第八次课锡冶金课件.pptx
锡冶金锡冶金第一章第一章 锡锡的一般知的一般知识识第二章第二章 熔熔炼炼前的前的锡矿处锡矿处理理第三章第三章 锡锡精精矿矿的的还还原熔原熔炼炼第四第四 章富渣的熔章富渣的熔炼炼第五章第五章 硬硬头头和烟和烟尘尘的的处处理理第六章第六章 粗粗锡锡精精炼炼第第 一一 章章锡的一般知识锡的一般知识一、锡的性质一、锡的性质性性 质质 数数 值值 熔点熔点/232 沸点沸点/2270 密度密度/gcm-3 (-Sn,1)5.765 (-Sn,15)7.298 莫氏硬度莫氏硬度 3.75 熔化潜熔化潜热热/Jg-1 60.28 蒸蒸发发潜潜热热/Jg-1 3018 比比热热容容(1820)/J(g)-1 0.2436 粘度粘度(320)/Pas 0.001593 表面表面张张力力(300500)/Ncm-1 0.005320.00516 线线性膨性膨胀胀系数系数(50)/m(mK)-1 23.1 电电阻率阻率(18)/cm 11.510-6 热导热导率率(-Sn,100)/W(mK)-1 60.7 超超导转变导转变温度温度/K 3.73 表表1-1 锡的其他物理性质锡的其他物理性质 氧化亚锡氧化亚锡(SnO）SnO在在4001040之间会发生之间会发生歧化反应歧化反应：二氧化锡（二氧化锡（SnO2）当有金属当有金属Sn存在时，反应生成存在时，反应生成SnO，SnO2显著挥发。显著挥发。但但 SnO2容易被容易被CO和和H2等还原。等还原。二、锡的主要化合物的性质二、锡的主要化合物的性质Sn+CuSO4=SnSO4+Cu三、锡的用途与消费l 锡的用途锡的用途 锡锡有有广广泛泛的的工工业业用用途途，其其中中最最重重要要的的用用途途是是用用于于在在金金属属表表面面上上镀锡镀锡及其及其合金合金，以起保护或装饰作用。，以起保护或装饰作用。用于马口铁镀锡；用于马口铁镀锡；用于生产锡箔；用于生产锡箔；玻璃工业玻璃工业和其它用途。和其它用途。l 锡的消费锡的消费 四、炼锡原料五、锡的提取方法 火法流程包括火法流程包括炼前处理、还原熔炼、炉渣熔炼和粗锡精炼炼前处理、还原熔炼、炉渣熔炼和粗锡精炼四四个过程。个过程。还原熔炼主要是使锡的氧化物还原成粗锡，同时控制铁的高还原熔炼主要是使锡的氧化物还原成粗锡，同时控制铁的高价氧化物还原成价氧化物还原成FeO，并与脉石成分造渣。因此，并与脉石成分造渣。因此，采取采取较弱的还较弱的还原气氛和控制适当的温度原气氛和控制适当的温度是锡精矿还原熔炼过程的关键是锡精矿还原熔炼过程的关键。但是为但是为避免避免铁的氧化物大量还原成金属而采取的这种技术铁的氧化物大量还原成金属而采取的这种技术控制，必然也控制，必然也限制着锡氧化物的完全还原限制着锡氧化物的完全还原，因此，因此熔炼炉渣熔炼炉渣总是总是含锡较高，称为含锡较高，称为富渣富渣，这种富渣必需进一步熔炼。，这种富渣必需进一步熔炼。富渣的处理称为富渣的处理称为炼渣炼渣，也称，也称二次熔炼二次熔炼，它是加入，它是加入氧化钙氧化钙和和在强还原条件下的再熔炼，产出在强还原条件下的再熔炼，产出弃渣弃渣和和硬头硬头（铁锡合金铁锡合金）。）。硬硬头返回一次熔炼中处理以回收其中的锡头返回一次熔炼中处理以回收其中的锡。此即长期沿用的。此即长期沿用的两段两段熔炼法熔炼法。粗锡精炼粗锡精炼分分火法精炼和电解精炼火法精炼和电解精炼两种，目前普遍采用两种，目前普遍采用火法精炼，其目的是除去粗锡中的火法精炼，其目的是除去粗锡中的Fe、Cu、As、Sb、Bi、Pb、Ag等杂质。等杂质。云南锡业公云南锡业公司由于进厂精矿司由于进厂精矿种类多，精矿含种类多，精矿含As,Sb,Pb,Bi等等金属杂质，采用金属杂质，采用的冶炼流程为：的冶炼流程为：第第 二二 章章熔炼前的锡矿处理熔炼前的锡矿处理一、锡精矿的精选处理一、锡精矿的精选处理 锡锡精矿精选的目的是用精矿精选的目的是用选矿选矿的方法提高精矿的品位，的方法提高精矿的品位，同时也有同时也有除去除去杂质和综合利用的任务。杂质和综合利用的任务。根据进厂的矿物组成的不同，根据进厂的矿物组成的不同，精选精选可以选择一种或几可以选择一种或几种方法，如重选、浮选、磁选或静电选矿等等。种方法，如重选、浮选、磁选或静电选矿等等。总之，总之，处理方法的处理方法的选择选择应该根据被处理对象的应该根据被处理对象的性质性质而而定，即根据精矿中定，即根据精矿中矿物组成的特性矿物组成的特性来拟定。来拟定。二、锡精矿的焙烧处理 主要除去砷、硫和锑主要除去砷、硫和锑。因为熔炼时硫会生成因为熔炼时硫会生成SnS而挥发，降低了而挥发，降低了锡的直收率。锡的直收率。砷、锑在熔炼时大部分进入粗锡，精炼除砷、锑产出砷、锑在熔炼时大部分进入粗锡，精炼除砷、锑产出含锡高的浮渣。含锡高的浮渣。焙烧的另一个目的，是将焙烧的另一个目的，是将物料烧结变成烧结块物料烧结变成烧结块。但现时很少在但现时很少在鼓风炉鼓风炉中熔炼锡精矿，因此，这种焙烧形式很少采用。中熔炼锡精矿，因此，这种焙烧形式很少采用。1、锡精矿焙烧的理论基础（一）（一）锡精矿中硫、砷、锑等硫化物的热离解锡精矿中硫、砷、锑等硫化物的热离解 锡精矿中各种锡精矿中各种硫化物受热时将发生热离解硫化物受热时将发生热离解，其主要反应如下：，其主要反应如下：FeS2(s)FeS(s)+1/2S2 2CuFeS2(s)Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2 CuS(s)Cu2S(s)+1/2S2 4FeAsS(s)4FeS(s)+As4 FeAs2(s)4FeAs(s)+1/4As4 名称名称 温度温度/450 550 650 750 850 PS2/FeS2 0.02 32 10279 1060339 PS2/CuS 2104 116402 2696575 PS2/CuFeS2 710710-5-5 0.01 0.6 14 190 PAs4/AsFeS 10.2 714 19938 290370 2624557 PAs4/FeAs2 6.310310-10-10 1.181010-4-4 0.53 252 28134 锡精矿中某些锡精矿中某些硫化物的离解压硫化物的离解压：（二）锡精矿中硫、砷、锑等硫化物的氧化 在有空气存在的条件下，所有硫化物或硫化物热离解的在有空气存在的条件下，所有硫化物或硫化物热离解的产物都将被产物都将被氧化氧化，其反应为：，其反应为：2、锡精矿流态化炉焙烧1料仓；料仓；2双螺旋给料机；双螺旋给料机；3流态化炉；流态化炉；4圆筒冷却机；圆筒冷却机；5沉降圆筒；沉降圆筒；6旋风收尘器；旋风收尘器；7高温电收尘；高温电收尘；8骤冷器；骤冷器；9布袋收尘器布袋收尘器 锡精矿流态化焙烧的影响因素及技术经济指标焙烧的技术条件对杂质脱除率、炉子的生产率及炉子的作业周期等焙烧的技术条件对杂质脱除率、炉子的生产率及炉子的作业周期等至关重要，至关重要，影响影响锡精矿流态化焙烧的锡精矿流态化焙烧的因素因素有：有：l风量风量 l 直线速度直线速度 l床能力与停留时间床能力与停留时间 l焙烧温度焙烧温度3、锡精矿的回转窑焙烧名称名称 焙焙烧烧前前 焙焙烧烧后后 脱硫率脱硫率/%脱砷率脱砷率/%Sn S As Sn S As 高砷高砷锡锡精精矿矿 54.24 1.46 6.42 57.16 0.84 0.6 89.29 93.92 高砷高砷锡锡精精矿矿 44.51 3.06 8.80 46.87 0.67 0.26 90.23 86.82 锡精矿回转窑焙烧指标锡精矿回转窑焙烧指标三、锡精矿的浸出处理 锡精矿中有些杂质金属，例如锑、铋、铅、铁、钨等，在炼前处锡精矿中有些杂质金属，例如锑、铋、铅、铁、钨等，在炼前处理作业中，无论用精选或焙烧都不能完全除去。于是用理作业中，无论用精选或焙烧都不能完全除去。于是用酸酸来浸出锡精来浸出锡精矿，使杂质溶解除去。矿，使杂质溶解除去。1、浸出的化学过程浸出的化学过程 浸出锡精矿常用盐酸，有时也用硫酸，但后者的效果较差。浸出锡精矿常用盐酸，有时也用硫酸，但后者的效果较差。用用盐酸盐酸浸出时，锡精矿中的杂质发生以下反应：浸出时，锡精矿中的杂质发生以下反应：2、影响浸出效率的因素Fe对锡还原熔炼的影响很大对锡还原熔炼的影响很大3、锡精矿浸出设备第第 三三 章章锡精矿的还原熔炼锡精矿的还原熔炼 现现今今，从从锡锡石石精精矿矿中中提提取取锡锡的的方方法法主主要要是是采采用用还还原熔炼法原熔炼法。开始还原温度TA=630 一、一、锡还原熔炼的理论基础还原熔炼的理论基础 1、还原原热力学力学 锡锡精精矿矿还还原原熔熔炼炼一一般般是是采采用用固固体体碳碳质质燃燃料料作作为为还还原原剂剂，还原过程从表面上看似乎是下面简单的还原过程从表面上看似乎是下面简单的固相固相反应：反应：实际是由下面两个连续的实际是由下面两个连续的气一固气一固反应反应所组成：所组成：2、还原动力学3、伴生金属及其还原l 第三类杂质是比锡容易还原的氧化物第三类杂质是比锡容易还原的氧化物，它们包括铜、铅、铋、，它们包括铜、铅、铋、砷、锑和银等。这些金属的氧化物在艾林汉图中位于砷、锑和银等。这些金属的氧化物在艾林汉图中位于SnO2（或（或 SnO)曲线之上，在还原熔炼的温度范围内，它们的标准生成自由曲线之上，在还原熔炼的温度范围内，它们的标准生成自由焓比焓比SnO2（或（或SnO）大，所以在二氧化锡还原之前就已大量被还大，所以在二氧化锡还原之前就已大量被还原成金属而进入熔融粗锡中。原成金属而进入熔融粗锡中。进入粗锡进入粗锡 二、二、锡精精矿的的反射炉熔炼反射炉熔炼 1、概述、概述 燃烧室燃烧室 炉膛炉膛 烟道烟道 反射炉外观反射炉外观低品低品位锡位锡精矿精矿及锡及锡中矿中矿C还原熔炼还原熔炼富渣富渣 粗锡粗锡 硫化挥发硫化挥发还原熔炼法还原熔炼法返回硫化挥发返回硫化挥发第第第第 四四四四 章章章章富渣的熔富渣的熔富渣的熔富渣的熔炼炼一、加石灰石（石灰）再熔一、加石灰石（石灰）再熔一、加石灰石（石灰）再熔一、加石灰石（石灰）再熔炼炼法法法法 配配配配加加加加石石石石灰灰灰灰石石石石或或或或石石石石灰灰灰灰对对富富富富渣渣渣渣再再再再熔熔熔熔炼炼，其其其其实实质质是是是是在在在在更更更更强强的的的的还还原原原原气气气气氛氛氛氛和和和和更更更更高高高高的的的的温温温温度度度度下下下下，CaOCaO将将将将富富富富渣渣渣渣中中中中的的的的锡锡置置置置换换出出出出来来来来，使使使使锡锡从从从从炉炉炉炉渣渣渣渣中中中中以以以以金金金金属属属属或或或或合合合合金金金金的的的的形形形形态态提提提提取出来。当加入石灰石取出来。当加入石灰石取出来。当加入石灰石取出来。当加入石灰石时时，发发生以下反生以下反生以下反生以下反应应：nSnOSiOnSnOSiO22+CaO=CaOSiO+CaO=CaOSiO22+nSnO+nSnO但是，但是，但是，但是，CaOCaO也能置也能置也能置也能置换换炉渣中的炉渣中的炉渣中的炉渣中的FeOFeO，如反，如反，如反，如反应应：2FeOSiO2FeOSiO22+CaO=CaOSiO+CaO=CaOSiO22+2FeO+2FeO 实践践证明明，加加入入CaO对于于还原原锡是是有有利利的的，但但同同时也也增增加加了了铁的的还原原，得得到到含含铁高高的的粗粗锡或或硬硬头。加加石石灰灰石石熔熔炼可可以以在在反反射射炉炉、电炉炉或或鼓鼓风炉炉中中进行行，由由于于温温度度和和还原原条条件件的的限限制制，反反射射炉炉可可使使渣渣含含锡降降到到1%左左右右，电炉炉可可使使渣渣含含锡降降到到更更低低一一些些（1%），而而 鼓鼓 风 炉炉 则 只只 能能 得得 到到 含含 锡 较 高高（25%Sn）的）的贫渣。渣。第第 五五 章章硬头和烟尘的处理硬头和烟尘的处理一、硬一、硬一、硬一、硬头头的的的的处处理理理理1、烟化炉吹炼硬头、烟化炉吹炼硬头二、烟尘的处理二、烟尘的处理第第 六六 章章粗锡精炼粗锡精炼u杂质对锡性质的影响杂质对锡性质的影响 uu粗粗粗粗锡锡的一般成分及精的一般成分及精的一般成分及精的一般成分及精锡标锡标准准准准 粗粗粗粗锡锡成分波成分波成分波成分波动动范范范范围围很大，很大，很大，很大，这这主要取决于主要取决于主要取决于主要取决于锡锡精精精精矿矿的成分、精的成分、精的成分、精的成分、精矿炼矿炼前前前前处处理理理理作作作作业业及及及及处处理的工理的工理的工理的工艺艺流程等。一般而言，粗流程等。一般而言，粗流程等。一般而言，粗流程等。一般而言，粗锡锡成分大体可分成分大体可分成分大体可分成分大体可分为为三三三三类类 :一一一一类类是粗是粗是粗是粗锡锡含含含含锡锡在在在在9999以上，只含少量的以上，只含少量的以上，只含少量的以上，只含少量的杂质杂质元素；元素；元素；元素；第二第二第二第二类类是粗是粗是粗是粗锡锡含含含含锡锡在在在在9090以上，含有以上，含有以上，含有以上，含有较较高的高的高的高的杂质杂质元素；元素；元素；元素；第三第三第三第三类类是是是是处处理脉理脉理脉理脉锡矿锡矿所所所所获获得的含得的含得的含得的含锡约锡约40%40%的的的的锡锡精精精精矿矿。品号品号 代号代号 Sn/%(不小于不小于)杂质杂质/%（不大于）（不大于）As Fe Cu Pb Bi Sb S 总总和和 高高级锡级锡 Sn-00 99.99 0.0007 0.0025 0.001 0.0035 0.0025 0.0020 0.0005 0.01 特号特号锡锡 Sn-0 99.95 0.003 0.004 0.004 0.025 0.006 0.01 0.001 0.05 一号一号锡锡 Sn-1 99.90 0.01 0.007 0.008 0.045 0.015 0.02 0.001 0.10 二号二号锡锡 Sn-2 99.80 0.02 0.01 0.02 0.065 0.05 0.05 0.005 0.20 锡锭的化学成分锡锭的化学成分 u火法精炼的原则流程火法精炼的原则流程 一、粗锡火法精炼1、熔析和凝析法除铁、砷熔析和凝析法除铁、砷 从液态粗锡中脱铜，控制温度在从液态粗锡中脱铜，控制温度在320以下，加入硫磺并强烈搅拌，以下，加入硫磺并强烈搅拌，使锡液中的铜与硫充分结合生成使锡液中的铜与硫充分结合生成Cu2S，成为固体状态的，成为固体状态的浮渣浮渣而被除去。而被除去。KCu=aCu2S(s)aSn/(a2CuaSn s)熔池中锡的浓度在熔池中锡的浓度在98以上以上，Cu2S几乎不熔于锡而独立相析出，故几乎不熔于锡而独立相析出，故aSn1，aCu2S(s)1，则：，则：aCu=1/(KCuaSn s)1/22 2、加硫除加硫除加硫除加硫除铜铜l 概述概述3、结晶分离铅铋、结晶分离铅铋电热式连续结晶机电热式连续结晶机l连续结晶机的结构l连续结晶熔析除铅、铋基本原理4、氯化除铅、氯化除铅5、加铝除砷、锑、加铝除砷、锑二、粗锡电解精炼 电解精炼同火法电解精炼同火法精炼比较，具有以下精炼比较，具有以下优点优点：l 作业流程短；作业流程短；l 有用金属富集程有用金属富集程度高；度高；l 锡的回收率较高；锡的回收率较高；l 容易实现机械化。容易实现机械化。Thanks！1、Geniusonlymeanshard-workingalloneslife.(Mendeleyer,RussianChemist)天才只意味着终身不懈的努力。20.8.58.5.202011:0311:03:10Aug-2011:032、Ourdestinyoffersnotonlythecupofdespair,butthechaliceofopportunity.(RichardNixon,AmericanPresident)命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二二年八月五日2020年8月5日星期三3、Patienceisbitter,butitsfruitissweet.(JeanJacquesRousseau,Frenchthinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.20204、Allthatyoudo,dowithyourmight;thingsdonebyhalvesareneverdoneright.-R.H.Stoddard,Americanpoet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:105、Youhavetobelieveinyourself.Thatsthesecretofsuccess.-CharlesChaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday,August5,2020August20Wednesday,August5,20208/5/20206、Almostanysituation-goodorbad-isaffectedbytheattitudewebringto.-LuciusAnnausSeneca差不多任何一种处境-无论是好是坏-都受到我们对待处境态度的影响。11时3分11时3分5-Aug-208.5.20207、Althoughtheworldisfullofsuffering,itisfullalsooftheovercomingofit.-HellenKeller,Americanwriter虽然世界多苦难，但是苦难总是能战胜的。20.8.520.8.520.8.5。2020年8月5日星期三二二年八月五日8、Formanismanandmasterofhisfate.-Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday,August5,20209、Whensuccesscomesinthedoor,itseems,loveoftengoesoutthewindow.-JoyceBrothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.202010、Lifeismeasuredbythoughtandaction,notbytime.Lubbock衡量生命的尺度是思想和行为，而不是时间。8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:1011、Tomakealastingmarriagewehavetoovercomeself-centeredness.要使婚姻长久，就需克服自我中心意识。Wednesday,August5,2020August20Wednesday,August5,20208/5/202012、Treatotherpeopleasyouhopetheywilltreatyou.你希望别人如何对待你，你就如何对待别人。11时3分11时3分5-Aug-208.5.202013、Todowhateverneedstobedonetopreservethislastandgreatestbastionof freedom.(RonaldReagan,AmericanPresident)为了保住这最后的、最伟大的自由堡垒，我们必须尽我们所能。20.8.520.8.5Wednesday,August5,202014、Wherethereisawill,thereisaway.(ThomasEdison,Americaninventor)有志者，事竟成。11:01:1911:01:1911:018/5/202011:01:19AM15、Everymanisthemasterofhisownfortune.-RichardSteele每个人都主宰自己的命运。20.8.511:01:1911:01Aug-205-Aug-2016、Asselfishnessandcomplaintcloudthemind,solovewithitsjoyclearsandsharpensthevision.-HelenKeller自私和抱怨是心灵的阴暗，愉快的爱则使视野明朗开阔。11:01:1911:01:1911:01Wednesday,August5,202017、Donot,foronerepulse,giveupthepurposethatyouresolvedtoeffect.-WillianShakespeare,Britishdramatist不要只因一次失败，就放弃你原来决心想达到的目的。20.8.520.8.511:01:1911:01:19August5,202018、Thereisnoabsolutesuccessintheworld,onlyconstantprogress.世界上的事没有绝对成功，只有不断的进步。2020年8月5日星期三上午11时1分19秒11:01:1920.8.519、Nothingismorefataltohappinessthantheremembranceofhappiness.没有什么比回忆幸福更令人痛苦的了。2020年8月上午11时1分20.8.511:01August5,202020、Nomanishappywhodoesnotthinkhimselfso.PubliliusSyrus认为自己不幸福的人就不会幸福。2020年8月5日星期三11时1分19秒11:01:195August202021、Theemperortreatstalentastools,usingtheirstrongpointtohisadvantage.君子用人如器，各取所长。上午11时1分19秒上午11时1分11:01:1920.8.5谢谢观看THE 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