CN108411118A - 铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺及其应用，它包括以下步骤：（1）、一次蒸馏：将除铜后的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，得到一次残留物和一次挥发物；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅，电解阳极泥可回收金属铋；（3）、二次蒸馏：将一次残留物累积到一定量后进行二次真空蒸馏，得到二次残留物和二次挥发物。本发明的有益效果是通过第一次真空蒸馏，一次挥发物粗铅合金产品含锡量满足铅阳极进行电解的含锡量指标，第二次真空蒸馏，得到铅‑铋‑锑合金（二次挥发物）和高金银的粗锡（二次残留物），可以视产出量，继续分离得到有价金属或作为半产品直接出售。因此经济效益显著。

Description

铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺及其应用

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，尤其涉及铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺及其应用。

背景技术

铜冶炼厂产出的烟灰等固体废物含有铅、锌、铜、锡、金、银等有价金属。这类固体废物一般都采用湿法浸出→火法熔炼→除铜、除锡→电解生产电铅的工艺。火法熔炼产出铅铋合金经过除铜后，还会含有一定量的锡、锑、砷、金、银等，其中，金属锡是铅电解工序中最难分离的杂质，对电铅质量影响最大,因此需要提前脱除，使其含量低于0.3%，才能保证电解工序正常进行，除锡操作主要采用熔铅锅敞开式高温除锡。

例如中国发明专利公开号CN104212995A公开的铅铋合金高温碱性除锡方法，包括以下步骤：(1)、将含锡的铅铋合金除铜；(2)、向熔铅锅内经过除铜的铅铋合金加入工业NaCl覆盖熔体表面，升温至750℃;(3)、搅拌；(4)、一段提锡，根据铅铋合金中的含锡量向熔体中加入适量的碱性造渣剂NaOH，继续搅拌，直到熔体表面形成颗粒状锡渣，捞去锡渣；(5)、二段提锡，继续向熔体内加入工业NaCl，再向熔体内加入碱性造渣剂NaOH，重复步骤(2)和(3)。这种工艺存在以下缺点：（1）、作业周期长，约7个小时；（2）、锡回收率低，仅有55%；（3）、铅、铋挥发损失大，无名损失率约为7%；（4）、作业环境差，对操作人员的职业健康存在较大隐患等。因此，有必要采用先进工艺改善这种现状。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的铅铋合金用于电解前的传统除锡工艺存在诸多弊端，为此提供一种能够缩短作业时间、提高锡回收率、同时富集金银、降低铅、铋挥发损失、作业环境友好的铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺及其应用。

本发明的技术方案是：铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，它包括以下步骤：（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡1.5wt%-5.0wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3100A-3300A，蒸发盘温度为1035℃-1050℃，冷凝罩温度为420℃-440℃，真空度为10 Pa -15Pa，得到含锡量小于0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1035℃-1045℃，冷凝罩温度为390℃-410℃，真空度为10 Pa-15Pa，得到二次残留物和二次挥发物，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

上述方案的改进是所述步骤（2）的蒸发盘温度为1075℃-1095℃。

上述方案中所述真空蒸馏炉系统的化料锅温度为400℃-550℃，挥发物出料管温度为350℃-550℃，挥发物出料锅温度为350℃-550℃，进料管温度为350℃-550℃。

铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺的应用，它用于以炼铜烟灰为原料采用湿法浸出→火法熔炼→除铜、除锡→电解生产电铅的工艺中的除锡步骤。

本发明的有益效果是通过第一次真空蒸馏，挥发物粗铅合金产品含锡量在0.01%左右、含银量在30g/t以下，满足铅阳极进行电解的含锡量指标，通过第二次真空蒸馏，二次残留物含锡量可以富集到大于90%，同时主要的金银都富集在二次残留物中，这种高金银的粗锡（二次残留物）可以通过电解得到精锡，锡阳极泥可以回收金银；从而为后续回收锡、金、银，提供了更便捷的途径；二次挥发物合金产品含锡量仅为0.3%以内，其中主要含有铅、铋、锑，可以继续分离得到有价金属锑、以及铅铋合金；或者，如果产出量少，可以作为半产品直接出售。本发明的锡回收率可达到：99.74%、铅回收率可达到：99.72%，铋回收率可达到：99.72%，接近于理论上的零损失。金回收率：＞98%，银回收率：＞95%，也得到非常好的回收，因此经济效益显著。

具体实施方式

本发明包括以下步骤：（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡1.5wt%-5.0wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3100A-3300A，蒸发盘温度为1035℃-1050℃，冷凝罩温度为420℃-440℃，真空度为10 Pa -15Pa，得到含锡量小于0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1035℃-1045℃，冷凝罩温度为390℃-410℃，真空度为10 Pa-15Pa，得到二次残留物和二次次挥发物，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明的反应原理如下：各种金属及其化合物在真空环境下易于气化，由于饱和蒸汽压的不同，低沸点的金属及其化合物优先于较高沸点的金属及其化合物挥发，从而达到彼此分离以及提纯的目的。

对于A-B二元合金而言：蒸发的气体单位容积中某元素的分子量，即蒸汽密度ρ_A和ρ_B、合金中元素在液相中含量A_l和B_l存在以下关系：

A_l/B_l为液相中两元素的含量比；

β称为分离系数，可用来判断合金能否分离。当β ＞ 1或β ＜ 1,气相和液相的成分都不一样，可以用蒸馏法使A集中在一相中，而另一相中A减少，达到A-B分离；

当β=1，则两相成分相等，不能用蒸馏法分开A-B合金。

在我公司的铅铋合金中，主要成分见下表：

表1

我公司的原料合金中主要成分的熔沸点如下表：

表2

由上表可见，要成分Pb、Bi元素的沸点较低、纯物质饱和蒸气压高，而Sn、Ag、Cu的沸点较高、纯物质饱和蒸气压低，因此，在1000℃-1100℃进行真空蒸馏时，Pb、Bi与Sn、Ag、Cu的分离系数较大。铅、铋大量挥发进入挥发物，锡、金、银主要以液态进入残留物。所以，通过真空蒸馏可以实现Pb-Bi的脱除与Sn、Ag的富集。

一次蒸馏工艺旨在确保挥发物铅铋合金产品含锡量低于0.05%的条件下，尽量提高挥发物的产出率、以及锡的直收率。一次蒸馏的工艺参数见下表：

表3

一次蒸馏得到的挥发物产品与残留物产品检测参数见下表

表4

一次蒸馏各主要元素直收率见下表：

表5

综合表4、5可看出，铅铋合金通过第一次真空蒸馏，挥发物粗铅合金产品含锡量在0.01%左右、含银量在30g/t左右，达到了预期指标。

二次蒸馏原料成分如下表：

表6

二次蒸馏得到二次残留物（锡-金-银合金）和二次挥发物，使其中的锡成分得到进一步富集，同时，产出二次挥发物。

二次蒸馏参数如下表：

表7

二次蒸馏得到的挥发物产品与残留物产品检测参数见下表：

表8

二次蒸馏各主要元素直收率见下表：

表9

两次蒸馏的各主要元素总直收率见下表：

表10

根据试验结果可以看出，通过第二次真空蒸馏，当残留物含锡量富集到93.56%左右时，二次挥发物合金产品含锡量仅为0.28%。

实施例1：铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，它包括以下步骤：（1）、（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡1.5wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3100A，蒸发盘温度为1035℃，冷凝罩温度为420℃，真空度为10 Pa，得到含锡量为0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物，所述一次挥发物的重量百分比为88%，含锡0.0087%，含银22.54g/l，所述一次残留物的重量百分比为12%；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1035℃，冷凝罩温度为390℃，真空度为10 Pa，得到15wt%的二次残留物和85wt%的二次挥发物，二次残留物含锡89.1%、银2.98%、金564g/t，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

实施例2：铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，它包括以下步骤：（1）、（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡3wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3200A，蒸发盘温度为1045℃，冷凝罩温度为430℃，真空度为12Pa，得到含锡量为0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物，所述一次挥发物的重量百分比为90%，含锡0.001%，含银26.87g/l，所述一次残留物的重量百分比为10%；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1040℃，冷凝罩温度为400℃，真空度为13Pa，得到20wt%的二次残留物和80wt%的二次挥发物，二次残留物含锡92.1%、银3.6%、金597g/t，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

实施例3：铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，它包括以下步骤：（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡5.0wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3300A，蒸发盘温度为1050℃，冷凝罩温度为440℃，真空度为15Pa，得到含锡量为0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物，所述一次挥发物的重量百分比为94%，含锡0.011%，含银27.68g/l，所述一次残留物的重量百分比为6%；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1045℃，冷凝罩温度为410℃，真空度为15Pa，得到25wt%的二次残留物和75wt%的二次挥发物，二次残留物含锡92.9%、银3.9%、金613g/t，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

优选实施例4：研究发现，通过调节工作电压和电流下，可以改变输入功率以调节二次蒸馏时的蒸发盘温度，从而调节蒸馏速度，如果需要缩短蒸馏时间，可以提高蒸发盘温度；如果需要降低一次挥发物中的银含量，可以降低蒸发盘温度。本实施例与实施例1-3的区别在于步骤（2）的蒸发盘温度为1075℃-1095℃。

将实施例1-4以及现有工艺除锡所需时间做对比，具体数值见下表：

可见实施例1-3除锡时间明显优于对比例的7h，实施例4的除锡时间由于实施例1-3，达到4.7h。

经济效益：由于采用真空蒸馏工艺除锡后，锡回收率：99.74%、铅回收率：99.72%，铋回收率：99.72%，接近于理论上的零损失。金回收率：＞98%，银回收率：＞95%，也得到非常好的回收，因此经济效益显著。

环境效益：目前，我公司采用敞开式高温加碱除锡法，铅、铋的挥发损失大，作业环境差，对操作人员的职业健康存在较大隐患。而真空冶金工艺作为一种清洁高效的冶金工艺，改造后，在真空密闭条件下进行操作，能够真正实现清洁生产，改善作业环境，减少铅铋挥发损失。

社会效益：改善了生产操作环境，促进员工的职业安全与健康，同时，可以促进我公司的工艺提升，增强竞争力，推动新技术在处理固体废物领域的应用，实现固体废物的资源最大化。

通过我公司的生产实践来看：采用真空蒸馏处理适合于处理我公司的铅铋合金。经过两次真空蒸馏工艺，可以实现粗铅合金中铅、铋与锡、金、银的分离，分别得到铅铋合金产品与粗锡合金产品。

真空蒸馏提锡具有的显著特点包括：1）回收率高，基本不会产生无名损失；2）真空密闭作业，可以实现清洁生产；3）实现经济效益增加。4）改善了生产操作环境，促进员工的职业安全与健康，同时，可以促进我公司的工艺提升，增强竞争力，推动新技术在处理固体废物领域的应用，实现固体废物的资源最大化。新项目采用真空蒸馏工艺后，经济效益、环境效益和社会效益显著。综上所述，本工艺应用前景广阔、值得大力推广。

Claims (4)

1.铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，其特征是它包括以下步骤：（1）、一次蒸馏：将除铜后的含锡1.5wt%-5.0wt%的铅铋合金熔体泵入真空蒸馏炉系统进行一次蒸馏，工作电流强度为3100A-3300A，蒸发盘温度为1035℃-1050℃，冷凝罩温度为420℃-440℃，真空度为10 Pa -15Pa，得到含锡量小于0.01wt%的一次挥发物和含锡量大于12wt%的一次残留物；（2）、将一次挥发物收集后熔铸成阳极板，进行电解得到电铅；（3）、二次蒸馏：将一次残留物泵入真空蒸馏炉系统进行二次蒸馏，工作电流强度为2500A，蒸发盘温度为1035℃-1045℃，冷凝罩温度为390℃-410℃，真空度为10 Pa -15Pa，得到二次残留物和二次挥发物，二次挥发物作为铅锑合金直接出售。

2.如权利要求1所述的铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，其特征是所述步骤（2）的蒸发盘温度为1075℃-1095℃。

3.如权利要求1所述的铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺，其特征是所述真空蒸馏炉系统的化料锅温度为400℃-550℃，挥发物出料管温度为350℃-550℃，挥发物出料锅温度为350℃-550℃，进料管温度为350℃-550℃。

4.如权利要求1-3任一所述的铅铋合金电解前段的真空蒸馏除杂工艺的应用，其特征是它用于以炼铜烟灰为原料采用湿法浸出→火法熔炼→除铜、除锡→电解生产电铅的工艺中的除锡步骤。