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洛陽AG电子有限責任公司灰吹法冶煉技術流程及特點

2017-11-17 13:22:05   來源:   點擊:
洛陽AG电子有限責任公司灰吹法冶煉技術流程及特點
灰吹法是一種古老的火法熔煉法。在古代,就用於從金、銀礦石中加鉛熔煉捕集金、銀,再加硫與食鹽從金銀合金中分離銀鉛而煉得純金和灰吹生產純銀。現代灰吹法主要用於富鉛原料的氧化除鉛及其他賤金屬,產出金銀合金再提純。
我國灰吹法的最早記載始於東漢孤剛子《出金礦圖錄》,稱為“灰坯法”。
一、“出(廢吹)金礦法”。
“用三斤煉錫(黑錫即鉛)著熟鐵鍋中熔,使赤沸。即納金礦,碎者一斤,合相得。掠去糖屎(浮渣)、瀉出(金鉛合金)別煉。……以土墼(坯)壘作方爐,其中安煉灰(細粉粒築爐料)作坯模(爐床),以金錫(金鉛合金)著灰坯中。上安鐵鐐(條)上,布剛炭火於爐上。於爐前開一小孔,候之須臾,錫(鉛)與金(中)雜物相利取(反應),其(所產)金狀似銀。即以熟雌黃和好酒,銅器中煮之,殺(硫化)之,還複(金)本性(色)。若不徹好者,即打薄(成鋌),……以胡同律(胡楊樹脂)、黃礬石(硫酸鐵礦)、鹽等分和醋熟為泥,塗(裹)金錫(鉛)鋌上,用牛糞火四周壘之於(金)錫(鉛)鋌上,用牛屎火四周食(吸收)錫(氧化鉛)盡,唯有金在。取著熟銅鐺中,以黃礬石和鹽煮之半日許,出熔作(鑄)鋌。(加)錯鑢屑(鐵屑)食(造渣)煉,用藥(熔劑)斤兩一同上(砂金、脈金熔煉)法也。”
灰吹法在我國應用後,古希臘人普利尼(Pliny)約在公元60年(東漢永平3年)提出了一種鑒別黃金真偽的“滲灰法”。該法是將黃金一份加鹽二份、黃礬石(Misy)三份放入泥坩堝中,再用兩份鹽加一份片岩(Schiste)粉混合覆蓋在上麵,置於炭火上熔煉。若是金(或低成色金)堝底會沉積純金。若是偽金則不會有金。此後,“滲灰法”在占希臘使用了數百年。
二、“出(灰吹)銀礦法”。
“有銀若好白,即以白礬石、硇末火燒出之。若未好白,即惡(劣質)銀一斤和熟錫(鉛)一斤,又灰濾(吹)之為上白銀。”
灰吹在“火屋中以土墼(坯)作土槽,高三尺,長短任人,其中作模(爐床)。皆得,坯(爐)中(裝)細煉灰(築爐料)使滿,其中以水和柔使熟,不濕不千用之。小抑(輕搗)灰使實。以刀鍍(鏟)作坯(淺池)形,灰上薄布鹽末。當坯內(裝)礦(銀鉛合金),各以黃土煉(末)覆上,裝炭使訖,還以墼(坯)蓋,爐上當(頂)坯上各開一孔,使大(火)氣通出,周泥之。坯(爐)前各別開一孔(察)看,時時瞻候,以鐵鉤鉤斷糖屎(幹渣),使出。須臾火徹,錫礦(氧化鉛強烈氧化液麵)沸動旋回,(被灰盤吸附)與銀分離,錫(鉛)盡,銀不複動,紫綠白豔(彩虹樣焰)起。豔(焰)起(去)以杖擊。(枝頭紮)少許布水濕沾之,其銀得(迂)冷即(沾)起(如)龍頭,以鐵匙按(接)取,名曰龍頭白銀。”
現代灰吹法用的富鉛原料,主要來自鉛陽極泥火法熔煉產出的富含鉛的合金、嵌鋅殼經熔析、蒸鋅後的富鉛以及其他質料火法熔煉產出的富含鉛中間產品,由於這些原料的組分主要是鉛和銀以及少量金,其他賤金屬雜質中又以低電位易氧比的金屬為主,采用灰吹法比其他火法熔煉法氧化速度更快。以此類推,若采用灰吹法處理含有大量鋅、鉛、鐵等的合金原料,以富集或回收高電位難氧化的銅、鉍等金屬,隻要溫度和氧化終點控製適當,效果也是很好的。但在通常情況下,灰吹法隻用來從富鉛原料中富集和回收金銀合金,用於作業的熔煉爐也稱為灰吹爐。
富鉛的灰吹是鑒於鉛對氧的親和力大大超過銀及其他雜質金屬。富鉛熔化後,向鉛液麵上吹入大量空氣,鉛即迅速氧化成氧化鉛。灰吹作業在略高於氧化鉛熔點(888℃)的溫度下進行,生成的氧化鉛呈密度小,流動性好的渣陸續自流渣口排出,貴金屬則富集於熔池內而得以分離。
在灰吹過程中,雖主要靠鼓入的空氣來氧化鉛,但鉛的高價氧化物的分解也起到一定作用。如PbO2和Pb3O4在爐溫900℃時會分解生成PbO並放出活性氧,來加速鉛的氧化。
在灰吹時,部分砷和銻以三氧化物揮發除去,另一部分則以亞砷酸鹽、亞銻酸鹽或者碑酸鹽、銻酸鹽形式轉入渣中,隨氧化鉛排出。鋅約有25%生成氧化鋅揮發除去,75%被氧化造渣。
在灰吹時,由於銅對氧的親和力比鉛小,所以氧化速度很慢,直到灰吹作業後期才被氧化進入渣中。銅在氧化過程中主要與PbO發生下列可逆反應逐步生成氧化亞銅進入渣中而被除去。
PbO+2Cu Pb+Cu2O
過程中,Cu2O與PbO可組成含68%PhO的低熔點(689℃)共晶。故生產實踐中,含銅的富鉛通常在較低的溫度下進行灰吹,且灰吹的速度常比不含銅的富鉛快,這可能是由於熔池中生成的Cu2O的反應緣故。
鉍能與銀形成含97.5%鉍的低熔點(262℃)共晶,也可和銀組成含5%鉍的固熔體,故灰吹過程中鉍一直與銀共聚於鉛液中,直到灰吹末期,才被氧化生成三氧化鉍進入渣中。因此,灰吹含鉍高的富鉛需要延長作業時間。
盡管進入銀鋅殼中的碲小多,但由於碲和銀與金的親和力很大,所以在灰吹過程中不易氧化。為了除去碲,通常在除鉍後往熔池中加入不含碲的鉛,使碲的濃度降低後再繼續灰吹。經兩次加淨鉛灰吹後,可使約三分之一的碲氧化揮發,三分之二的碲氧化進入渣中,殘餘的微量碲則留於銀中。
銀在灰吹過程中首先富集於鉛液中。但灰吹時常常由於含銀的鉛粒會混入渣中,且PbO液也能溶解少量的銀(據科爾梅伊爾的研究,PbO中可溶解3%~6%的銀)和氧化亞銀(氧化亞銀不穩定,在150℃時即完全離解。但它與PbO組成合金時則變得相當穩定),而降低銀的回收率。
金在灰吹過程中不氧化而逐步富集於銀中。通常,灰吹渣中含金僅為痕量,是屬機械混入。
灰吹爐有德國式和英國式之分。前者適於灰吹用結晶法產出的富鉛,後者適於灰吹加鋅除銀的富鉛。由於結晶法在大多數煉鉛廠早已廢棄不用,故除德國的某些鉛廠外,現代灰吹爐一般均用英式灰吹爐。
英式灰吹爐的構造為一隻燒重油的小型長方形反射爐,爐壁、爐頂、底基及煙道都是固定的,而爐床(灰吹盤)則是可移動的,損壞後的灰吹盤可以更換,這使操作更為簡便,生產成本也低。爐頂和爐壁一般用耐火磚(也有用高鋁磚)砌成。灰吹盤為長方形,用加工和磨平的鎂磚在可移動車架的鋼板上砌成凹槽,再用鎂砂摻耐火料加水玻璃搗實,或用水泥摻耐火料製成爐盤鏟削呈淺盤狀。熔池深度為100~200mm,麵積大小視每批灰吹富鉛多少而定。爐床側壁和流渣口設有冷卻水套(小型灰吹爐一般沒有)。裝入灰吹盤後,用泥將所有接口封閉,隻在側壁一麵留重油噴嘴孔,在與之相對的側壁上留幾隻插風管的小孔(小型爐子隻留一孔)。風管供入的高壓空氣除氧化鉛等外,還將氧化產出的爐渣吹往灰吹盤前端,使爐渣從水套上的流渣口陸續流出。為減少渣口的損壞,大型爐開幾隻流渣口交替使用。煙氣經煙遭和冷卻係統進入收塵器。
  
     
更換新灰吹盤後,先用小火烘烤4~6h再升溫至爐壁發紅,然後自爐口陸續加入富鉛錠。至富鉛液充滿灰吹盤,並撇出浮渣後升溫至900℃或更高,插入風管,供入1.47~1.96kPa(150~200mmH2O)的高壓空氣斜吹富鉛液麵。此時,鉛被氧化生成PbO浮起,並被風吹往灰吹盤前端。等到熔池液麵被PbO覆蓋一多半以後,鑿開用黃泥堵住的流渣小溝,氧化鉛即陸續排至爐前的渣車內。隨著鉛的氧化排出,熔池液麵會逐漸下降,應適時添加富鉛於灰吹盤的斜坡上,使其緩慢熔化補充入灰吹盤內,以保持適當的液麵,並使熔池液麵的一半為PbO渣所覆蓋。在大型設有完善收塵設備的爐中,應保持灰吹溫度在1100~l200℃,小型爐則保持900~1000℃,以加速鉛的氧化。當陸續加完幾批富鉛後停止加料,繼續吹風氧化至熔池內幾乎全為金銀合金時,可撒入少量硝石以加速銅等雜質的氧化。最後再均勻撒入一薄層骨粉(或於燥的水泥),將殘餘的渣吸附幹淨後扒出。除完渣後,尚有一層氧化鉛薄膜覆蓋在金銀合金熔體的表麵,由於強烈的氧化作用,使此膜呈現與虹相似的色彩。隨著氧化鉛膜的揮發,“彩虹”很快消失,合金表麵出現光輝燦爛的景像,俗稱“銀的閃光”。此時,往液而加一層木炭覆蓋,讓其在還原氣氛中,約於1000℃爐溫下靜置半小時,以除去銀液中所吸收的大量氧,然後澆鑄於預先加熱的錠模中,產出含96%~98%的金銀合金錠,或者鑄成金銀合金陽極板送電解提純。每爐灰吹作業的時間,決定於爐床的容量、富鉛的含銀品位和灰吹速度。爐床的生產能力與富鉛組分及操作有關。在一般蒹件下,1m2灰吹盤24h可氧化1t左右的鉛。灰吹過程約損失0.5%銀,但灰吹低銀富鉛時可達1%。由於約有3%~5%的鉛進入煙氣中,故應進行煙氣收塵,以降低銀、鉛的損失和保護環境免受汙染。
灰吹低銀或高鉍富鉛作業,通常分兩段進行。第一段將其灰吹至含50%~70%銀後鑄錠,再加入另一小型爐子內進行第二段灰吹,直至產出金、銀總量達99.5%的合金錠,或鑄成金銀合金陽極板送電解提純。第二段的灰吹渣含銀、鉍較高,應與第一段灰吹渣分開,從中回收銀、鉍。有些工廠對所有富鉛都采用兩段灰吹,是因為:(1)減少銀和鉛的揮發損失;(2)不致因熔融金屬液麵的不斷降低而需要挖深渣溝,損壞灰吹盤;(3)使某些金屬集中於後期渣中,以便於回收。
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