根據(jù)真空冶金原理,以選擇性分離銀銻為目的,采用真空蒸餾法研究含銀鉛銻多元合金在真空(5～25 Pa)的條件下蒸餾過程中Sb的蒸發(fā)行為,考察蒸餾溫度、蒸餾時間、多元合金中其它組元對銻蒸發(fā)的影響;并測定了不同溫度下Sb元素的蒸發(fā)速率。實驗結(jié)果表明:隨著蒸餾溫度的升高及恒溫時間的延長,Sb的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。X射線衍射分析表明,蒸發(fā)物中銻為元素Sb,殘留物中Cu與Sb形成化合物Cu2Sb及Cu10Sb3,Ag與Sb生成Ag3Sb,阻礙部分Sb的徹底蒸發(fā)。結(jié)合Sb元素的蒸發(fā)機制,根據(jù)實驗結(jié)果計算得出Sb元素的蒸發(fā)速率為15.169～18.066 g·cm-2·h-1。

　　鉛陽極泥是提取貴金屬和綜合回收Sb, Pb 等有價金屬的重要原料, 脆硫鉛銻礦在冶煉過程中得到的粗鉛經(jīng)電解精煉后產(chǎn)出的陽極泥是典型的高銻低銀類鉛陽極泥[1-3] 。由于脆硫鉛銻礦中含Sb, Bi,As, Cu, Ag, Au 等電性比Pb正的金屬元素, 導致底鉛電解精煉過程中所產(chǎn)出的陽極泥的成分較為復雜。

　　為了綜合回收Ag, Sb 等有價金屬, 目前工業(yè)上對該類陽極泥普遍采用反射爐熔煉))) 吹煉成貴鉛)))分銀爐灰吹分離得高銀合金板))) 電解精煉得精銀的火法工藝進行處理[4-5] 。此法對原料適應性廣,處理能力大, 但銀回收率低, 能耗高, 環(huán)境污染嚴重。

隨著現(xiàn)代冶金對資源綜合利用和環(huán)保要求的提高,許多研究者開始尋求新的濕法處理方法[6]。文獻[7]提出低溫空氣預氧化、氯化浸出、亞硫酸鈉浸銀))) 甲醛還原提銀、浸出液水解制取立方銻白工藝,綜合回收伴生金屬, 雖然各金屬的回收率高, 但采用氯化水解工藝制備銻白過程中排放大量的廢酸廢水, 回收處理困難, 若采用石灰石中和后直接排放則進一步形成新的環(huán)境污染源。文獻[8]采用控電氯化浸出)))連續(xù)蒸餾法處理高銻低銀類鉛陽極泥制備SbCl3。文獻[9]采用控電氯化浸出)))低壓連續(xù)蒸餾)))氧化結(jié)晶法處理高銻低銀類陽極泥制備SbCl5。他們均主要考慮陽極泥中銻的回收利用, 而對于銀的富集回收未見詳細報道。真空冶金作為冶金領域的新技術(shù), 與傳統(tǒng)冶金方法相比具有金屬回收率高、資源和能耗消耗少、無廢水廢氣產(chǎn)生、工藝流程簡單等優(yōu)勢, 廣泛應用于合金的分離、金屬熱還原、二次資源回收、廢棄物熱解等領域[10-15] 。為此, 本文作者以選擇性分離Ag, Sb 為目的, 采用真空蒸餾法處理高銻低銀鉛陽極泥經(jīng)預處理脫水后所得的含銀鉛銻多元合金, 通過一次真空蒸餾將物料中的絕大部分Sb, Bi, As,Pb 揮發(fā)冷凝, 使得貴金屬Ag 殘留并得到最大程度的富集, 從而可提高各金屬的綜合回收率。本文在真空(5~ 25 Pa) 條件下研究蒸餾溫度、蒸餾時間、多元合金中其它組元對主成分Sb 的蒸發(fā)行為的影響, 為高銻低銀類鉛陽極泥的真空冶金提供理論依據(jù)和實驗基礎數(shù)據(jù)。

實驗原料

　　實驗原料為中國廣西某銻冶煉廠產(chǎn)出的高銻鉛陽極泥進預氧化脫水后所得含銀鉛銻多元合金, 該多元合金的金屬組元質(zhì)量百分含量列于表1。

表1 含銀鉛銻多元合金的化學成分

實驗設備及研究方法

　　實驗在文獻[16] 所示的HZSL-18型立式真空蒸餾爐中進行, 該真空蒸餾爐由真空室、電阻爐、揮發(fā)物冷凝系統(tǒng)、控溫測溫系統(tǒng)、真空獲得與測量系統(tǒng)五個部分組成, 真空室外通冷卻水, 電阻爐發(fā)熱體由石墨制成。

　　實驗時準確稱量合金原料, 將合金原料裝入坩堝, 而后將坩堝放入電阻爐加熱區(qū)內(nèi), 密封好后, 開啟冷卻水, 對蒸餾系統(tǒng)抽真空, 當系統(tǒng)壓力到達5~25 Pa 后, 開啟加熱電源, 調(diào)整功率對電阻爐進行升溫, 達到預定溫度后恒溫一段時間, 關閉加熱電源并繼續(xù)通冷卻水降溫, 等爐內(nèi)溫度降至室溫后對真空室放氣, 取出冷凝物和殘留物, 稱量, 化驗。各元素的含量采用火焰原子吸收光譜法結(jié)合化學滴定的方法測定。采用Rigaku D/ max- 3B 型X 射線衍射(XRD) 儀分析揮發(fā)物及蒸餾后殘留物的物相, 掃描區(qū)間為10b~ 90b。

結(jié)論

　　(1) 通過對含銀鉛銻合金各組元蒸氣壓的熱力學研究: 通過真空蒸餾法使合金中Ag 與Sb 等賤金屬分離富集Ag 在理論上可行。與傳統(tǒng)處理方法相比, 具有流程短、清潔環(huán)保等優(yōu)點。

　　(2) Sb在蒸發(fā)過程中的主要限制性環(huán)節(jié)為Sb 原子由液相通過液相邊界層向合金液/氣相界面的擴散;Sb的蒸發(fā)速率隨溫度升高而增大, 當溫度為1133~ 1373 K時, Sb的蒸發(fā)速率為151169~ 181066 g#cm- 2#h- 1。

　　(3) Sb的蒸發(fā)除受殘留合金液中Ag, Cu 與Sb之間的相互作用外, 還受蒸餾溫度和恒溫時間的影響; 且隨著蒸餾溫度的升高和恒溫時間的延長, Sb的揮發(fā)率增大。

參考文獻：
　　[1]謝兆鳳,楊天足,劉偉鋒,等.脆硫鉛銻礦無污染冶煉工藝研究[J].礦冶工程,2009,29(4):80-84
　　[2]CHEN Jian-hua,LI Yu-qiong,LONG Qiu-rong.Improving theSelective Flotation of Jamesonite Using Tannin Extract[J].In-ternational Journal ofMineral Processing,2011,4(10):20-23
　　[3]陳進中,曹華珍,鄭國渠,等.高銻低銀類鉛陽極泥制備五氯化銻新工藝[J].中國有色金屬學報,2008,18(11):2094-2099
　　[4]何啟賢,陸璽爭.鉛銻冶金生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005:12-13
　　[5]盧宜源,賓萬達.貴金屬冶金學[M].長沙:中南工業(yè)大學出版社,1995:213-217
　　[6]Talip Havuz,Bunyamin Donmez,Cafer Celik.Optimization ofRemoval of Lead from Bearing-Lead Anode Slime[J].Journalof Industrial and Engineering Chemistry,2010,(16):355-358
　　[7]聶曉軍,陳慶邦,劉如意.高銻低銀鉛陽極泥濕法提銀及綜合回收的研究[J].廣東工學院報,1996,13(4):51-57
　　[8]CAO Hua-zhen,CHEN Jin-zhong,YUAN Ha-i jun,et al.Preparation of Pure SbCl3 from Lead Anode Slime BearingHigh Antimony and Low Silver[J].Transactions of Nonfer-rous Metals Society of China,2010,20(3):2397-2403
　　[9]陳進中,曹華珍,鄭國渠,等.高銻低銀類鉛陽極泥制備五氯化銻新工藝[J].中國有色金屬學報,2008,18(11):2094-2099
　　[10]戴永年.有色金屬真空冶金[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998:110-116
　　[11]何德文,劉蕾,肖羽堂,等.真空冶金回收廢舊鋅錳電池的汞和鎘試驗研究[J].中南大學學報(自然科學版),2011,42(4):893-895
　　[12]韓龍,楊斌,楊部正,等.熱鍍鋅渣真空蒸餾回收金屬鋅的研究[J].真空科學與技術(shù)學報,2009,29(增刊):101-104
　　[13]Chen Weiliang,Yang Bin,Chai Liyuan.Vacuum DistillationRefining ofCrudeLithium(I)-Thermodynamics on Separat-ing Impurities from Lithium[J].Transactions of NonferrousMetals Society of China,2001,(6):937-941
　　[14]徐寶強,裴紅彬,楊斌,等.真空碳熱還原脫除紅土鎳礦中鎂的研究[J].真空科學與技術(shù)學報,2011,31(3):341-347
　　[15]李亮,劉大春,楊斌,等.真空蒸餾鉛陽極泥制備粗銻的研究[J].真空科學與技術(shù)學報,2012,32(4):301-305
　　[16]王林,劉大春,楊斌,等.真空蒸餾法提純粗鎳的研究[J].真空科學與技術(shù)學報,2010,30(3):283-287
　　[17]張金玲,王社斌,衛(wèi)英慧,等.真空熔煉AZ91鎂合金過程中Mg元素的蒸發(fā)行為[J].稀有金屬材料與工程,2007,36(9):1601-1604
　　[18]戴永年,楊斌.有色金屬真空冶金[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009:263-277
　　[19]Kubaschewski O,Aicock C B.冶金熱化學[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1985:486-505
　　[20]郭青蔚,王桂生,郭庚辰.常用有色金屬二元合金相圖集[M].北京:化學工業(yè)出版社.2010:48-162