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粗锡熔析(凝析)除铁

文章出处: admin发布时间: 2011年12月20日 人气 6517

    用铁在锡中的溶解度随温度变化的原理,通过控制温度从粗锡中除去铁的过程。为锡火法精炼流程的一步作业。将粗锡加热使锡熔出而铁成铁锡化合物与锡分离的过程称为熔析法,将液体锡降温使铁成铁锡化合物结晶析出的过程称为凝析法。
    熔析法最初主要用于处理由粗锡经吹气所产生的浮渣和粗锡锅内的残留物,后来又用于直接处理粗锡。熔析法可除去粗锡中的大部分铁,但不易使其含量达到精锡的标准,往往在熔析后再经凝析法处理。
    原理熔析温度高于锡的熔点。在锡的熔点附近,流出的锡很纯,含铁仅0.001%,大部分铁与锡生成高熔点化合物(FeSn2)留在炉床上。温度升高,铁在锡中的溶解度和熔出的液体锡含铁量均随之增加。升到773K时,FeSn2转变为FeSn,流出的液体锡含铁0.082%。升到1033K,FeSn转变为Fe3Sn2,流出的液体锡含铁1.3%。高于1173K,可得到α-Fe。熔析除铁时也能除去大部分砷,因为不仅锡与砷生成化合物Sn3As2和SnAs,铁也与砷生成高温稳定的化合物FeAs和Fe2As。铁和砷的亲和势大,因此铁的存在对除砷特别有利。
    凝析是将液体粗锡降温,铁因溶解度减小而成铁锡化合物析出,在靠近锡的熔点进行时,锡中铁含量可降到0.003%以下,能满足任何品号精锡纯度的要求。凝析法也可以除砷,且铁的存在有利于除砷。但由于在相同温度下,锡能溶解的砷量比铁多,因此凝析法除砷不能达到精锡纯度的要求。
    熔析工艺熔析法适用于处理含铁在1%以上的乙锡、锡锅渣和炭渣等。一般采用倾斜炉底的反射炉,也有采用电热熔析炉的。反射炉操作最重要的是控制烧火温度,要求烧火产生长火焰,炉内气氛接近中性。装料后逐渐升温至锡的熔点以上,熔析出来的锡液沿着炉底斜坡排出炉外,高熔点化合物则留在残锡锭上。熔析后期,需把料堆底部受热少含锡高的固体料翻到上面,同时开出沟槽,让锡液流出。炉温升到1073~1173K,当熔析渣变成红色粒状且上面无锡珠时,便可出渣。熔析原料和产物成分列举于表。后期高温析出的锡回炉再熔析,熔析渣则经焙烧后送熔炼。
    凝析工艺凝析法适用于精炼含铁小于1%的甲锡。一般在设有搅拌机的钢板制的精炼锅中进行,精炼锅在装满锡液后,先除去液面渣。粗锡含铜超过0.5%时会妨碍砷的析出,故要先加硫除铜,后凝析除铁、砷。凝析过程是将锡液降温,控制温度493~573K。凝析出的铁为FeSn2细粒晶体,其密度介于锡和铁之间略近于锡,因此既不能从锡液中浮起,沉降速度又很慢。为了分离FeSn2晶体和锡液,生产中采用插木法和吹气法(吹空气或水蒸气),加锯木屑法,过滤法和离心过滤法等多种方法。
    插木法和吹气法使析出的FeSn2上浮并氧化为浮渣。
    加锯木屑法加锯木屑并强烈搅拌,促使FeSn2结晶粒子凝聚,FeSn。固体粘附在锯木屑上易上浮。
    过滤法可在常压、加压或真空条件下进行,使锡液通过滤层而与固体渣分离。
    离心过滤法此法优于插木、吹气、加锯木屑和过滤除铁法,适于处理含铁0.1%~10%、含砷0.1%~20%的粗锡。离心过滤机有中国制的单柱悬臂式,前苏联制的Пπφ3C-6509-9Y型和丹麦制的Bergsoe型三种。离心过滤机同时具有搅拌和过滤的作用。操作时,控制锡液823K,然后开始降温,将离心机的转鼓下降沉入精炼锅的锡液中,含有铁砷结晶粒子的锡液吸入转鼓内旋转过滤,晶体本身作为滤层,转鼓内充满晶体后,提升移至渣斗卸渣。重复操作3~5次,直到温度下降至573K以下。每15t粗锡的除铁砷操作约需1.5~2.5h。玻利维亚文托(Vinto)炼锡厂所采用的离心机,在773~573K时可将锡中含铁量降到0.01%~0.02%,含砷量降到0.1%以下,而且与粗锡中原始含铁量多少(可达7%)无关。中国炼锡厂用离心过滤机处理乙锡,产出甲锡和析渣。
    展望离心过滤除铁、砷使锡精炼流程和精炼时间缩短,操作机械化,锡的直接回收率高,浮渣量减少,适应范围大,是今后精炼除铁、砷的发展方向。