CN105970003A - 一种从粗焊锡富集银金属的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种从粗焊锡富集银金属的设备及方法，所述设备包括电机、调速减速器、高温段出口、可控温加热器、外槽、内槽、转动轴、叶片、粗焊锡进液锅、锌锭熔化锅以及低温段出口，所述从粗焊锡富集银金属的方法，是通过上述设备实现，将待处理的粗焊锡在粗焊锡进液锅内熔化后连续加入到内槽，同时将在锌锭熔化锅内熔化的锌液连续加入到内槽，在物料运动过程中内槽的锌金属捕捉了粗焊锡中的银金属，形成锌银合金并从高温段出口产出。本发明不仅能够使锌金属有效捕捉并富集粗焊锡中的银金属，还能降低操作工人的劳动强度，并改善生产现场环境。

Description

一种从粗焊锡富集银金属的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种从粗焊锡富集银金属的设备及方法，属于粗锡精炼和有价金属综合回收技术领域。

背景技术

在以锡精矿或杂锡物料回收的锡冶炼过程中，锡精矿通常含Ag0.005～0.02％，杂锡物料含Ag0.001～0.1％，锡精矿或杂锡物料中的银，在熔炼或熔化过程中，95％以上进入粗锡中，粗锡在后续的火法精炼过程中，粗锡中98％以上的银进入了粗焊锡中，粗焊锡含Ag0.05％以上；粗焊锡进行真空分离后，得到粗铅和真空粗锡，粗焊锡中的银进入真空粗锡中，真空粗锡再返回到火法精炼，银金属也跟随返回火法精炼，再进入粗焊锡，此时的粗焊锡含Ag0.1％以上。随着生产的不断进行，粗焊锡中的银金属含量将逐步上升，当焊锡含Ag0.2％以上时，为了确保精锡产品的银含量不超过产品质量标准要求，同时为企业增加产值和新的经济效益，需要及时从粗焊锡中提取银金属。而从粗焊锡提取银金属的第一步，也是最重要的一步，是如何将粗焊锡中的银进行有效富集并与锡铅金属分离。

目前，从粗焊锡有效富集与分离银金属的常用方法只有一种，即粗焊锡熔铸阳极后在硅氟酸体系溶液电解，在电解阳极泥中回收银金属。该方法的主要过程如下：

(1)、阳极板浇铸。粗焊锡在铁制锅内加热熔化后，在280～330℃时，浇铸为阳极板，阳极板的厚度15～30mm，长度和宽度根据电解槽尺寸确定，小型板的长度约500mm，宽度约400mm，大型板的长度约1000mm，宽度约800mm，生产规模不大、机械化程度不高的企业通常使用小型板，生产规模大、机械化程度高的大型企业通常使用大型板。

(2)、硅氟酸体系溶液电解。以粗焊锡为阳极，精焊锡始板为阴极，在硅氟酸体系溶液电解，电解温度为室温，即10～40℃，电解电压0.3～0.5V，电流密度120～180A/m²，Sn、Pb总离子浓度45～60g/L，游离H₂SiF₆离子浓度180～250g/L。在电解过程中，阳极中的锡金属、铅金属，以及金属活性更强的金属，如铁金属、铟金属失去电子，转变为阳离子溶解，进入溶液，金属活性较弱的金属，如铜金属、锑金属、银金属、铋金属等，残留在阳极中，形成阳极泥，银金属富集在阳极泥中，阳极泥含Ag1.0～10.0％；进入溶液中的锡金属离子和铅金属离子，由于金属电位接近，同时在阴极得到电子，放电以金属形态析出，溶液中的铁离子、铟离子由于金属活性高不会放电析出，在溶液中不断累积上升，氢离子由于需要较高的超电压，因此，也不会在阴极放电析出，以维持电解过程的酸度平衡。当电解溶液中的铟、铁金属离子达到5g/L时，通常采用P204萃取剂对电解液进行部分开路处理并回收铟金属，以确保阴极产品的铟含量不超过焊锡产品质量标准要求，同时，回收铟金属可以为企业增加产值和效益。

(3)、阴极产品处理。阴极产品主要元素为锡和铅两种金属，经过熔化浇铸后，得到精焊锡产品，可以出售，也可以进行真空分离产出粗铅和粗锡；另外，在阴极产品熔化浇铸的过程中，会浇铸电解用的阴极始板，以便于下周期的电解过程使用。

(4)、阴极泥收集与银金属提取。采用人工收集方法，将附着在残阳极板上的阳极泥刮落到收集槽内，然后在收集槽中加入适量清水进行洗涤，回收阳极泥的夹带溶液，残阳极返回熔铸阳极，阳极泥提取银金属。从阳极泥中提取银，有火法和湿法。火法是将阳极泥全部投入到转炉中进行还原熔炼后氧化吹炼，使阳极泥中的锡、铅、锑、铋分别被氧化，形成氧化渣，银以金属形式存在，经过分层后得到粗银；湿法是将阳极泥进行硝酸浸出，得到硝酸银溶液，硝酸银溶液进行氯化沉银或置换沉银后，得到沉银渣，沉银渣进行还原熔炼后产出粗银。

目前的常用方法，在电解阳极泥中有效富集银金属，银含量富集5倍以上，与粗焊锡中的锡、铅实现了初步分离，但该方法存在着较多的缺点，具体如下：

(1)、工艺流程长。常用方法整个工艺流程有四个过程，即粗焊锡熔铸阳极、硅氟酸体系溶液电解、阴极产品处理、阳极泥收集与银金属提取，工艺流程长，设备数量多，需要的投资大。

(2)、劳动强度大。阳极浇铸、电解过程的阳极板入槽、阴极板出槽、阳极泥收集、阳极泥洗涤与过滤、残阳极浇铸、阴极始板浇铸等工作，很难形成机械化和自动化作业，都是以人工劳动形式完成，造成现场生产工人的劳动强度很大。

(3)、生产成本高。由于劳动强度大，造成人工成本高，加上熔铸过程的煤电消耗、电解过程硅氟酸消耗、电解溶液中的锡金属损失、电解直流电能消耗、设备维修等成本，此外，电解周期长、电解溶液量大，大量的锡金属被流程占用，总成本高，降低了效益。

(4)、现场环境差。电解过程在硅氟酸体系溶液进行，硅氟酸具有挥发性和腐蚀性，导致现场环境差，并影响了现场操作工人的身体健康。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种从粗焊锡富集银金属的设备及方法。适合处理含Sn62～78％、Pb20～38％、Ag0.2～2.0％的粗焊锡，具有劳动强度小、生产成本低、现场环境好的优点。

本发明解决上述问题的技术方案如下：一种从粗焊锡富集银金属的设备，包括电机、调速减速器、高温段出口、可控温加热器、外槽、内槽、转动轴、叶片、粗焊锡进液锅、锌锭熔化锅以及低温段出口，所述粗焊锡进液锅和锌锭熔化锅独立安装在外槽旁边，可控温加热器安装在内槽与外槽之间，内槽的下部连接低温段出口，内槽上部连接高温段出口，内槽中间安装转动轴，叶片焊接在转动轴上，转动轴的前端与调速减速器的一端连接，调速减速器的另一端与电机连接。

所述可控温加热器共设有4～8组。

一种从粗焊锡富集银金属的方法，该方法在所述的设备中实现，包括如下步骤：将含Sn62～78％、Pb20～38％、Ag0.2～2.0％的粗焊锡，加入到粗焊锡熔化锅熔化，并升温到200～300℃，连续加入到由4～8个可控温加热器加热的内槽中，同时将锌锭熔化锅内450～550℃的锌液连续加入到内槽中，粗焊锡和锌液在内槽中通过连续不断合金化反应、连续不断反复结晶与连续不断熔化后，在高温段出口，产出富集了含Ag5～20％的锌银合金，在低温度段出口，产出含Ag0.001～0.017％低银粗焊锡。

所述锌锭的加入量为粗焊锡重量的20～30％。

所述由4～8个可控温加热器加热的内槽，形成4～8个温度段，温度段存在温度梯度，温度依次降低，靠近高温段出口处温度最高为410～430℃，靠近低温段出口处温度最低为200～220℃。

本发明所述的设备及方法工作原理分两步，具体如下：

(1)、锌银合金生成。含有银的粗焊锡熔化加入到内槽，与同时加入内槽的锌液接触，由于金属锌对银金属的亲和力比锡金属对银金属的亲和力大，也比铅金属对银金属的亲和力大，锌金属将粗焊锡中的银捕捉到锌合金体中，并通过金属间的化合反应，与银形成两种金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，由于加入的锌金属量相对于粗焊锡的银金属是过量的，因此银金属绝大部分以金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅存在，以游离金属态形式存在的银很少；金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅具有稳定性好、熔点高的特点，Ag₂Zn₃的熔点为665℃，Ag₂Zn₅的熔点为636℃，这两种金属间化合物的熔点都高于内槽的控制温度。

(2)、锌银合金与锡铅金属分离。根据铅、锡、锌、银的金属相图，在200℃时，两种金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅在焊锡中的溶解度非常小，银含量可以接近0％，焊锡端的锌含量最低可以降低到8％，而富锌端富集了所有的金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，理论含银可以达到50％。当液态粗焊锡、锌液及反应生成的金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，在转动的螺旋轴叶片的搅拌和推动下，内槽中的下部物料受到槽体底下的可控温加热器加热而升温熔化，在内槽中的上部物料通过槽体散热而降温结晶，下部物料在重力作用下往低温的低位处流动，上部结晶体在转动叶片的推动下，往高温的高位处运动，由于高位处的温度更高，物料又进行熔化和结晶；随着过程不断进行，内槽中的物料连续不断的进行熔化和结晶，且熔化和结晶过程不断相互交替，当内槽中的物料通过连续不断的反复结晶与熔化以及转动叶片的连续不断推动后，熔点较高的金属化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，及过量的锌金属，富集在设备高温段出口，形成锌银合金，而熔点较低的低银粗焊锡富集在设备的低温段出口，最后达到富集银金属的目的。

除另有说明外，本发明所述的百分比均为质量百分比，各组分含量百分数之和为100％。

本发明的突出优点是：

(1)、银金属直收率高。采用本发明，由于锌液与银生成的金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，具有较好的稳定性，因此，锌液能够将粗焊锡中的银捕捉得很彻底，在锌金属加入量超过理论需要量时，银均以金属间化合物形式存在，为后续的分离创造了基础条件。同时，由于生成的金属间化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅具有较高的熔点，Ag₂Zn₃的熔点为665℃，Ag₂Zn₅的熔点为636℃，而粗焊锡的熔点仅为185～190℃，锌银金属间化合物与粗焊锡熔点差距较大，为熔析分离和凝析分离提供理论基础。本发明所述的带有温度梯度的设备，能够使内槽中的物料完成锌银合金化反应，并在连续不断的进行熔化过程中完全熔析分离，和在连续不断的结晶过程中完成凝析分离，且在熔化和结晶不断相互交替过程中，完成了熔析分离和凝析分离的不断相互交替，最终实现金属化合物Ag₂Zn₃和Ag₂Zn₅，与熔点较低的低银粗焊锡分离的目的。

(2)、工艺流程短。锌对银金属的捕捉，在1台本发明所述的设备内完成，理论上可以产出含银达到50％的锌银合金；在实际生产应用时，为了提高银金属的捕捉效率，锌液的加入量是过剩的，因此产出的锌银合金含量为1.0～10.0％；对锌银合金进行蒸馏和熔炼后，可以产出粗银。使用本发明，从粗焊锡中提取银，也仅有3个工艺过程。

(3)、劳动强度小。采用本发明，锌液对银金属的捕捉及后续的分离，都在1台设备内完成，基本不需要体力劳动。

(4)、生产过程清洁环保。采用本发明，在锌液捕捉银金属过程中，最高操作温度仅430℃，设备外层设有保温隔热材料，过程没有粉尘和挥发性气体生成；不使用水，不使用酸，不对外排放废渣，因此，工艺过程清洁环保，有效保护了环境。

附图说明

图1为本发明所述的从粗焊锡富集银金属的设备的结构示意图。

图2为本发明所述的从粗焊锡富集银金属的设备的俯视图。

图中标记为：电机1、调速减速器2、高温段出口3、可控温加热器4、外槽5、内槽6、转动轴7、叶片8、粗焊锡进液锅9、锌锭熔化锅10、低温段出口11。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明所述的从粗焊锡富集银金属的设备，包括电机1、调速减速器2、高温段出口3、可控温加热器4、外槽5、内槽6、转动轴7、叶片8、粗焊锡进液锅9、锌锭熔化锅10以及低温段出口11。具体结构和连接关系为：

所述粗焊锡进液锅9、锌锭熔化锅10独立安装在外槽5旁边，可控温加热器4安装在内槽6与外槽5之间，内槽6的下部连接低温段出口11，内槽6上部连接高温段出口3，内槽6中间安装转动轴7，叶片8焊接在转动轴7上，转动轴7的前端与调速减速器2一端连接，调速减速器2的另一端与电机1连接。

电机1为4kW电机，调速减速器2为1:289，可控温加热器4为4组装机总功率40kW，外槽5为Φ600×L2400mm，内槽6为Φ300×L2500mm，转动轴7为Φ89×L3000mm，叶片8为21块、粗焊锡进液锅9为Φ500×H400mm，锌锭熔化锅10为Φ300×H300mm。

一种从粗焊锡富集银金属的方法，该方法在上述设备内实现，具体步骤如下：将含Sn62％、Pb38％、Ag0.2％的粗焊锡，加入到粗焊锡熔化锅熔化，并升温到200℃条件下，以0.2t/h的速度连续加入到设有4个温度控制段的内槽中，内槽4个控制段温度由高向低分别为410℃、350℃、280℃、200℃，同时将在锌锭熔化锅内熔化的450℃锌液，按0.04t/h的速度连续加入到内槽中，螺旋轴的转速为1.5n/min，粗焊锡和锌液在螺旋轴上的叶片搅拌和推动下，在内槽中进行连续不断合金化反应、连续不断反复结晶与连续不断熔化后，在高温段出口，以0.008t/h的速度产出含Sn15.03％、Pb4.97％、Ag5.0％、Zn75.12％的锌银合金，银的富集提高到25倍，在低温度段出口，以0.232t/h的速度产出含Sn52.93％、Pb32.57％、Ag0.001％、Zn14.55％的低银粗焊锡。实施例2

一种从粗焊锡富集银金属的设备，包括10kW电机、1:289调速减速器、高温段出口、6组装机总功率90kW可控温加热器、Φ900×L4700mm外槽、Φ500×L4800mm内槽、Φ133×L5500mm转动轴、30块叶片、Φ800×H700mm粗焊锡进液锅、Φ500×H400mm锌锭熔化锅、低温段出口，所述粗焊锡进液锅、锌金属进液锅独立安装在外槽旁边，可控温加热器安装在内槽与外槽之间，内槽的下部连接低温段出口，内槽上部连接高温段出口，内槽中间安装转动轴，叶片焊接在转动轴上，转动轴的前端与调速减速器连接，调速减速器的另一端与电机连接。

一种从粗焊锡富集银金属的方法，该方法在上述设备内实现，操作步骤如下：将含Sn70％、Pb29％、Ag1.0％的粗焊锡，加入到粗焊锡熔化锅熔化，并升温到250℃条件下，以1.0t/h的速度连续加入到设有6个温度控制段的内槽中，内槽6个控制段温度由高向低分别为420℃、390℃、350℃、310℃、260℃、210℃，同时将在锌锭熔化锅内熔化的500℃锌液，按0.25t/h的速度连续加入到内槽中，螺旋轴的转速为1.5n/min，粗焊锡和锌液在螺旋轴上的叶片搅拌和推动下，在内槽中进行连续不断合金化反应、连续不断反复结晶与连续不断熔化后，在高温段出口，以0.098t/h的速度产出含Sn12.03％、Pb4.28％、Ag10.0％、Zn73.69％的锌银合金，银的富集提高到10倍，在低温度段出口，以0.1152t/h的速度产出含Sn59.74％、Pb24.81％、Ag0.016％、Zn15.43％的低银粗焊锡。

实施例3

一种从粗焊锡富集银金属的设备，包括15kW电机、1:289调速减速器、高温段出口、8组装机总功率150kW可控温加热器、Φ1200×L6400mm外槽、Φ700×L6500mm内槽、Φ189×L7000mm转动轴、39块叶片、Φ900×H800mm粗焊锡进液锅、Φ600×H500mm锌金属进液锅、低温段出口，所述粗焊锡进液锅、锌金属进液锅独立安装在外槽旁边，可控温加热器安装在内槽与外槽之间，内槽的下部连接低温段出口，内槽上部连接高温段出口，内槽中间安装转动轴，叶片焊接在转动轴上，转动轴的前端与调速减速器连接，调速减速器的另一端与电机连接。

一种从粗焊锡富集银金属的方法，该方法在上述设备内实现，操作步骤如下：将含Sn78％、Pb20％、Ag2.0％的粗焊锡，加入到粗焊锡熔化锅熔化，并升温到300℃条件下，以2.0t/h的速度连续加入到设有8个温度控制段的内槽中，内槽8个控制段温度由高向低分别为430℃、400℃、370℃、340℃、300℃、270℃、240℃、220℃，同时将在锌锭熔化锅内熔化的550℃锌液，按0.6t/h的速度连续加入到内槽中，螺旋轴的转速为1.5n/min，粗焊锡和锌液在螺旋轴上的叶片搅拌和推动下，在内槽中进行连续不断合金化反应、连续不断反复结晶与连续不断熔化后，在高温段出口，以0.198t/h的速度产出含Sn11.54％、Pb3.18％、Ag20.0％、Zn65.28％的锌银合金，银的富集提高到10倍，在低温度段出口，以2.402t/h的速度产出含Sn63.99％、Pb16.39％、Ag0.017％、Zn19.61％的低银粗焊锡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种从粗焊锡富集银金属的设备，包括电机、调速减速器、高温段出口、可控温加热器、外槽、内槽、转动轴、叶片、粗焊锡进液锅、锌锭熔化锅以及低温段出口，其特征在于，具体结构和连接关系为：所述粗焊锡进液锅和锌锭熔化锅独立安装在外槽旁边，可控温加热器安装在内槽与外槽之间，内槽的下部连接低温段出口，内槽上部连接高温段出口，内槽中间安装转动轴，叶片焊接在转动轴上，转动轴的前端与调速减速器的一端连接，调速减速器的另一端与电机连接。

2.根据权利要求1所述的从粗焊锡富集银金属的设备，其特征在于，所述可控温加热器共设有4～8组。

3.一种从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，该方法在所述的设备中实现，包括如下步骤：将含Sn62～78％、Pb20～38％、Ag0.2～2.0％的粗焊锡，加入到粗焊锡熔化锅熔化，并升温到200～300℃，连续加入到由4～8个可控温加热器加热的内槽中，同时将锌锭熔化锅内450～550℃的锌液连续加入到内槽中，粗焊锡和锌液在内槽中通过连续不断合金化反应、连续不断反复结晶与连续不断熔化后，在高温段出口，产出富集了含Ag5～20％的锌银合金，在低温度段出口，产出含Ag0.001～0.017％低银粗焊锡。

4.根据权利要求3所述的从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，所述锌锭的加入量为粗焊锡重量的20～30％。

5.根据权利要求3所述的从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，所述由4～8个可控温加热器加热的内槽，形成4～8个温度段，温度段存在温度梯度，温度依次降低，靠近高温段出口处温度最高为410～430℃，靠近低温段出口处温度最低为200～220℃。

6.根据权利要求5所述的从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，所述由4～8个可控温加热器加热的内槽，内槽4个温度段由高向低分别为410℃、350℃、280℃、200℃。

7.根据权利要求5所述的从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，所述由4～8个可控温加热器加热的内槽，内槽6个温度段由高向低分别为420℃、390℃、350℃、310℃、260℃、210℃。

8.根据权利要求5所述的从粗焊锡富集银金属的方法，其特征在于，所述由4～8个可控温加热器加热的内槽，内槽8个温度段由高向低分别为430℃、400℃、370℃、340℃、300℃、270℃、240℃、220℃。