一、碱炼的机理

图1是te-bi系统的状态图。

图1 te-bi系统状态图

从图1中可以看出，在585℃时，碲铋成分含52.2% Bi时，化合物Bi2Te3结晶:在266℃时，含2.4% Te，出现(Bi+Bi2Te3)共晶。413℃时，Te含量为90%(原子)，出现(Bi2te3+Te)共晶。540℃时，发生咬入夹杂反应；在420℃时，Bi2Te包晶反应在较宽的范围内发生。在312℃时，均相包晶反应发生在一个狭窄的区域。272℃时碲在铋中的溶解度为2.6%，300℃时为4%。

锡铋系统的状态图如图2所示。

图2锡铋系统状态图

铋和锡组成的低熔点合金在液态下完全互溶，共晶点温度为139℃。该组合物含有43%(原子)的铋或57%(重量)的铋。当温度为139℃时，铋在锡中溶解度为13.1%(原子)，而锡在铋中的溶解度为0.2%(原子)。

碱炼的目的是回收碲和锡。

碱性除碲可以看作是一种改进的Havris法，即以吹入的压缩空气体为氧化剂，NaOH为吸收剂。NaOH的加入可以减少铋以Bi2O3形式的损失，NaOH与氧化碲之间的反应比Ri2O3与氧化碲之间的反应强，从而可以在低于Bi2O3的氧电位下氧化碲。

被压缩空气体氧化的碲反应如下:

对于未被压缩空气体氧化的碲，反应如下:

因为NaOH的熔点是318℃，碲的熔点是452℃，TeO2的熔点是733℃，如果碱炼温度控制在500 ~ 520℃，反应可以保持液态，反应产物以浮渣的形式分离出来。

除碲外，少量锡也能与NaOH反应生成亚锡钠:

碱性除锡是在铋溶液中加入NaOH、NaCl和NaNO3，其中NaNO3是强氧化剂，NaOH是有效吸收剂。NaCl的加入有助于提高NaOH对锡酸钠的吸收能力，降低碱性浮渣的熔点和粘度，减少NaNO3的消耗。反应是:

反应的气相是77%的N2和23%的NH3，这表明锡的氧化主要根据第一反应进行。

图3显示了碲和锡在碱性精炼厂的老化程度。

图3碲和锡的去除程度

二。碱性精炼实践

为了防止碱炼时碲和锡同时进入渣中，采用先脱碲后脱锡的工艺，便于分别回收碲和锡。

将氧化精炼除砷锑后的铋溶液冷却至500 ~ 520℃，加入物料重量1.5% ~ 2%的固体碱。熔化后，吹入压缩空气体去除碲。固体碱分多次加入，除碲精炼时间一般控制在6 ~ 10小时，直至加入的固体碱被压缩空。除碲后，铋液中碲含量降至0.05%以下，可在后期精炼过程中进一步有效除碲。因此，不必延长除碲操作时间，以免产生大量贫碲渣，降低铋的直收率。碲渣呈淡黄色，其重量约为物料重量的3% ~ 5%。

取出碲渣后，冷却至400-450℃，加入NaOH和NaCl，熔化并覆盖铋液表面，用压缩空气体搅拌15-20分钟，加入NaNO3，搅拌30分钟，取出干渣。碱的加入量为sn ∶ NaOH ∶ NaCl ∶ nano3 = 1 ∶ 2 ∶ 0.6 ∶ 0.5。该操作重复三次，第一次加入占总加入量的3∕5，第二次加入为1/5，第三次加入为1/5。锡渣的用量约为物料重量的1% ~ 3%。

某厂碱炼产生的碱渣成分如下表所示，分别从中回收碲和锡酸钠。

表碱性精炼渣成分(%)