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粗錫熔析(凝析)除鐵

文章出處： admin發布時間： 2011年12月20日人氣 7048

    用鐵在錫中的溶解度隨溫度變化的原理，通過控制溫度從粗錫中除去鐵的過程。為錫火法精煉流程的一步作業。將粗錫加熱使錫熔出而鐵成鐵錫化合物與錫分離的過程稱為熔析法，將液體錫降溫使鐵成鐵錫化合物結晶析出的過程稱為凝析法。
    熔析法最初主要用于處理由粗錫經吹氣所產生的浮渣和粗錫鍋內的殘留物，后來又用于直接處理粗錫。熔析法可除去粗錫中的大部分鐵，但不易使其含量達到精錫的標準，往往在熔析后再經凝析法處理。
    原理熔析溫度高于錫的熔點。在錫的熔點附近，流出的錫很純，含鐵僅0.001％，大部分鐵與錫生成高熔點化合物(FeSn2)留在爐床上。溫度升高，鐵在錫中的溶解度和熔出的液體錫含鐵量均隨之增加。升到773K時，FeSn2轉變為FeSn，流出的液體錫含鐵0.082％。升到1033K，FeSn轉變為Fe3Sn2，流出的液體錫含鐵1.3％。高于1173K，可得到α-Fe。熔析除鐵時也能除去大部分砷，因為不僅錫與砷生成化合物Sn3As2和SnAs，鐵也與砷生成高溫穩定的化合物FeAs和Fe2As。鐵和砷的親和勢大，因此鐵的存在對除砷特別有利。
    凝析是將液體粗錫降溫，鐵因溶解度減小而成鐵錫化合物析出，在靠近錫的熔點進行時，錫中鐵含量可降到0.003％以下，能滿足任何品號精錫純度的要求。凝析法也可以除砷，且鐵的存在有利于除砷。但由于在相同溫度下，錫能溶解的砷量比鐵多，因此凝析法除砷不能達到精錫純度的要求。
    熔析工藝熔析法適用于處理含鐵在1％以上的乙錫、錫鍋渣和炭渣等。一般采用傾斜爐底的反射爐，也有采用電熱熔析爐的。反射爐操作最重要的是控制燒火溫度，要求燒火產生長火焰，爐內氣氛接近中性。裝料后逐漸升溫至錫的熔點以上，熔析出來的錫液沿著爐底斜坡排出爐外，高熔點化合物則留在殘錫錠上。熔析后期，需把料堆底部受熱少含錫高的固體料翻到上面，同時開出溝槽，讓錫液流出。爐溫升到1073～1173K，當熔析渣變成紅色粒狀且上面無錫珠時，便可出渣。熔析原料和產物成分列舉于表。后期高溫析出的錫回爐再熔析，熔析渣則經焙燒后送熔煉。
    凝析工藝凝析法適用于精煉含鐵小于1％的甲錫。一般在設有攪拌機的鋼板制的精煉鍋中進行，精煉鍋在裝滿錫液后，先除去液面渣。粗錫含銅超過0.5％時會妨礙砷的析出，故要先加硫除銅，后凝析除鐵、砷。凝析過程是將錫液降溫，控制溫度493～573K。凝析出的鐵為FeSn2細粒晶體，其密度介于錫和鐵之間略近于錫，因此既不能從錫液中浮起，沉降速度又很慢。為了分離FeSn2晶體和錫液，生產中采用插木法和吹氣法(吹空氣或水蒸氣)，加鋸木屑法，過濾法和離心過濾法等多種方法。
    插木法和吹氣法使析出的FeSn2上浮并氧化為浮渣。
    加鋸木屑法加鋸木屑并強烈攪拌，促使FeSn2結晶粒子凝聚，FeSn。固體粘附在鋸木屑上易上浮。
    過濾法可在常壓、加壓或真空條件下進行，使錫液通過濾層而與固體渣分離。
    離心過濾法此法優于插木、吹氣、加鋸木屑和過濾除鐵法，適于處理含鐵0.1％～10％、含砷0.1％～20％的粗錫。離心過濾機有中國制的單柱懸臂式，前蘇聯制的Пπφ3C-6509-9Y型和丹麥制的Bergsoe型三種。離心過濾機同時具有攪拌和過濾的作用。操作時，控制錫液823K，然后開始降溫，將離心機的轉鼓下降沉入精煉鍋的錫液中，含有鐵砷結晶粒子的錫液吸入轉鼓內旋轉過濾，晶體本身作為濾層，轉鼓內充滿晶體后，提升移至渣斗卸渣。重復操作3～5次，直到溫度下降至573K以下。每15t粗錫的除鐵砷操作約需1.5～2.5h。玻利維亞文托(Vinto)煉錫廠所采用的離心機，在773～573K時可將錫中含鐵量降到0.01％～0.02％，含砷量降到0.1％以下，而且與粗錫中原始含鐵量多少(可達7％)無關。中國煉錫廠用離心過濾機處理乙錫，產出甲錫和析渣。
    展望離心過濾除鐵、砷使錫精煉流程和精煉時間縮短，操作機械化，錫的直接回收率高，浮渣量減少，適應范圍大，是今后精煉除鐵、砷的發展方向。

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