矿石及半产品的真空蒸馏全解资料讲解.ppt

矿石及半产品的真空蒸馏2013全解真空冶金法处理这类物料的基础，主要真空冶金法处理这类物料的基础，主要真空冶金法处理这类物料的基础，主要真空冶金法处理这类物料的基础，主要是这些化合物在特定是这些化合物在特定是这些化合物在特定是这些化合物在特定温度下的挥发性有差别，如各种金属氧化物有不同的挥发性、温度下的挥发性有差别，如各种金属氧化物有不同的挥发性、温度下的挥发性有差别，如各种金属氧化物有不同的挥发性、温度下的挥发性有差别，如各种金属氧化物有不同的挥发性、同一金属的不同化合物的挥发性也不同。同一金属的不同化合物的挥发性也不同。同一金属的不同化合物的挥发性也不同。同一金属的不同化合物的挥发性也不同。在一定条件下，可采在一定条件下，可采在一定条件下，可采在一定条件下，可采用真空冶金的方法使氧化物、硫化物以及挥发性更强的氯化物、用真空冶金的方法使氧化物、硫化物以及挥发性更强的氯化物、用真空冶金的方法使氧化物、硫化物以及挥发性更强的氯化物、用真空冶金的方法使氧化物、硫化物以及挥发性更强的氯化物、碘化物等分开。碘化物等分开。碘化物等分开。碘化物等分开。24.1 4.1 4.1 4.1 几种化合物的挥发性几种化合物的挥发性几种化合物的挥发性几种化合物的挥发性图图4-1 氧化物的蒸气压与温度的关系氧化物的蒸气压与温度的关系4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 氧化物的挥发性氧化物的挥发性氧化物的挥发性氧化物的挥发性 某些氧化物的蒸气压与温度的关系示于表某些氧化物的蒸气压与温度的关系示于表某些氧化物的蒸气压与温度的关系示于表某些氧化物的蒸气压与温度的关系示于表4-l4-l4-l4-l和图和图和图和图4-l4-l4-l4-l中。各种氧化物显中。各种氧化物显中。各种氧化物显中。各种氧化物显示不同的挥发性。示不同的挥发性。示不同的挥发性。示不同的挥发性。3 对同一种元素有含氧不同的氧化物，具有不同的挥发件也是颇为常见对同一种元素有含氧不同的氧化物，具有不同的挥发件也是颇为常见对同一种元素有含氧不同的氧化物，具有不同的挥发件也是颇为常见对同一种元素有含氧不同的氧化物，具有不同的挥发件也是颇为常见的现象。的现象。的现象。的现象。一般来说，一般来说，一般来说，一般来说，低价氧化物比高价氧化物易于挥发低价氧化物比高价氧化物易于挥发低价氧化物比高价氧化物易于挥发低价氧化物比高价氧化物易于挥发，故氧化物在一定的还，故氧化物在一定的还，故氧化物在一定的还，故氧化物在一定的还原气氛中比较易于挥发，而在较强的氧化气氛中气化较难。原气氛中比较易于挥发，而在较强的氧化气氛中气化较难。原气氛中比较易于挥发，而在较强的氧化气氛中气化较难。原气氛中比较易于挥发，而在较强的氧化气氛中气化较难。表表表表4-1 4-1 金属氧化物的蒸汽压与温度的关系金属氧化物的蒸汽压与温度的关系金属氧化物的蒸汽压与温度的关系金属氧化物的蒸汽压与温度的关系 P130P1304 一些硫化物的蒸气压与温度的关系示于图一些硫化物的蒸气压与温度的关系示于图4-44-4和表和表4-24-2中，各种元素的硫中，各种元素的硫化物的蒸气压大小的顺序为：化物的蒸气压大小的顺序为：HgSAsHgSAs2 2S S3 3SbSb2 2S S3 3SnSPbSCdSZnSNiSCaSFeSMoSSnSPbSCdSZnSNiSCaSFeSMoS2 2MnSMnS图图图图4-4 4-4 4-4 4-4 硫化物蒸气压与温度的关系曲线硫化物蒸气压与温度的关系曲线硫化物蒸气压与温度的关系曲线硫化物蒸气压与温度的关系曲线 4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 硫化物的挥发性硫化物的挥发性硫化物的挥发性硫化物的挥发性5 硫化物的蒸气压与环境中硫的分压有关。硫化物的蒸气压与环境中硫的分压有关。如硫化铅的蒸气压有图如硫化铅的蒸气压有图4-54-5的的关系，在关系，在B-BB-B线左侧，随硫压增大而线左侧，随硫压增大而p pPbSPbS和和p pPb2S2Pb2S2增大，达到增大，达到B-BB-B线并往右，线并往右，p pS2S2增大不再加大增大不再加大p pPbSPbS和和p pPb2S2Pb2S26各种氯化物的蒸气压和温度的关系示于图各种氯化物的蒸气压和温度的关系示于图4-64-6和表和表4-34-3中。中。与氧化物和硫化物相与氧化物和硫化物相比，氯化物具有强的挥比，氯化物具有强的挥发性。多种氯化物的沸发性。多种氯化物的沸点只有几百点只有几百K，所以利，所以利用它们的挥发性应更为用它们的挥发性应更为有利。有利。4.1.3 4.1.3 4.1.3 4.1.3 氯化物的挥发性氯化物的挥发性氯化物的挥发性氯化物的挥发性7 在一些稀有难熔金属的提取中，就利用了碘化物的挥发性。碘化物的蒸在一些稀有难熔金属的提取中，就利用了碘化物的挥发性。碘化物的蒸气压与温度的关系示于图气压与温度的关系示于图4-74-7。可见，碘化物有类似于氯化物的性质，熔点和。可见，碘化物有类似于氯化物的性质，熔点和沸点都较低。沸点都较低。4.1.4 4.1.4 4.1.4 4.1.4 碘化物的挥发性碘化物的挥发性碘化物的挥发性碘化物的挥发性84.2.14.2.14.2.14.2.1含砷金精矿的真空处理含砷金精矿的真空处理含砷金精矿的真空处理含砷金精矿的真空处理 金精矿含砷会影响金的回收，因此，对高砷金精矿要进行金精矿含砷会影响金的回收，因此，对高砷金精矿要进行脱砷预处理，常用的方法是采用焙烧法将砷氧化为氧化砷挥发，脱砷预处理，常用的方法是采用焙烧法将砷氧化为氧化砷挥发，但焙烧过程中部分砷会生成一些不挥发的砷酸盐及砷化物而不但焙烧过程中部分砷会生成一些不挥发的砷酸盐及砷化物而不能达到彻底脱砷的目的。能达到彻底脱砷的目的。精矿中的金也会被易熔的铁和砷的化精矿中的金也会被易熔的铁和砷的化合物所钝化，从而降低后续氰化法处理时金的回收率，合物所钝化，从而降低后续氰化法处理时金的回收率，要溶解要溶解金的钝化膜需要增加碱性或酸性浸出、磨细、浮选等附加作业。金的钝化膜需要增加碱性或酸性浸出、磨细、浮选等附加作业。若用真空热分离法，可使硫化砷挥发。若用真空热分离法，可使硫化砷挥发。4.2 4.2 4.2 4.2 含砷及含锑金精矿的真空处理含砷及含锑金精矿的真空处理含砷及含锑金精矿的真空处理含砷及含锑金精矿的真空处理9前苏联的专家曾用表前苏联的专家曾用表4-44-4所列的几种物料，研究在真空中加热以挥发砷。所列的几种物料，研究在真空中加热以挥发砷。金精金精矿矿AsSCFeSiO2Al2O3CaOMgOCuZnPbAu/g t-1Ag/g t-13.556.35179.742.714.81.461.120.080.330.0840-6.012.022.512.831.010.81.60.20.25-100-6.311.616.715.330.510.91.70.90.470.130.0870305.9414.3413.3814.6432.611.331.650.860.2-66-5.4613.916.612.329.09.530.760.950.3-82.5-11.626.1-27.027.04.02.14-0.220.20.3432.0-4.2642.8-42.76.96-1.351.21-61.042.0表表4-4 4-4 金精矿的成分金精矿的成分10 图图4-8(4-8(a a)表明，在表明，在1073K1073K已有两种矿的脱砷率达已有两种矿的脱砷率达90%90%以上，有一种达到以上，有一种达到约约85%85%。精矿真空处理的时间精矿真空处理的时间 图图4-8(4-8(b b)在在30min30min即能使砷挥发率达到较高值，再即能使砷挥发率达到较高值，再延长时间已不再有明显提高。真空处理精矿的残压延长时间已不再有明显提高。真空处理精矿的残压 图图4-8(4-8(b b)需在需在1.33101.33101 1PaPa以下才能有较高的脱砷率。以下才能有较高的脱砷率。研究表明，砷在真空中可以快速、完全挥发。当达到同样的效果时，研究表明，砷在真空中可以快速、完全挥发。当达到同样的效果时，真空法较常规方法的作业温度可降低真空法较常规方法的作业温度可降低200K200K左右。左右。11各种冷凝物的量取决于原料成分。处理第各种冷凝物的量取决于原料成分。处理第种料时，含黄铁矿种料时，含黄铁矿少，冷凝物中金属砷占少，冷凝物中金属砷占75%75%85%85%。当加工第。当加工第和第和第种料时，种料时，料中含黄铁矿多，所得冷凝物中元素砷只占料中含黄铁矿多，所得冷凝物中元素砷只占10%10%15%15%。在挥发物中分析出痕量的金。在挥发物中分析出痕量的金。挥发出来的蒸气冷凝物按形状和颜色不同可分为挥发出来的蒸气冷凝物按形状和颜色不同可分为三种三种：1.1.在温度高的地方凝结成致密、光亮含有在温度高的地方凝结成致密、光亮含有97%99%As97%99%As的金属砷，的金属砷，2.2.凝结成橙黄色的夹杂有金属杂质、含凝结成橙黄色的夹杂有金属杂质、含60%60%70%As70%As的硫化砷；的硫化砷；3.3.在较冷的部位，凝结出黄颜色夹杂有硫化砷的硫。在较冷的部位，凝结出黄颜色夹杂有硫化砷的硫。12表表4-5 4-5 在在悬浮层设备悬浮层设备上处理料上处理料的扩大试验结果（残压的扩大试验结果（残压40133Pa40133Pa，实验时间，实验时间110h110h）实验实验条件条件残渣残渣/%砷砷挥发挥发率率/%温度温度/K生生产产力力/kg d-1产产出率出率含砷量含砷量107310.595.72.3559.7117310.588.41.4079.410731597.03.1749.311731592.52.1866.112031588.30.4493.5122332.291.31.5076.9127332.287.90.4892.9 在悬浮层设备上装有螺旋运输器，由于其转速难于均匀，在悬浮层设备上装有螺旋运输器，由于其转速难于均匀，也不能避免其较冷尾部的蒸气凝结，故不能达到高的砷挥发率，也不能避免其较冷尾部的蒸气凝结，故不能达到高的砷挥发率，且粉尘量较大，底部料层加热慢。且粉尘量较大，底部料层加热慢。扩大试验结果扩大试验结果扩大试验结果扩大试验结果13实验条件实验条件残渣残渣/%砷挥发率砷挥发率/%温度温度/K*生产力生产力/t (m2 d)-1产出率产出率含砷含砷9734.888.04.0543.010735.285.01.678.411735.084.00.4793.711734.084.00.1298.412733.084.00.0799.0107314.685.92.466.710737.985.02.0971.710735.285.01.678.410734.485.00.7390.010734.085.00.494.611332.584.00.3295.711332.584.00.2796.411336.085.00.791.0表表4-64-6处理料处理料在在水平振动水平振动设备上的扩大试验结果设备上的扩大试验结果 在水平振动设备上的作业则效果较好，在在水平振动设备上的作业则效果较好，在107310731173K1173K的的温度下，砷挥发率在温度下，砷挥发率在90%90%以上。以上。14 这类矿在常规法处理时存在的问题是在熔炼过程中金分散在所有的产物中，这类矿在常规法处理时存在的问题是在熔炼过程中金分散在所有的产物中，金的回收率不超过金的回收率不超过85%85%。为了从矿石或精矿中提金，在氰化处理之前需把锑。为了从矿石或精矿中提金，在氰化处理之前需把锑除去。除去。表表4-7 4-7 金金-锑和锑的精矿和矿厂的成分锑和锑的精矿和矿厂的成分（%）物料物料SbAu/g t-1AgAsFeSCPbCuZnSiO2CaOAl2O3MgO金金-锑块锑块 状精状精矿矿6037-0.250.120.8-18.7-金金-锑矿锑矿22.4210.0010.62.28.284.50.050.010.0153.1-5.30.3锑锑浮浮选选精精矿矿28.41-0.457.4618.5-37.533.584.140.7锑块锑块状精状精矿矿29.2-0.661.911.4-0.210.130.255.350.640.651.94.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 金金金金-锑矿和精矿的真空处理锑矿和精矿的真空处理锑矿和精矿的真空处理锑矿和精矿的真空处理15 研究温度对砷和锑挥发率的影响时研究温度对砷和锑挥发率的影响时得到图得到图4-94-9的结果。的结果。处理精矿处理精矿时时，当温度由，当温度由798K798K至至1023K1023K，残渣中的锑含量由，残渣中的锑含量由18.6%18.6%降至降至0.1%0.1%，锑的挥发率相应为，锑的挥发率相应为85.5%85.5%提高提高至至99.9%99.9%。对于矿对于矿，温度由，温度由773K773K升至升至973K973K时，时，锑的挥发率由锑的挥发率由43.6%43.6%升至升至99.2%99.2%，砷由，砷由精矿挥发精矿挥发95%-99%95%-99%，由矿石挥发则为，由矿石挥发则为 53%-93.5%53%-93.5%。在。在773-873K773-873K的温度范围的温度范围内，挥发速度和挥发率得到显著地提内，挥发速度和挥发率得到显著地提高。高。16 用用10g10g试料分别在试料分别在973K973K（对精（对精矿）和矿）和873K873K（对矿石）、残压为（对矿石）、残压为13.3Pa13.3Pa条件下，研究了作业时间条件下，研究了作业时间对锑和砷的挥发率的影响，结果对锑和砷的挥发率的影响，结果示于图示于图4-104-10，表明锑的挥发率随，表明锑的挥发率随时间增长而提高。在时间增长而提高。在973K973K前前10min10min以及以及873K873K的前的前30min30min，锑的，锑的挥发率显著提高。挥发率显著提高。17 在温度为在温度为973K973K和作业时间为和作业时间为30min30min的条件下，残压对锑和砷挥发率的影的条件下，残压对锑和砷挥发率的影响示于图响示于图4-114-11。当残压在。当残压在1330Pa1330Pa以下以下时，砷和锑的挥发率迅速增大。时，砷和锑的挥发率迅速增大。18 研究发现，研究发现，料层厚度料层厚度对锑和砷挥发率的影响较大。料层由对锑和砷挥发率的影响较大。料层由5mm5mm增至增至30mm30mm时影响不大，但若由时影响不大，但若由40mm40mm增至增至50mm50mm，则明显地降低了矿中锑的，则明显地降低了矿中锑的挥发率（挥发率（873K873K，13.3Pa13.3Pa，30min30min）由）由99%99%降为降为58.5%58.5%，砷挥发率由，砷挥发率由79.2%79.2%降至降至66.7%66.7%。冷凝物有两种不同的颜色：冷凝物有两种不同的颜色：1.1.在温度较高的部位凝聚下较纯的辉锑矿，含锑在温度较高的部位凝聚下较纯的辉锑矿，含锑70%72%70%72%；2.2.在冷凝器的较低温度处凝结了硫化砷和元素硫。在冷凝器的较低温度处凝结了硫化砷和元素硫。19 显然，提高温度，由显然，提高温度，由873K873K升至升至1023K1023K，增加处理时间由，增加处理时间由10 min10 min延长至延长至60min60min，以及降低残压至，以及降低残压至1.33kPa1.33kPa以下，锑的挥发率显著增加。以下，锑的挥发率显著增加。20实验条件实验条件锑在挥发物锑在挥发物中的收率中的收率/%温度温度/K时间时间/min残压残压/kPa料量料量/kg生产力生产力/t (m2 d)-1923300.6671012.071.0973790.820.06.593.01023901.7330.08.794.351073471.4710.07.895.01123951.7330.08.698.21173851.4730.09.397.21273951.7335.09.698.0表表表表4-8 4-8 金金金金-锑矿锑矿锑矿锑矿的扩大实验结果的扩大实验结果的扩大实验结果的扩大实验结果 当残压为当残压为1.33-1.73kPa1.33-1.73kPa时，在时，在1123-1173K1123-1173K下，锑的挥发率高达下，锑的挥发率高达98%98%，设，设备的生产率达到备的生产率达到8t/(m8t/(m2 2 d)d)。214.3 4.3 4.3 4.3 硫化锑汞矿的真空分离硫化锑汞矿的真空分离硫化锑汞矿的真空分离硫化锑汞矿的真空分离 使用回转窑、多膛炉和沸腾炉处理硫化锑汞矿，能有效地由含使用回转窑、多膛炉和沸腾炉处理硫化锑汞矿，能有效地由含0.2%-0.2%-0.3%Hg0.3%Hg的矿石中提取汞，回收率达到的矿石中提取汞，回收率达到94%-95%94%-95%。但是，这类炉子的大量气。但是，这类炉子的大量气体难于彻底净化，细尘渗透到冷凝系统中，使一部分汞变成汞炱难于回收，体难于彻底净化，细尘渗透到冷凝系统中，使一部分汞变成汞炱难于回收，而且气体和烟尘会造成环境污染，影响工作人员的健康。而且气体和烟尘会造成环境污染，影响工作人员的健康。硫化锑汞矿的常规火法和湿法处理的流程复杂，而且两种金属分离不硫化锑汞矿的常规火法和湿法处理的流程复杂，而且两种金属分离不好。好。采用真空挥发法可以有效分离硫化汞和硫化锑，其原理是基于它们的采用真空挥发法可以有效分离硫化汞和硫化锑，其原理是基于它们的蒸气压有较大差别，致使两者的挥发速率有显著不同原理而分离。蒸气压有较大差别，致使两者的挥发速率有显著不同原理而分离。汞炱汞炱汞炱汞炱:炼汞过程中生成的由小汞珠，细矿尘，砷锑氧化物，碳氢化合物，水分，硫炼汞过程中生成的由小汞珠，细矿尘，砷锑氧化物，碳氢化合物，水分，硫炼汞过程中生成的由小汞珠，细矿尘，砷锑氧化物，碳氢化合物，水分，硫炼汞过程中生成的由小汞珠，细矿尘，砷锑氧化物，碳氢化合物，水分，硫化汞，硫酸汞组成的疏松物质。小汞珠的外层被一层坚韧的薄膜包着，处理汞炱化汞，硫酸汞组成的疏松物质。小汞珠的外层被一层坚韧的薄膜包着，处理汞炱化汞，硫酸汞组成的疏松物质。小汞珠的外层被一层坚韧的薄膜包着，处理汞炱化汞，硫酸汞组成的疏松物质。小汞珠的外层被一层坚韧的薄膜包着，处理汞炱时主要是破坏这层薄膜，将汞放出来。时主要是破坏这层薄膜，将汞放出来。时主要是破坏这层薄膜，将汞放出来。时主要是破坏这层薄膜，将汞放出来。22残压由残压由1.011.011010-4-4PaPa和和13.3Pa13.3Pa，两种硫两种硫化物的挥发率都增大，达到相同的挥发化物的挥发率都增大，达到相同的挥发率的温度明显降低。但两种硫化物曲线率的温度明显降低。但两种硫化物曲线间的距离缩小了，说明两种硫化物挥发间的距离缩小了，说明两种硫化物挥发时在开始的第一步硫化汞的挥发加速了，时在开始的第一步硫化汞的挥发加速了，而在后来的第二步时硫化锑也可有效的而在后来的第二步时硫化锑也可有效的气化。气化。前苏联在前苏联在2020世纪世纪4040年代就开始研究硫化汞锑矿在真空中提取汞的作业。年代就开始研究硫化汞锑矿在真空中提取汞的作业。在残压为在残压为13.3Pa-2.13kPa13.3Pa-2.13kPa和和698K698K的温度下，回收率接近的温度下，回收率接近98%-99%98%-99%，蒸出的汞，蒸出的汞产物中有产物中有90%90%为金属汞。为金属汞。23 石英在矿石中的存在会阻碍硫化汞和石英在矿石中的存在会阻碍硫化汞和硫化锑的挥发，石英含量愈高，影响愈大。硫化锑的挥发，石英含量愈高，影响愈大。在图所示的曲线中存在一个峰值，峰在图所示的曲线中存在一个峰值，峰顶高度随石英含量增高而降低，而峰顶的顶高度随石英含量增高而降低，而峰顶的温度值大体不变，说明石英的影响在此温温度值大体不变，说明石英的影响在此温度前开始显著起来，达到此温度时影响最度前开始显著起来，达到此温度时影响最大，以后曲线陡然下降。说明大量的石英大，以后曲线陡然下降。说明大量的石英存在，会明显地降低两种硫化物的挥发速存在，会明显地降低两种硫化物的挥发速率。率。24精精矿矿HgSbSSiO2Al2O3FeCaOMgOPbZnAsF11.334.617.422.92.544.34.243.490.30.260.22-表表4-9 4-9 汞锑精矿的组成（汞锑精矿的组成（%）由于由于HgSHgS很容易氧化，在气相或在矿中有些很容易氧化，在气相或在矿中有些SbSb2 2O O3 3或氧气存在就足以或氧气存在就足以使之氧化而产出金属汞。使之氧化而产出金属汞。25试试 验验 条条 件件残渣含量残渣含量/%挥发挥发率率/%升升华华渣温度渣温度/K残残压压/Pa生生产产能力能力/t (m2 d)-1HgSbHgSb59313.30.30.00336.999.70.962339.90.50.006-99.5-63339.92.00.002-99.83-65339.90.750.007-99.4-65339.90.750.00234.899.8313.265339.91.00.00433.299.6717.265313334.00.00435.1299.632.265313335.00.0135.099.072.771313335.80.00435.299.62271366655.00.0435.596.81.3表表4-10 800kg/d4-10 800kg/d扩大试验结果（扩大试验结果（%）26蒸气冷凝物含汞蒸气冷凝物含汞40%-50%40%-50%，为烟尘所污染。残渣含汞仅为，为烟尘所污染。残渣含汞仅为0.002%-0.004%0.002%-0.004%，还有几乎全部呈硫化物状态的锑。，还有几乎全部呈硫化物状态的锑。当物料温度为当物料温度为593-613K593-613K、残压、残压1.33Pa-4kPa1.33Pa-4kPa，经过，经过3-5min3-5min可挥发可挥发99%99%以上的以上的汞。此时单位处理能力已很大，达到汞。此时单位处理能力已很大，达到10-12t/(m10-12t/(m2 2 d)d)，有，有3%-5%3%-5%的锑被带出，的锑被带出，其中其中98%98%沉降在收尘器中，与烟尘一起返回。沉降在收尘器中，与烟尘一起返回。把作业温度提高到把作业温度提高到723-748K723-748K（达到物料开始烧结的温度），可以明显地（达到物料开始烧结的温度），可以明显地提高装置的处理能力，残渣含汞提高装置的处理能力，残渣含汞0.003%-0.005%0.003%-0.005%和接近全部的锑。气体经和接近全部的锑。气体经初步收尘之后，冷凝物含初步收尘之后，冷凝物含80%-86%Hg80%-86%Hg，含锑小于，含锑小于1%1%。若处理制粒精矿时，。若处理制粒精矿时，烟尘率降到烟尘率降到1.2%1.2%，烟尘含汞，烟尘含汞1.5%-4.2%1.5%-4.2%。振动真空炉为一加热的垂直钢制振动运输器，这种设备作业温度低、耗振动真空炉为一加热的垂直钢制振动运输器，这种设备作业温度低、耗电少，仅约电少，仅约100kW100kW h/th/t料。料。真空处理硫化锑汞矿试验结果真空处理硫化锑汞矿试验结果真空处理硫化锑汞矿试验结果真空处理硫化锑汞矿试验结果27 铅铅-锌锌-铜矿石比较常见，分选的程度不够彻底，常常产出的精矿或多或铜矿石比较常见，分选的程度不够彻底，常常产出的精矿或多或少地含有几种金属。用真空分离的方法有助于分离和富集这些金属。少地含有几种金属。用真空分离的方法有助于分离和富集这些金属。4.4.1 4.4.1 铅铅铅铅-锌锌锌锌-铜精矿的真空处理铜精矿的真空处理铜精矿的真空处理铜精矿的真空处理 物料物料PbZnCuFeSSiO2CaOAl2O3MgO矿矿物物铅铅精精矿矿34.055.470.0918.224.351.222.02.460.81FeS2 40，PbS-40，ZnS-1045.09.32.28.2619.2-PbS-50，ZnS-10，FeS2-CuFeS2，Cu2S57.653.270.38-PbS-60，FeS2-20，ZnS-549.510.150.079.523.32.150.70.250.443.69.73.18.818.03.452.031.01.5复合精复合精矿矿10.840.96.026.37-2.3114.73.617.2427.355.6813.460.5321.924.310.59.927.412.80.50.40.3ZnS-40，PbS-30，FeS2-10，Cu2S-514.13.216.155.3112.434.751.54.75铜铜-铅铅精精矿矿23.634.1426.434.9115.28-PbS-30，Cu2S-10，CuS3.722.140.07.018.3220.52.16.60.6Cu2S-25，ZnS-3，Fe2O3 多金属多金属矿矿0.926.71.3632.5941.593.58.70.90.29FeS2，ZnS-57，CuFeS2-23，FeAsS表表4-12 4-12 铅铅-锌锌-铜物料成分（铜物料成分（%）4.4 4.4 4.4 4.4 铅铅铅铅-锌锌锌锌-铜精矿及矿石的真空处理铜精矿及矿石的真空处理铜精矿及矿石的真空处理铜精矿及矿石的真空处理28 实验结果表明，铅在实验结果表明，铅在1173K1173K左右挥发强烈，锌则要在左右挥发强烈，锌则要在1373K1373K附近才挥附近才挥发较多。发较多。说明硫化铅先于硫化锌挥发说明硫化铅先于硫化锌挥发，二者相差约，二者相差约200K200K。因此，存在。因此，存在着这两种化合物采用真空分离的可能性以及两者与挥发性更小的硫化着这两种化合物采用真空分离的可能性以及两者与挥发性更小的硫化物（如物（如铁、铜等的硫化物铁、铜等的硫化物）分开的基础。）分开的基础。29 铅锌矿中常伴生有稀有金属。稀铅锌矿中常伴生有稀有金属。稀有金属在铅、锌硫化物挥发时也挥有金属在铅、锌硫化物挥发时也挥发，富集到挥发物中（图发，富集到挥发物中（图4-184-18）。）。在在1173-1223K1173-1223K挥发时，挥发时，T1T1、PbPb进入进入挥发物较完全；在挥发物较完全；在1373K1373K时时BiBi、CdCd、InIn与与ZnZn进入挥发物，进入挥发物，GeGe和和GaGa的挥发的挥发率分别为率分别为87.8%87.8%和和51%51%。在挥发过程。在挥发过程中，对所有能蒸发的金属化合物的中，对所有能蒸发的金属化合物的挥发与真空度有较强的关系。挥发与真空度有较强的关系。30图图4-194-19表示了铅、锌挥发受残压表示了铅、锌挥发受残压的影响（的影响（1173-1373K1173-1373K）。可见，）。可见，必须在必须在0.1kPa0.1kPa以下，铅和锌才有以下，铅和锌才有较大的挥发率，残压愈高则挥发较大的挥发率，残压愈高则挥发率愈低。率愈低。31 冷凝物分三带：冷凝物分三带：在较高温区在较高温区1023-973K1023-973K处为黄白色，含处为黄白色，含65%-68%Zn65%-68%Zn、29%-30%S29%-30%S、1.2%-1.3%Pb1.2%-1.3%Pb、约、约0.1%Cu0.1%Cu；中间带（中间带（923-723K923-723K）为较重而有光泽的片状冷凝物，含）为较重而有光泽的片状冷凝物，含83%-83%-86%Pb86%Pb、12%-12.5%S12%-12.5%S、1%1%1.7%Zn1.7%Zn、少于、少于0.1%Cu0.1%Cu。第三部分为黄白色，为硫和硫化砷的混合物。第三部分为黄白色，为硫和硫化砷的混合物。32 由铜锌硫化矿选矿得到的含锌铜精矿到炼铜厂后，往往和其他的由铜锌硫化矿选矿得到的含锌铜精矿到炼铜厂后，往往和其他的一般铜精矿冶炼，其中的锌分散在炉渣、烟尘、冰铜里，使锌的回收一般铜精矿冶炼，其中的锌分散在炉渣、烟尘、冰铜里，使锌的回收困难、回收率低，锌的存在还会给铜的冶炼过程带来困难。困难、回收率低，锌的存在还会给铜的冶炼过程带来困难。哈萨克斯坦科学院选矿冶金研究所研究了哈萨克斯坦科学院选矿冶金研究所研究了ZnSZnS的挥发规律，表明的挥发规律，表明ZnSZnS在在COCO、COCO2 2和和ArAr气中挥发都需要约在气中挥发都需要约在1773K1773K以上的较高温度。在以上的较高温度。在真空中和真空中和1173-1473K1173-1473K的范围内，随真空度提高，的范围内，随真空度提高，ZnSZnS挥发速率增大，挥发速率增大，残压由残压由13.3kPa13.3kPa降低到降低到0.1kPa0.1kPa时，挥发速率提高时，挥发速率提高10-2010-20倍。倍。4.4.2 4.4.2 铜锌硫化矿的真空处理铜锌硫化矿的真空处理铜锌硫化矿的真空处理铜锌硫化矿的真空处理33 在在1373K1373K以上和以上和0.1kPa0.1kPa以下，以下，ZnSZnS的的挥发速率比较大。挥发速率比较大。34 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室研究了如下成分的铜锌硫化精矿昆明理工大学真空冶金国家工程实验室研究了如下成分的铜锌硫化精矿在真空中的分离情况：在真空中的分离情况：元素元素 Zn As Bi Pb Sb Cu Fe S Cd InZn As Bi Pb Sb Cu Fe S Cd In 含量含量/（%）8.56 0.24 0.18 0.14 0.001 10.7 32.2 32.2 0.10 0.028.56 0.24 0.18 0.14 0.001 10.7 32.2 32.2 0.10 0.02 当残压为当残压为0.18-0.8kPa0.18-0.8kPa时，在时，在1373K1373K需需要较长的时间，可使锌的挥发率达到要较长的时间，可使锌的挥发率达到90%90%以以上。但若升温至上。但若升温至1473K1473K，则锌的挥发率很短，则锌的挥发率很短的时间就达到的时间就达到99%99%。35 残压对锌的挥发的影响很明显。在残压对锌的挥发的影响很明显。在1373K1373K蒸发蒸发30min30min，残压变化影响锌挥，残压变化影响锌挥发率为：发率为：残压残压 /kPa 2.42.93 0.672 0.270.59 0.040.23/kPa 2.42.93 0.672 0.270.59 0.040.23 锌挥发率锌挥发率/%7.9 53.8 98.85 99.34/%7.9 53.8 98.85 99.34 结果表明，在结果表明，在1373K1373K、残压约为、残压约为100Pa100Pa的条件下，锌在的条件下，锌在30min30min内的挥发率内的挥发率即可达到即可达到99%99%以上，挥发以后的残留物含锌可以降到以上，挥发以后的残留物含锌可以降到0.08%0.08%以下。以下。冷凝物中含各种金属的量和它们的挥发率为：冷凝物中含各种金属的量和它们的挥发率为：元素元素 Zn Bi Cd InZn Bi Cd In 冷凝物含冷凝物含/%33.3 2.29 0.59 0.036/%33.3 2.29 0.59 0.036 挥发率挥发率/%99 92.7 98 97/%99 92.7 98 97 结果表明，结果表明，ZnZn、BiBi、CdCd、InIn在冷凝物中都得到富集，挥发率都在在冷凝物中都得到富集，挥发率都在90%90%以以上。冷凝物可作为这些伴生金属综合回收的原料。上。冷凝物可作为这些伴生金属综合回收的原料。蒸馏残渣成为较纯的冰铜蒸馏残渣成为较纯的冰铜。364.4.3 4.4.3 含砷、锌、锡硫化铜精矿的真空处理含砷、锌、锡硫化铜精矿的真空处理含砷、锌、锡硫化铜精矿的真空处理含砷、锌、锡硫化铜精矿的真空处理 元素元素AsCuSnZnSFeSbPbCaoSiO2MgOA12O3Ag(g/t）含量含量(%)13.49.784.594.229.1428.430.8AsSAs4 4S S6 6AsSnSZnSAgCuAsSnSZnSAgCu2 2SFeSSFeS 脉石成分脉石成分CaOCaO、SiOSiO2 2、MgOMgO、AlAl2 2O O3 3等很少挥发，等很少挥发，CuCu2 2S S和和FeSFeS也很少也很少蒸发。蒸发。37 由图可见，几种金属挥发的温度有明显的区别。砷在约923K挥发已较完全，在此温度下锡挥发很少。升高温度，锡挥发量增大，至1073K时锡挥发几近完全，而在此温度下锌挥发很少。升高温度到1273K，锌明显挥发，此时银也开始有所挥发。继续升温至锌挥发完全时，银已挥发约50%。38 真空度对金属的挥发也有影响。图4-22中砷在残压改变的范围内（0.15.3kPa）挥发率不变，而锡则在残压小于1.3kPa后有挥发率明显升高之势。上述情况表明，原料中许多金属都可挥发，而且有可能控制不同的温度以分别挥发某些金属，从而得到不同的挥发冷凝物。39 实验分别在实验分别在953K953K和和1053K1053K下进行，残压固定在下进行，残压固定在l07133.3Pal07133.3Pa，挥发时间都是，挥发时间都是25min25min。同一试料先经。同一试料先经953K953K蒸发后取冷凝产物，再蒸发（蒸发后取冷凝产物，再蒸发（1053K1053K）后取第二次）后取第二次冷凝产品，得到下表的结果。冷凝产品，得到下表的结果。物料名称物料名称物料重量物料重量/g成分成分/%挥发挥发率率/%AsCuSnZnSAgAsSnZnS冷凝物冷凝物6.749.57-4.49-28.12-99.023.5-21.3冷凝物冷凝物1.90.46-46.162.530.77-0.276.44.58.4残渣残渣16.40.1614.490.0746.1131.280.10899.299.24.529.7 由表可见，第一种冷凝物实际上是砷产品，其中含砷约由表可见，第一种冷凝物实际上是砷产品，其中含砷约50%50%、硫约、硫约23%23%、锡约锡约4.5%4.5%，不含锌和铜，砷与硫二者之和已达，不含锌和铜，砷与硫二者之和已达73%73%。第二种冷凝物以锡。第二种冷凝物以锡（46%46%）和硫（）和硫（30.8%30.8%）为主，二者已占约）为主，二者已占约77%77%，锌在其中只有，锌在其中只有2.5%2.5%，无铜，无铜存在。蒸馏残渣则以铜、硫为主（存在。蒸馏残渣则以铜、硫为主（Cu 14.5%Cu 14.5%，S 31.2%S 31.2%），含锌），含锌6.11%6.11%、银、银0.108%0.108%，还含有原料中的全部铁。得到的三种产物可以分别处理。，还含有原料中的全部铁。得到的三种产物可以分别处理。404.5 4.5 4.5 4.5 砷砷砷砷-钴矿的真空处理钴矿的真空处理钴矿的真空处理钴矿的真空处理 元素元素CoAsFeNiSCaMgSiO2AuAg含量含量/（%）9.9656.97.242.100.982.200.735.9013g/t88g/t 处理这种矿通常的方法是电炉熔炼，脱砷率为处理这种矿通常的方法是电炉熔炼，脱砷率为60%60%，得到的熔炼，得到的熔炼产物是砷冰钴。冰钴破碎后送沸腾炉作氧化焙烧，脱砷率达产物是砷冰钴。冰钴破碎后送沸腾炉作氧化焙烧，脱砷率达90%90%。熔。熔炼和焙烧都产生炼和焙烧都产生AsAs2 2O O3 3，对环境有影响。，对环境有影响。41 钴的砷化物随温度升高而分解，逐步向含砷低的化合物钴的砷化物随温度升高而分解，逐步向含砷低的化合物变化：变化：8CoAs8CoAs2 2=4Co=4Co2 2AsAs3 3+As+As4 4(g)(g)，815K815K，p pAs4As4=348.94 Pa=348.94 Pa4Co4Co2 2AsAs3 3=8CoAs+As=8CoAs+As4 4(g)(g)，888K888K，p pAs4As4=1.47 Pa=1.47 Pa10CoAs=2Co10CoAs=2Co5 5AsAs2 2+2/3As+2/3As4