從理論上分析了采用真空蒸餾硫化法處理銅砷銻多元合金除As,Sb的可行性,并通過實驗探討了加硫量、蒸餾溫度、蒸餾時間對As,Sb脫除效果的影響。結果表明:在系統(tǒng)殘壓5～15 Pa,加硫過量率為200%,蒸餾溫度1473 K,蒸餾時間30min條件下,雜質(zhì)元素As、Sb含量分別降至0.039%,1.02%,脫除率分別為99.84%,95.17%,脫除效果明顯好于直接真空蒸餾。蒸餾后得到的殘余物為Cu2S,純度較高,含量可達98%左右,Cu直收率為97.60%,經(jīng)吹煉可得能夠適用于電解精煉的陽極銅。
　　
　　關鍵詞： 真空蒸餾;硫化;銅砷銻多元合金;除As,Sb
　　
　　基金項目: 云南省科技計劃重點項目(項目批準號:2011FA008)
　　
　　銅浮渣是粗鉛火法精煉第一步除雜質(zhì)銅得到的產(chǎn)物, 國內(nèi)外一般采用蘇打 鐵屑法在反射爐、回轉短窯或鼓風爐中處理, 產(chǎn)物有粗鉛、冰銅、合金、爐渣和煙塵。其中的合金只在浮渣中As, Sb 較多時才可產(chǎn)出, 原因是As, Sb 與Cu 之間的結合力很強, 易形成多種化合物, 并且可以單獨成相, 與其它產(chǎn)物分層較明顯。因此產(chǎn)出的合金富含Cu, As, Sb, Pb 等元素[ 1- 5] 。
　　
　　隨著一次資源日益枯竭和環(huán)保要求日益嚴格, 研究如何高效地從此類合金中提取有價金屬顯得很有意義。因為合金中As 含量過高( 16.65% ) ,所以限制了某些傳統(tǒng)冶金方法的使用, 比如氧化揮發(fā)法、堿性精煉法、煙化爐硫化揮發(fā)法等[ 6- 8] 。在回收復雜多金屬合金中的有價金屬時, 真空蒸餾法是一種很好的預處理手段。在真空蒸餾處理此合金的實驗中,As, Sb 的揮發(fā)率沒有達到預期的效果, 實際揮發(fā)率與理論計算結果相差很大。在系統(tǒng)殘壓20~ 30 Pa 條件下, 蒸餾溫度1773 K, 保溫時間240min, 蒸餾殘余物中仍含有2.37% As, 2.67% Sb。原因是該合金中As, Sb 與Cu 之間存在的很強結合力,阻礙了As, Sb 的自由揮發(fā)。可見, 真空蒸餾法雖能除去合金中的大部分雜質(zhì), 但是得到的殘余物仍然遠遠達不到電解陽極銅的標準。為了能進行電解精煉, 還需采用其它方法進一步除雜[ 9] 。鑒于以上傳統(tǒng)直接真空蒸餾法的不足, 本文在此基礎上做了改進: 在合金中熔入硫, 使合金硫化, 然后再真空蒸餾。
　　
　　原理是利用Cu 對S 的親和力大于As, Sb 對S 的親和力, 使Cu-As, Cu-Sb 化合物中的Cu 硫化變?yōu)镃u2S。As, Sb 可能變成金屬態(tài), 獨立存在, 也可能續(xù)被多余的S 硫化, 變?yōu)榱蚧铩＿@兩種形態(tài)的揮發(fā)性都要比之前的形態(tài)好很多, 可以大大提高As,Sb 的脫除率。蒸餾殘余物為Cu2S, 經(jīng)吹煉可得能夠應用于電解精煉的陽極銅。本文的目的在于探索真空蒸餾硫化法處理此合金脫除As, Sb 的可行性, 限度及比較理想的工藝條件, 包括加硫量、蒸餾溫度、蒸餾時間, 以期為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實驗基礎數(shù)據(jù)。
　　
　　(1) 真空蒸餾硫化法處理銅砷銻多元合金除雜質(zhì)As, Sb 效果還是很顯著的。在系統(tǒng)殘壓5~ 15Pa, 加硫過量率為200%, 蒸餾溫度1473 K, 蒸餾時間30 min 條件下, 雜質(zhì)元素As, Sb 含量分別降至0.039% , 1.02% , 脫除率分別為99.84% , 95.17%,脫除效果明顯好于直接真空蒸餾。在Pb 含量方面,兩種方法并沒有顯著的差別, 可見Pb 的揮發(fā)并沒有受到其它元素的影響。蒸餾后得到的殘余物為Cu2S, 純度較高, 含量可達98% 左右, Cu 直收率為97.60% , 經(jīng)吹煉可得能夠適用于電解精煉的陽極銅。
　　
　　(2) 真空蒸餾僅是一個物理過程, 處理內(nèi)存較強化合物結合力的物料時難以達到較好的除雜效果,需引入化學反應。
　　
　　(3) 合金中含量很高的砷z*終以砷單質(zhì)或者硫化砷的形態(tài)存在, 二者都是無毒的, 不會污染環(huán)境和危及人的生命安全, 實現(xiàn)了砷的無害化處理, 體現(xiàn)了真空冶金清潔, 環(huán)保的優(yōu)點。
　　
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