真空條件下含砷銻復(fù)雜銅鎳合金中元素As,Sb的蒸發(fā)規(guī)律的研究
根據(jù)真空冶金原理,以分離含砷銻復(fù)雜銅鎳合金中的元素砷和銻為目的,采用真空蒸餾法研究含砷銻復(fù)雜銅鎳合金在真空(10~30 Pa) 的條件下蒸餾過(guò)程中As,Sb 的蒸發(fā)規(guī)律,考察蒸餾溫度、恒溫時(shí)間、多元合金中其他組元對(duì)As,Sb 蒸發(fā)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 隨著蒸餾溫度及恒溫時(shí)間的延長(zhǎng),As,Sb 的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。X 射線衍射分析表明: 當(dāng)蒸餾溫度低于1473 K 時(shí),殘留物中的As 與Cu 形成的化合物Cu3As 及Cu5As2,阻礙了As 的徹底揮發(fā);當(dāng)蒸餾溫度高于1473 K 時(shí),殘留物中的As 與Cu 形成的化合物Cu3As 及Cu5As2發(fā)生分解,使得As 元素?fù)]發(fā)得更為徹底;蒸餾溫度從1573 升至1673 K 的過(guò)程Sb 與Cu,Ni 形成的化合物部分分解,Sb 的揮發(fā)率明顯增大。
隨著礦產(chǎn)資源的日益匱乏,高品位礦石大量減少,大量元素種類復(fù)雜、形式多樣的低品位礦石被投入到有色冶金實(shí)際生產(chǎn)中,產(chǎn)生多種含As、Sb 兩種元素的復(fù)雜銅合金,如火法煉銅過(guò)程中產(chǎn)生的白煙灰,卡爾多爐產(chǎn)生的熔煉渣,煉鉛廠產(chǎn)生的中間合金-銅砷銻多元合金等均是含砷銻元素較高的復(fù)雜銅合金。這些有色冶煉系統(tǒng)產(chǎn)生的復(fù)雜銅合金不僅砷、銻等元素含量較高,并富含銀、金、鎳、銅、鉛等有價(jià)金屬。因此研究采用何種方法高效環(huán)保地將此類復(fù)雜銅鎳合金進(jìn)行綜合處理具有重要的意義。
針對(duì)該類物料,目前,國(guó)內(nèi)外各銅冶煉廠尚無(wú)有效地處理方法,如國(guó)內(nèi)某甘肅某銅冶煉廠針對(duì)卡爾多爐產(chǎn)生的熔煉渣采用的方法是將含銀高的部分熔煉渣繼續(xù)返卡爾多爐進(jìn)一步回收銀,但同時(shí)給銅熔煉生產(chǎn)組織帶來(lái)較大影響;將含銀低的部分熔煉渣外售或堆存處理。再如,國(guó)內(nèi)某鉛冶煉廠針對(duì)煉鉛過(guò)程產(chǎn)生的中間合金-銅砷銻多元合金采用的是蘇打-鉛精礦反射爐熔煉法,該方法雖不需增添任何設(shè)備就可以有效地回收合金中Cu、Pb、Au、Ag 等有價(jià)金屬,但存在能耗高,耐火材料單耗高,生產(chǎn)能力不高,環(huán)境污染嚴(yán)重等眾多缺點(diǎn)。
作為冶金領(lǐng)域的新興技術(shù),真空冶金與傳統(tǒng)冶金相比具有金屬回收率高、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。本文以分離含砷銻復(fù)雜銅鎳合金中的元素砷,銻為目的,研究含砷銻復(fù)雜銅鎳合金在真空( 10 ~30 Pa) 的條件下元素As,Sb 的蒸發(fā)規(guī)律,考察蒸餾溫度、恒溫時(shí)間、合金中其他組元對(duì)As,Sb 蒸發(fā)的影響。為含砷銻復(fù)雜銅鎳合金的真空冶金提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
結(jié)論
(1) 熱力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,利用真空蒸餾法處理含砷銻復(fù)雜銅鎳合金實(shí)現(xiàn)As,Sb 與其它重金屬的分離在技術(shù)上是可行的。
(2) 隨著蒸餾溫度及恒溫時(shí)間的延長(zhǎng),As,Sb 的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。且XRD 分析表明:當(dāng)蒸餾溫度低于1473 K 時(shí),殘留物中的As 與Cu 形成的化合物Cu3As 及Cu5As2,阻礙了部分As 的徹底揮發(fā);當(dāng)蒸餾溫度高于1473 K 時(shí),殘留物中的As 與Cu 形成的化合物Cu3As 及Cu5 As2發(fā)生分解,使得As 元素?fù)]發(fā)地更為徹底;蒸餾溫度從1573 K 升值1673 K的過(guò)程Sb 與Cu,Ni 形成的化合物部分分解,Sb 的揮發(fā)率明顯增大。
(3) As,Sb 之所以揮發(fā)去除不徹底,是因?yàn)锳s,Sb 與Cu,Ni,Ag 之間的相互作用力很強(qiáng),可以形成多種穩(wěn)定或不穩(wěn)定化合物。