硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银.doc

硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银由昆明理工大学戴永年等发明该项目属于材料学科，冶金技术领域。硬锌是粗锌火法精馏过程中产出的一种中间产物，是由粗锌中的高沸点物质组成，其主要是以锌铅铁砷为主体并含有锗铟银等元素的多元合金。硬锌的产出率约占粗锌处理量的4%。硬锌的处理方法各个工厂不一样，例如：韶关冶厂采用隔焰炉－电炉流程处理硬锌，产出金属锌粉、底铅和富集了金属锗的高砷锗渣，金属的回收率低，生产不安全；有的工厂将硬锌返回熔炼，回收金属铅锌，此法不利于锗铟银等金属的综合回收；有的采用加剂的方法，使硬锌中的铁分离，但未考虑其它金属的回收。该技术用“真空蒸馏法提锌和富集锗铟银”的新流程及新工艺，并成功地研制了与该工艺流程配套的生产设备，突破了常规的在现有生产技术上进行技术改造的传统做法，取得了成功。主要经济技术指标：1．电耗1800度/吨硬锌；2．冶炼时间16小时/炉；3．冶炼能力4吨硬锌/炉·日；4．直收率（%）Zn90、Ge96.14、In98.38、Ag100；5．富集倍数（倍）Ge10.37、In3.31、Ag5.06；6．单位总成本1176.5元/吨硬锌。该发明工艺属国内首创，且安全可靠，操作方便，无“三废”污染，属“绿色冶金”新技术，符合国家所倡导的资源综合利用的可持续发展战略，具有新颖性、创造性和实用性。该技术及其相关设备有向国内外推广的应用前景。硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银技术■技术介绍硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银技术是韶关冶炼厂与昆明大学共同开发完成的。该技术荣获国家技术发明二等奖、广东省科学技术进步一等奖、中国有色金属工业总公司科技进步二等奖。硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银是真空技术在有色冶金的创造性运用。该技术用真空蒸馏方法处理硬锌提取锌并综合回收硬锌中的锗、铟、银，通过试验研究得出了硬锌真空蒸馏法处理的新工艺并研究出核心设备RXZ———2卧式真空炉。其主要经济技术指标：1.电耗1800度/吨硬锌；2.冶炼时间16小时/炉；3.冶炼能力4吨硬锌/炉．日；4.直收率（%%）Zn90、Ge96.14、In98.38、Ag100；5.富集倍数（倍）Ge10.37、In3.31、Ag5.06。单位总成本1176.5元/吨硬锌。有关专家评价，这项技术发明属国内首创，且安全可靠、操作方便、无“三废”污染，属“绿色冶金”新技术，符合国家所倡导的资源综合利用的可持续发展战略，具有新颖性、创造性和实用性。该技术及其相关设备有向国内外推广的应用前景。■生产原理在粗锌通过蒸馏塔精炼过程中，在下延部经熔析得到一种无镉含铁的多元合金———硬锌，其中含Zn约80%%、Pb12%%，以及少量的Fe、Sb、As、Cu、Ge、In，现行处理硬锌工艺隔焰炉———电炉正常压蒸馏脱锌制取锌粉和富集锗方法的缺点是工艺流程长、锗直收率和总回收率低、环境有污染和劳动条件差等、尤其是铟分散无法回收造成有价金属的流失。为寻求最大限度回收硬锌中的有价金属，我们开创硬真空蒸馏脱锌和富集锗、铟的研究，并在此基础上研制出适合于处理硬锌的真空炉型，试验和生产实践都表明该工艺方法和设备在处理硬锌时可极大地提高硬锌的综合利用价值，各项技术经济指标优于现有硬锌处理流程。1.真空蒸馏硬锌的依据真空蒸馏法已成功的用于二元和多元合金的分离，合金能否用真空蒸馏法分离取决于一定温度下合金组元的蒸气压差。图1是硬锌各组元蒸气压和温度的关系（1）。由图1可看出纯金属的蒸气压大小，真空蒸馏硬锌时的挥发顺序可能是As、Zn、Sb、Pb、In、Ge。合金中各组元的蒸气压不便和纯金属的蒸气压有关而且与金属在合金中的成分及活度系数有关，依据拉乌尔定律，合金中的蒸气压Pi如下表示（2）；图1硬锌各组元蒸气压和温度的关系Pi=riNiPi0式中：Pi———合金元素蒸气压；Pi0元素的纯金属蒸气压；ri———合金元素的活度系数；Ni———合金元素的浓度。多元素合金一般找不到ri，更何况是硬锌如此复杂的多元体系，我们只能以纯金属的蒸气压差结合硬锌各组元的物相粗锌组成来判断硬锌合金各组元分离的可能性，对此我们对硬■作了物相分析。结果表明，硬锌中绝大部分的Zn和全部的Pb都是单质存在，少量的Zn以As—Zn金属间化合物存在，但有数据表明高温下As—Zn化合物会离解成单质Zn和As并影响二者的蒸发；Pb-Zn形成的二元系合金富Zn端二者都成正偏差有助二者的蒸发，硬锌中的其它元素如Sb、Cu、In、Ag则相互形成金属间化合物，降低了这些元素的活度系数，有利于这些金属和Pb、Zn的分离。真空蒸馏硬锌时Ge、In的挥发是不可避免的。锗及其氧化物的挥发与温度和压强有关〔3.4〕，Ge的挥发始于600℃并随着温度的升高而加快，同时与环境压力有关，(见图2(a)），压力降低，挥发速度增大，而且Ge0比Ge更易挥发(见图2(b))，所以设计