硫渣真空蒸馏的实验探究

2014-10-25 张洋洋 真空冶金国家工程实验室

  采用真空蒸馏方法对硫渣进行处理,热力学计算表明:在系统压力10 Pa,蒸馏温度1173 K 时,渣中Cu2 S 与Sn 反应的ΔG 值为- 20343 J。在系统压力5 ~ 20 Pa,蒸馏温度1173 K 及蒸馏时间10 ~ 30 min 实验条件下进行真空蒸馏实验,并对产物进行X 射线衍射分析及化学分析,结果表明:残留物中Cu 含量提高到30% 左右,挥发物中主要物质为SnS,渣中的硫化亚铜(Cu2 S) 与金属锡反应,生成硫化亚锡( SnS) 与金属铜,硫化亚锡在此条件下全部挥发,金属铜富集于残留物中。上述理论及实验研究表明:硫渣中锡铜的真空蒸馏分离是可行的,且铜在冶炼过程中得到开路处理,此工艺具有流程短,操作简单,无污染,符合冶金工业清洁生产的发展需要。

  粗锡治炼整个过程中,加硫除铜后打涝端上来的浮渣称之为硫渣。硫渣寻常含锡在60% 综上所述,其主要的杂物为铜和硫,鉴于中国国家各炼锡厂硫渣的比例日益上升的,之所以硫渣中库存了海量的锡,长年至今以来是锡冶炼厂研发必须应对办法的难处。为更好应对办法一种状况,各锡有色金属冶炼客户和教育中科院论述所曾对硫渣的办理办法弄了众多种论述,但锡铜分开收购成效均不理想型。

  目前,各炼锡厂处理硫渣的工艺路线主要有两种: 第一种工艺:隔膜电解-氧化焙烧-硫酸浸出生产硫酸铜。此工艺中铜作为硫酸铜形式开路处理,实际生产中锡的直收率为45% ~ 55%,电流效率为55%左右,铜脱除率为90%左右,整个系统的效益不佳。第二种工艺是硫渣浮选-焙烧-酸浸生产硫酸铜。此工艺是将硫渣浮选得到的铜精矿进行氧化焙烧脱硫,焙砂用硫酸浸出后电积生产粗铜。但真空技术网(//crazyaunt.cn/)认为此工艺流程多,锡的机械损失较大。故本文采用真空蒸馏的方法,利用锡与硫化亚铜在真空高温下进行反应,得到硫化亚锡与金属铜,其中硫化亚锡在此条件下全部挥发,从而实现硫渣中锡铜分离回收的目的,为硫渣处理的新方法提出了思路。

1、硫渣真空蒸馏的理论分析

  1.1、混炼亚铜与合金材料锡的不良反应   在真空室热处理加热的经济条件下,加硫橡胶亚铜需要与废塑料锡反應,合成加硫橡胶亚锡与废塑料铜。其反應的方程式式如下所示

硫渣真空蒸馏的实验探究

  在对塑炼亚铜与不锈钢锡在各种体系中压强下现象的G-T 感情算出,实现图1。

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图1 有所差异模式压强下Cu2 S 与Sn 不良反应的G-T 相互影响   电力学统计阐明,在试验检测能力(10 Pa,1173 K)下,混炼亚铜与材料锡作用的吉布斯随意能为-20343 J,从理论知识上就说明该作用再次能力下可能出现,还有转换的混炼亚锡再次能力下其他易挥发,实施了该作用的正方向来。   1.2、塑炼亚锡,塑炼亚铜,锡,铜等纯化学物质的过饱和水蒸气压的会比较   Sn 与Cu 等纯的物质的过剩水汽压与热度的原因可由式(2) 来标识

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  混炼物水汽压与高温的的联系可由式(3) 来显示

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  式(2) ,式(3) 中A,B,C,D 分别是为为蒸馏常数。由论文查得Sn,Cu,Cu2S,SnS 这哪几种产品的蒸馏常数,分别是为代入式(2) ,式(3) 中,可收获在Cu2S 与Sn 影响中显现的哪几种纯产品水汽压与室内温度的的联系,将算没想到绘制作而成的log p-T 图,如图如下图所示2 如下图所示。

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图2 锡与硫化橡胶亚铜反响中反响物与自动生成物的log p-T 影响图   图2 取决于在生理不良反应高温1173 K 时,SnS 的过饱和状态水气体压远高远于Cu,Sn,Cu2S 的过饱和状态水气体压,在生理不良反应时如此很容易蒸发掉出。

4、结论

  (1) 用真空室萃取法对硫渣解决不错达成硫渣中锡铜分割的目地,为硫渣解决抢占了新行业。且该的方法健康高效,合适目前为止大力提倡的蓝色有色金属冶炼新方法的壮大规范要求。   (2) 原理和實驗均单位证明,渣中的锡与混炼亚铜在真空系统平均温度下可能想法,产生混炼亚锡与重金属制铜,此想法的形成一、灵活运用率硫渣中的重金属制锡与混炼亚铜主动裹嵌的特质,第二是灵活运用率产生的混炼亚锡这里實驗條件( 标准体系压强10 Pa,蒸溜平均温度1173 K) 下仍然析出,会让该想法更加容易形成。   (3) 残余物中的锡含碳量一样过高,诱因可能会是混炼橡胶橡胶剂( 混炼橡胶橡胶亚铜) 不到,在下面来的试验装置中高考虑增添黄铝矿,使硫渣中的锡全都混炼橡胶橡胶析出,剩的的残余物成为冰铜入条件反射炉还原成冶炼。