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金属锌的制备(除尘灰提炼锌工艺)

金属锌的制备(除尘灰提炼锌工艺) 锌壳蒸馏脱锌

铅熔炉加锌除银产生的银锌壳,用压机从液态铅中挤压出来,再用火蒸馏除锌,就产生了富含贵金属的铅合金渣(俗称富铅)。富铅被炉灰吹掉,产生金银合金,然后分离提纯。该方法是处理银锌壳的常规方法。工艺成熟,目前仍被国内外铅厂广泛使用。这个过程如图1所示。

图1银锌壳蒸馏吹灰过程

银壳主要是铅、锌、银(金)的合金,混有少量的铜、砷、锑等金属及其与铅、锌的氧化物。蒸馏锌是因为锌的沸点(760 mmHg下906℃)明显低于其他金属。在还原气氛中,将银锌壳加热到1000 ~ 1100℃,将锌、铅等氧化物还原成金属,然后锌金属在高于其沸点的温度下以气态挥发,从而达到与银、铅分离的目的。挥发的锌蒸汽被引入冷凝器,冷凝的金属锌被回收。

通常,在蒸馏炉中使用倾斜的炉体。这种炉子的炉体是用耐火砖在铁架上制成的。铁架的两侧支撑在枢轴上,由齿轮和螺丝驱动。炉体的水平截面为方形,顶部为拱形,后壁设有烟道,前壁设有安装和取出干馏炉的开口。水箱装好后,用砖和黄泥封好。炉心下部设有拱形支架,专用于支撑蒸馏罐。可以通过燃烧煤粉、焦炭或重油来加热。烧油或煤粉的炉子配有喷嘴(煤粉通过进料盘进料)。焦炉底部吹炉排,炉顶绑焦斗。图2是焦炭蒸馏炉的示意图。蒸馏时,在蒸馏罐口安装冷凝器,并与铸锭车连接。

图2焦炭蒸馏炉示意图

1-蒸馏罐;2-拱桥支架;3-冷凝器;

4-支撑框架和模具台;5-焦炭漏斗;6-烟道;七层炉栅

干馏炉的形状像一个平底瓶子,由鳞片状石墨(55%)混合耐火泥(45%)制成,壁厚约45毫米。一个高0.99m,净腹空直径0.443m的蒸馏罐,每次可蒸馏约500 ~ 700 kg的银、锌壳。每个质量好的蒸馏罐可以使用60次左右。新罐在使用前,要在炉顶烘烤7天左右,将水分全部去除,然后在炉内用小火加热24小时左右,再慢慢加热至暗红色后,方可装料。加热空罐体时,为防止罐体内壁过度氧化而影响其使用寿命,宜在罐体内加入少量木炭或焦炭。蒸馏罐在炉内以45°左右的角度放置在支撑座上,尽可能增加罐在炉内的受热面积。蒸锌过程是间歇操作。几罐原料蒸馏完毕后,将罐沿固定方向适当旋转,改变罐在支座上的接触位置,防止装料后金属负荷压在罐的一处而损坏。

蒸馏罐安装好后,将炉口密封,再将冷凝器与罐口连接,装料后密封。对于冷凝,可以改造旧的蒸馏罐,也可以用耐火泥或耐火砖内衬铸铁罐或钢壳。冷凝器的形状一般为截锥形或圆柱形,顶部有排气口,前面有锌出口。冷凝器的大小取决于蒸馏罐的大小、燃料类型和操作方法。冷凝器内的温度由蒸馏罐不断产生的锌蒸气和气体来保持,正常情况下应在450℃-500℃之间。如果冷凝器内的温度低于锌的熔点(419.47℃),进入冷凝器的大部分锌蒸气会凝结成蓝色粉末;如果温度超过500℃,锌蒸气会冷凝不完全,一部分被气流带走,造成锌的损失。

蒸汽炼锌是将银锌壳和还原剂(2% ~ 3%的碎炭或3% ~ 4%的碎焦)装入甑内,然后在炉内迅速升温至1100 ~ 1200℃(即甑内1000 ~ 100℃)。待银锌壳软化后,加入原料,安装冷凝器,直至罐内充满液态合金开始蒸发锌。锌蒸发初期,由于锌蒸气稀薄,冷凝器内温度不高,进来的锌蒸气凝结成蓝色粉末。大约1小时后,液态锌金属开始凝集。在蒸馏过程中,液态锌分多次排出,每次排出约三分之二,留三分之一在冷凝器中保温,有利于锌蒸气与液态锌接触,容易生成液相,减少蓝色粉末的产生。蒸馏过程中,如果排气口出现白烟和淡蓝色火焰,说明锌蒸气正在燃烧,说明蒸馏正在顺利进行。当白烟逐渐变浅,最后变成黄烟时,说明铅被氧化,锌蒸发已经到终点。每次蒸锌操作约需6 ~ 8h。

蒸馏结束后,排出所有液态锌锭,并移除冷凝器。然后倾斜炉体将蒸馏罐中的富铅倒入钢桶中,取出浮渣,将富铅锭送去吹灰生产金银合金。用熨斗刮去附着在蒸馏罐壁上的炉渣,并将其送回蒸馏罐。然后复位炉体进行下一步操作。

蒸馏产生的锌仍含有少量的银和铅,可返回用于加锌和除银。蓝色粉末被重新蒸馏,或用于从含金的氰化物溶液或其他溶液中置换金。

每吨银锌壳消耗约500 ~ 700公斤焦炭或180 ~ 270升重油。锌的回收率为65% ~ 80%。

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