物料含銻量，(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。,3.4.2Pb-Sb合金蒸餾的實踐,各種工廠有一些廢黃銅，用真空蒸餾法處理，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重視。,表318鋅和銅的純物質(zhì)的蒸氣壓之比對值,由6001200，由1011降到2.1106，但仍有百萬倍。,3.5黃雜銅及銅的真空處理,3.5.1銅中各成分的揮發(fā)性,黃銅的熔點與含鋅量有關(guān)，30Zn時約為950，鋅再減少，物料熔點上升，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個大氣壓)。分離系數(shù)Zn為4.99l05至1.52108，故黃銅中的銅鋅蒸餾分離可能性很大。,Cu-Zn系原子間作用力由狀態(tài)圖說明是較強的，生成幾種固溶體。,Cu-Zn分離,為避免鋅蒸發(fā)過快，發(fā)生噴濺，有兩種措施：一種是控制較低溫度(800900)，黃銅保持固態(tài)，使鋅由黃銅的表面揮發(fā)。但是，此時因固體黃銅內(nèi)部的鋅，不易擴散到表面，應(yīng)使黃銅料的顆粒小一些，厚度小于2mm，則鋅可揮發(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)。此時因溫度高，鋅的蒸氣壓大，揮發(fā)快，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)過程進行，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。最后溫度達到1200，鋅揮發(fā)將盡，銅仍揮發(fā)很少。,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%，按蒸餾時間，含鉍量變化如下：處理時間(min)05610銅中含鉍(%)0.490.0810.0030.003,各物質(zhì)的沸點/：CuPbSbAg2563175015872163,粗銅的真空精煉,銅中的鉛在真空下，1200的溫度時揮發(fā)情況為：處理時間(min)051015銅含鉛量()0.790.0320.016-0.490.0250.0250.003可見，在10.1Pa，1200蒸餾1015min，銅中的含鉛量可以由千分之幾，降低到十萬分之幾。,銅中若含銀，在相同的真空度和1300的條件下銀能部分蒸發(fā)