有色冶金概論-錫冶金ppt課件

1、錫冶金,昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院,有色冶金概論,6.1 概述,我國煉錫廠大多采用“錫精礦還原熔煉-粗錫火法精煉-焊錫電解或真空蒸餾-錫爐渣煙化處理”的工藝流程，使用的還原熔煉設(shè)備主要是反射爐、電爐、回轉(zhuǎn)短窯熔煉技術(shù)、卡爾多爐和澳斯麥特爐，其中澳斯麥特爐最有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。我國錫冶煉工藝的特點(diǎn)是適于處理中等品位的錫精礦，并采用煙化爐處理富錫爐渣以取代傳統(tǒng)的二段熔煉法,我國錫冶煉技術(shù)在很多方面居于世界先進(jìn)水平：煙化爐硫化揮法直接處理富錫爐渣已被世界各國煉錫廠廣泛采用；以電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)脫除粗錫中的鉛和鉍，繼之用真空蒸餾爐處理結(jié)晶機(jī)的副產(chǎn)品粗焊錫，成為我國錫火法精煉的特色之一。電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)

2、已成為錫火法精煉系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，被譽(yù)為20世紀(jì)錫冶金工業(yè)最重大的發(fā)明之一,6.2 錫的性質(zhì)、用途,6.2.1 錫的性質(zhì) 6.2.1.1 錫的物理性質(zhì) 錫的原子序數(shù)為50，屬第主族的元素，原子量為118.7，熔點(diǎn)232，沸點(diǎn)2270,錫有三種同素異形體：灰錫(-錫)、白錫(-錫)和脆錫(-錫)。 從白錫轉(zhuǎn)變?yōu)榛义a需要過冷至-30。一旦開始轉(zhuǎn)變，即伴隨有膨脹、麻點(diǎn)、分裂產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為“錫疫,錫是銀白色的金屬，新澆鑄的錫錠表面常常生成金黃色的氧化物膜。錫相對較軟，具有良好的展性，可制成0.04mm的錫箔，但延性很差，不能拉絲。錫條彎曲時(shí)，由于塑性變形引起孿晶作用而發(fā)出斷裂般響聲，稱為“錫鳴,6.

3、2.1.2 錫的化學(xué)性質(zhì),錫有+2和+4兩種化合價(jià)，+2價(jià)不穩(wěn)定，容易被氧化成穩(wěn)定的+4價(jià),常溫下錫在空氣中穩(wěn)定，在常溫下對許多氣體和弱酸或弱堿的耐腐蝕能力較強(qiáng)。溫度高于150時(shí)，錫能與空氣作用生成SnO和SnO2，在赤熱的高溫下，錫迅速氧化揮發(fā),錫在常溫下與水、水蒸氣和二氧化錫碳均無作用。但在610以上時(shí)，錫與二氧化碳反應(yīng)生成二氧化錫,錫與堿性氧化物反應(yīng)后可以形成錫酸鹽。錫很容易與鐵結(jié)合，可以用來鋼的防腐層,堿溶液與錫反應(yīng)生成錫酸鹽和氫,強(qiáng)酸與錫反應(yīng)生成二價(jià)錫鹽和氫，但硝酸與錫反應(yīng)生成偏錫酸，同時(shí)放出NH3、NO、NO2等。錫鹽容易水解，也易被氧化,錫在加熱時(shí)與氯生成SnCl2和SnCl4，

4、與硫生成SnS、SnS2和Sn2S3等化合物,6.2.2 錫的用途,錫以制造馬口鐵（鍍錫鋼板）為主，占其消耗量40左右；其次為焊料，占其消耗量30左右；再次是制造各種合金如青銅、黃銅和巴比特合金等；第四種用途是鍍錫和生產(chǎn)各種含錫化合物,6.3 煉錫原料及方法,6.3.1 煉錫原料 有工業(yè)價(jià)值的錫礦物為錫石(SnO2)和黝錫礦(Cu2FeSnS4)，錫石是煉錫的主要礦物。錫礦石經(jīng)選礦可得品位為3060%的錫精礦,6.3 煉錫原料及方法,6.3.3 煉錫方法 現(xiàn)代煉錫的方法主要是還原熔煉法(火法)?；鸱掑a的生產(chǎn)一般包括煉前處理、還原熔煉、煉渣和精煉四個(gè)主要過程,錫還原熔煉的特點(diǎn)是分兩段進(jìn)行，第一

5、段是熔煉精礦，在比較弱的還原氣氛和適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下還原產(chǎn)出比較純的粗錫(含F(xiàn)e1%)，同時(shí)得到富含錫的爐渣，稱為富渣，這是一次熔煉；第二段熔煉富渣，在高溫、強(qiáng)還原條件下加入石灰石等熔劑還原產(chǎn)出硬頭（鐵和錫的合金）和貧渣，又稱二次熔煉，得到的硬頭返回一次熔煉。這就是傳統(tǒng)的兩段熔煉法,爐渣的熔煉已逐漸被煙化爐揮發(fā)所取代,6.3.3 煉錫方法,6.3 煉錫原料及方法,1)煉前處理是為了除去對冶煉有害的硫、砷、銻、鉛、鉍、鎢、鐵等雜質(zhì)，同時(shí)達(dá)到綜合回收各有價(jià)金屬的目的。煉前處理的方法有精選、焙燒、酸浸等作業(yè)，工業(yè)上用的最多的是焙燒法。焙燒設(shè)備主要有沸騰焙燒爐、多膛爐和回轉(zhuǎn)窯，焙燒溫度為800950,錫

6、精礦的焙燒是在一定溫度和氣氛條件下加熱精礦，此時(shí)發(fā)生除硫、砷、銻的反應(yīng),除硫是在氧化氣氛條件下進(jìn)行，除砷、銻必需采用氧化還原焙燒,6.3 煉錫原料及方法,還原熔煉通常使用碳質(zhì)還原劑。根據(jù)精礦中脈石成分不同，采用石灰石（或石灰）或石英作為熔劑以造渣,2)還原熔煉也稱一次熔煉，主要目的是使錫的氧化物還原成粗錫，同時(shí)控制鐵的高價(jià)氧化物還原成FeO，并與脈石成分造渣。因此，采取較弱的還原氣氛和控制適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下還原產(chǎn)出比較純的粗錫（含F(xiàn)e1%），同時(shí)得到富含錫的爐渣，稱為富渣(含錫10%以上)，必需進(jìn)一步熔煉。 SnO2 + 2CO = Sn + 2CO2,6.3 煉錫原料及方法,2)還原熔煉,錫精

7、礦還原熔煉所用的設(shè)備主要為奧斯麥特爐、反射爐、電爐。電爐溫度高，還原氣氛強(qiáng)，既適于還原難熔精礦，又適于煉渣，特別適宜于處理含鐵比較少的錫精礦,在錫的還原熔煉過程中，鐵的還原是不可避免的。高溫時(shí)，鐵在錫中的溶解度大，隨著溫度的下降，鐵便從錫液中析出，析出的塊狀晶體稱為硬頭,在一定的還原條件下，還原出的鐵（或加入的含鐵物料）可以作為錫的還原劑，因此精礦熔煉加入硬頭和精煉浮渣等含鐵物料配料是合理的，但這個(gè)還原作用受到粗錫允許含鐵量的限制。粗錫含鐵越低，爐渣含錫（SnO）越高,6.3 煉錫方法,云錫Ausmelt熔煉工藝流程,6.3 煉錫原料及方法,2)還原熔煉,SnO2被還原成金屬錫，要經(jīng)過SnO的

8、階段，SnO是易揮發(fā)的化合物，不可避免的會有錫與SnO的揮發(fā)，而且還原生成的金屬錫在氧化氣氛下也會生成SnO揮發(fā)，降低錫的直收率,SnO是弱堿性物質(zhì)，能與酸性氧化物如SiO2形成低熔點(diǎn)爐渣，降低錫的直收率,富渣的處理稱為煉渣，也稱二次熔煉，即將富渣加CaO后在強(qiáng)還原條件下再熔煉，產(chǎn)出棄渣和硬頭(鐵錫合金)，硬頭返回第一段熔煉以回收其中的錫。這就是兩段熔煉法,6.3 煉錫原料及方法,3）爐渣熔煉,棄渣和硬頭采用煙化爐硫化揮發(fā)法處理，其原理主要是根據(jù)硫化亞錫的很大的蒸氣壓力，在液態(tài)爐渣中吹入粉煤空氣混合物和加硫化劑(黃鐵礦)，由于發(fā)生化學(xué)作用并強(qiáng)烈攪拌，使錫成為硫化亞錫揮發(fā)，部分錫成氧化亞錫揮發(fā)，

9、最后都以SnO2煙塵形式被收集，煙塵返回一次熔煉,6.3 煉錫方法,6.4 粗錫的精煉,冶煉得到的粗錫常常含有鐵、銅、砷、銻、鉛、鉍等雜質(zhì)，必須經(jīng)過精煉才能得到精錫產(chǎn)品。粗錫的精煉分為火法精煉和電解精煉，目前普遍采用火法精煉，其目的是除去粗錫中的鐵、銅、砷、銻、鉍、鉛、銀等雜質(zhì)，同時(shí)回收有價(jià)金屬,6.4.1粗錫的火法精煉 1. 熔析法及凝析法除鐵、砷 2. 加硫除銅 3.結(jié)晶分離法除鉛、鉍 4. 真空蒸餾除鉛、鉍 5. 氯化法除鉛 6. 加鋁除砷、銻,6.4 粗錫的精煉,粗錫火法精煉流程,6.4.1粗錫的火法精煉,結(jié)晶分離法是使含鉛、鉍的粗錫在連續(xù)的溫度梯度加熱和冷凝的過程中，產(chǎn)出固體和液體，

10、二者對流運(yùn)動，鉛、鉍在固體中的含量逐漸減少，在液體中的含量逐漸增加，最后 使鉛、鉍集中到液體“焊錫”中，使固體錫得到提純,6.4.1粗錫的火法精煉,連續(xù)結(jié)晶機(jī) 1.電磁調(diào)速電機(jī)；2.減速機(jī)；3.精錫鍋；4.溜槽；5.機(jī)架；6.螺旋軸；7.原料鍋；8.焊錫鍋,結(jié)晶機(jī)槽頭控制溫度232，產(chǎn)出精錫；槽尾控制溫度183 ，產(chǎn)出含鉛38左右的“焊錫,6.4.1粗錫的火法精煉,真空蒸餾是利用雜質(zhì)金屬沸點(diǎn)比錫低，蒸氣壓力大的性質(zhì)除雜質(zhì)的方法,6.4.2粗錫的電解精煉,粗錫多采用火法精煉。含雜質(zhì)鉍、銻和貴金屬金、銀等多的粗錫，多選用電解精煉。粗錫電解精煉按電解液特性質(zhì)可分為酸性電解和堿性電解,1. 酸性電解液精煉 采用硫酸亞錫-硫酸電解液，Sn2+ 2028 g/L，Sn4+4 g/L，總酸9093 g