从硬锌中真空蒸馏回收锌铟.pdf

8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．e n 2 0 1 4 年第7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 7 ．0 0 3 从硬锌中真空蒸馏回收锌铟 程亮1 ，李一明2 ，马爱军1 ，鲁兴武1 ，邵传兵1 ，李俞良1 1 ．西北矿冶研究院冶金新材料研究所，甘肃省有色金属冶炼新工艺及 伴生稀散金属高效综合利用重点实验室，甘肃白银7 3 0 9 0 0 ； 2 ．中国石油吉林石化公司研究院环境监测站，吉林吉林1 3 2 0 2 1 摘要采用真空蒸馏法从硬锌中分离锌和铟、锗，考察蒸馏温度和时间对蒸馏率、富集比、以及冷凝物的 成分的影响。结果表明，最佳蒸馏条件为蒸馏温度 9 0 0 2 0 ℃，时间6 0r a i n ，真空压力≤10 0 0P a ，残 压≤8 0 0P a 。 关键词硬锌；铟；真空蒸馏；回收T F 8 1 3 中图分类号T F 8 0 4 ．2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 0 7 0 0 0 8 0 3 R e c o v e r yo fZ i n ca n dI n d i u mf r o mH a r dZ i n cw i t hV a c u u mD i s t i l l a t i o n C H E N GL i a n 9 1 ，L IY i m i n 9 2 ，M AA i - j u n l ，L UX i n g W U l ，S H A OC h u a n b i n 9 1 ，L IY u l i a n 9 1 1 ．I n s t i t u t ef o rM e t a l l u r g ya n dN e wM a t e r i a l so fN W I M M ，K e yL a b o r a t o r yo fN e wP r o c e s sf o r N o n f e r r o u sM e t a lS m e l t i n ga n dR a r eM e t a lH i g hU t i l i z a t i o nE f f i c i e n c yi nG a n s uP r o v i n c e ，B a i y i n7 3 0 9 0 0 ，G a n s u ，C h i n a ； 2 ．C h i n aN a t i o n a lP e t r o l e u mJ i l i nP e t r o c h e m i c a lC o m p a n yI n s t i t u t eE n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n gS t a t i o n ，J i l i n1 3 2 0 2 1 ，J i l i n ，C h i n a A b s t r a c t Z i n c ，i n d i u ma n dg e r m a n i u mw e r es e p a r a t e df r o mh a r dz i n cb yv a c u u md i s t i l l a t i o n ．T h ee f f e c t so f d i s t i l l a t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m eo nd i s t i l l a t i o nr a t e ，e n r i c h m e n tr a t i o ，a n dc o m p o n e n to fc o n d e n s a t ew e r e i n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d ed i s t i l l a t i o nt e m p e r a t u r eo f 9 0 0 2 0 ℃，d i s t i l l a t i o nt i m eo f6 0m i n ，v a c u u mp r e s s u r eo f ≤10 0 0P a ，a n dr e s i d u a lp r e s s u r eo f ≤8 0 0P a ． K e yw o r d s h a r dz i n c ；i n d i u m ；v a c u u md i s t i l l a t i o n ；r e c o v e r y 硬锌是粗锌火法精馏过程中产出的一种中间产 物，是由粗锌中的高沸点物质组成，主要是以锌、铅、 铁、砷为主体并含有锗、铟、银等元素的多元合金口] 。 真空蒸馏是一个物理蒸馏分离过程，在真空状态下 完成，不需添加熔剂，不发生造渣反应，所以产出的 渣量较少，硬锌蒸馏后其它全部残余物都留在渣和 底铅中，有价金属无散失，锗、铟富集率高口] 。主要 流程为金属一汽化一冷凝一金属[ 3 。7 ] 。因此，本文 利用真空蒸馏法来分离富集锌和铟，并考察真空蒸 馏温度和恒温时间对蒸馏率的影响、合金中各物质 的走向、以及铟在残留物中的富集比等。 1 试验原料及设备 试验原料为国内某厂产出的硬锌，主要成分 于 基，％ Z n8 5 ．3 0 、C o2 ．0 5 、C d0 ．0 1 1 、P b1 2 ．6 1 、A s 1 ．5 8 、S b0 ．7 4 、G e0 ．1 6 、I n0 ．2 5 ． 采用内热式真空蒸馏炉，间断操作，每次装料 10 0 0k g ，温度采用可控硅控制仪，改装热电偶测温， 真空计测量残压，2 X - 1 5 型旋转片式真空泵抽真空。 2 试验结果与讨论 元素的分离效果取决于元素的蒸汽压和在合金 收稿日期2 0 1 4 0 1 1 5 基金项目科技部科研院所技术开发研究专项资金项目 2 0 1 0 E G l l 5 0 1 0 作者简介程亮 1 9 8 1 一 ，男，甘肃榆中人，工程师。 万方数据 2 0 1 4 年第7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 9 中的活度，而与真空度无关，真空度只影响物料的蒸 发速率；由于物料在较低温度下有一部分未熔化，蒸 发过程中物料表面积不断在变化，且又难于测定，因 而本试验未测定物料的蒸发速率。同时，由于物料 含锌较多 8 0 ％ ，锌的蒸发速率已能满足要求。 2 ．1 温度的影响 固定条件真空度10 0 0P a 、恒温时间3 0m i n ， 蒸馏温度对冷凝物的影响结果列于表1 。 表1 蒸馏温度对冷凝物的影响 T a b l e1 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo i lc o n d e n s a t e 从表1 可见，总蒸馏率在6 0 0 ～9 0 0 ℃处于一个 较平稳的区域 8 0 ％～8 2 ％ ；在温度超过9 5 0 ℃时， 总蒸馏率上升较快；在9 5 0 ～11 0 0 ℃，总蒸馏率为 8 7 ％～9 1 ％，主要是大量的铅挥发所致。 5 5 0 ～9 0 0 ℃区间锌在冷凝物中含量为9 0 ％左 右；当温度大于9 5 0 ℃时，冷凝物中锌含量减少，主 要是由于铅的挥发温度较高，锌蒸气的冷凝不完全 造成的。铅的挥发随温度升高而增加。在冷凝物中 锌与铅的总含量随温度升高而增加。 不同温度下残留物的富集比结果列于表2 ，其 中富集比的定义为残留合金中元素含量与试样中该 元素含量的比值。 表2 温度对残留合金富集比的影响 T a b l e2E f f e c to ft e m p e r a t u r eo ne n r i c h m e n t r a t i oo fr e s i d u a la l l o y 从表2 可见，铟的富集比随温度的升高而增加， 在9 5 0 ℃时，由于铅的挥发，总挥发率增加，上述3 种金属的富集比明显增加。在温度大于10 0 0 ℃ 时，铟的富集比大于8 ，直收率大于7 0 ％。 2 ．2 蒸馏时间的影响 固定真空度为10 0 0P a ，分别在6 0 0 、7 0 0 、 9 0 0 ℃蒸馏不同时间 升温时间2 5 3m i n ，考察蒸 馏时间对蒸馏率和富集比的影响，结果见表3 。 表3 不同蒸馏时间的试验结果 T a b l e3R e s u l t so fd i s t i l l a t i o ne x p e r i m e n ta td i f f e r e n tt i m e 万方数据 1 0 有色金属 Y a 炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第7 期 续表3 蒸馏 温度／ C 蒸馏时 间／r a i n 残留合金 冷凝物 Z n ／％P b ／％ 含量／％富集比直收率／％含量分配率 含量分配率 总蒸馏 率／％ 1 ．0 1 1 ．1 2 1 ．2 6 1 ．6 4 1 ．8 3 2 ．1 1 3 ．8 4 4 ．1 2 4 ．7 1 6 ．1 2 6 ．7 4 7 ．6 6 8 7 ．4 1 8 9 ．5 5 8 8 ．8 9 9 8 ．7 7 9 3 ．3 3 9 2 ．6 2 8 6 ．7 4 9 0 ．5 5 9 3 ．1 1 9 1 ．5 5 9 0 ．1 4 8 9 ．2 1 8 2 ．4 4 8 8 ．1 2 9 2 ．7 8 9 5 ．4 4 9 6 ．5 5 9 7 ．4 5 O ．7 7 1 ．9 1 3 ．5 5 4 ．4 3 4 ．7 2 4 ．9 4 4 ．1 7 1 0 ．3 5 1 9 ．7 2 2 5 ．6 5 2 8 ．2 0 3 0 ．1 4 7 6 ．4 1 7 8 ．2 8 8 1 ．1 8 8 3 ．8 5 8 6 ．1 1 8 7 ．7 8 6 02 ．1 88 ．2 19 7 ．0 1 8 9 ．3 39 8 ．0 25 ．1 13 1 ．4 48 8 ．2 5 从表3 可知，随蒸馏时间变长，铟富集比增加， 总蒸馏率增加，但当蒸馏时间大于5 0m i n 后，增加 较缓慢；当蒸馏时问相同时，升高温度对铟的富集有 利，总蒸馏率增加。 综合考虑操作费用及回收率，确定真空蒸馏的 最佳条件为蒸馏温度9 0 0 ～10 0 0 ℃，真空压力≤ 10 0 0P a ，残压≤8 0 0P a 。在该条件下，铟富集比大 于8 ，锌几乎全部被蒸发，铅也大部分被蒸发。从而 实现了锌与铅、铟的分离与回收。 3结论 真空蒸馏的最佳条件为蒸馏温度9 0 0 ～10 0 0 ℃，真空压力≤10 0 0P a ，残压≤8 0 0P a 。在该条件 下，铟富集比大于8 ，锌几乎全部被蒸发，铅也大部 分被蒸发。 参考文献 [ 1 ] 邓学广，李清湘，吴坤霖．硬锌真空蒸馏脱锌和富集锗、 铟[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 0 2 3 1 3 3 ． E 2 ] 王树楷．铟冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 6 1 5 4 5 ． [ 3 ] 刘大春，杨斌，戴永年，等．从富铟渣提取金属铟的研究 [ J ] ．稀有金属，2 0 0 5 ，2 9 4 5 7 4 5 7 7 ． [ 4 ] 杨斌，戴永年，罗文洲．硬锌提锌和富集锗铟技术的研究 与应用[ J ] ．真空科学与技术，1 9 9 9 ，1 9 1 0 1 6 61 6 8 ． E 5 ] 胡新．从硬锌回收锗、铟工艺浅析[ J ] ．有色金属 冶炼 部分 ，1 9 9 7 5 2 3 2 5 ． [ 6 ] 杨斌，刘永成，吴昆华．真空蒸馏处理锌合金的研究[ J ] ． 云南冶金，1 9 9 8 ，2 7 4 3 14 1 ． [ 7 ] 争顺德．硬锌处理新工艺研究l - 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