鉍精煉

鉍精煉

鉍精煉(refining of bismuth)脫除粗鉍中的雜質,產出精鉍的冶金過程。鉍冶煉產出的粗鉍,其成分為:Bi 70-90、Fb 5-20、Cu 0.1-5、Ag 0.1-5、 As 0.1-3、Sb 0.1-5、 Te 0.1-1.5。由於粗鉍中含有鉛、銀、砷、銻、碲等雜質,不能直接套用,必須進一步精煉成精鉍,並回收其中的金、銀等貴金屬。鉍的精煉有火法精煉和電解精煉兩種方法。後者曾是生產精鉍的主要方法,由於其廠房和設備投資大,並在電解前後還需輔以火法精揀,從20世紀60年代起已逐漸被火法精煉取代。

簡介

鉍精煉(refining of bismuth)脫除粗鉍中的雜質,產出精鉍的冶金過程。鉍冶煉產出的粗鉍,其成分為:Bi 70-90、Fb 5-20、Cu 0.1-5、Ag 0.1-5、 As 0.1-3、Sb 0.1-5、 Te 0.1-1.5。由於粗鉍中含有鉛、銀、砷、銻、碲等雜質,不能直接套用,必須進一步精煉成精鉍,並回收其中的金、銀等貴金屬。鉍的精煉有火法精煉和電解精煉兩種方法。後者曾是生產精鉍的主要方法,由於其廠房和設備投資大,並在電解前後還需輔以火法精揀,從20世紀60年代起已逐漸被火法精煉取代 。

火法精煉

在鋼質精煉鍋內進行,包括熔析及加硫除銅、氧化除砷銻、鹼性精煉除碲錫、加鋅除銀、氛化除鋅鉛、最終精煉等過程,其工藝流程類似粗鉛火法精煉。

熔析及加硫除銅

粗鉍中的銅以金屬銅及銅的砷化物、銻化物、碲化物存在,銅在鉍中溶解度極限為0.5%,因而可用熔析法除去部分銅。熔析除銅採用冷卻凝析法,先將鉍液升溫至873K,然後降溫至773K,撈出第一次冷卻凝析銅渣,接著再降溫至773K,撈出第二次凝析銅渣,直至鉍液含銅低於0.5%。當粗鉍含銅高於5%時,產出的銅渣帶走大量的鉍,不宜採用多次凝析法,可採用加硫除銅法。即向快液中加入硫磺粉,邊加邊攪拌,硫便與銅生成CuS浮渣而與鉍液分離 。

氧化精煉除砷、銻

粗鉍中的砷、銻以元素或金屬間化合物狀態存在,由於砷、銻對氧的親和勢比錫大得多,所以在973K下向鉍液中鼓入壓縮空氣時,砷、銻優先氧化。生成砷和銻的三氧化物因揮發而與鉍液分離。氧化精煉直至鉍液面白煙稀薄出現PbO油狀融渣時為止。即使有微量的砷銻未除盡,也可在後續的鹼性精煉及最終精煉中除去。

鹼性精煉除碲、錫

粗鉍中的碲以元素碲及碲鉍化合物存在,粗鉍中的錫以金屬錫狀態存在。一般先除碲後除錫。除碲時控制鉍液溫度773-793K,加入NaOH並鼓風攪拌,便發生生成NaTeO的反應。

當亞碲酸鈉鹼渣變乾後撈出,再加NaOH鼓風攪拌,直至鹼渣不再變乾。全過程約需6-10h,鉍液含碲可降至0.05%以下。除錫溫度控制在673-723K,加入NaOH和NaCl並鼓風攪拌,然後加入NaNO繼續攪拌,錫便生成NaSnO。

撈出變乾的錫酸鈉渣,反覆進行三次,鉍液含錫可降至0.1%以下。殘餘的碲和錫可在最終精煉時除去 。

加鋅除銀

銀是粗鉍中最難除去的雜質。對鉍精煉的直接回收率影響很大。除銀採用加鋅除銀法。加入的鋅與銅、金、銀形成穩定的金屬間化合物。生成的金屬間化合物不溶於鉍液,密度較小且熔點高,呈固態浮渣與鉍液分離。為了有效地除去鉍液中的銀和綜合回收銀,加鋅除銀作業分階段進行,直至鉍液含銀小於0.003%時才算完成。除銀作業又分低溫法(773K)與高溫法(823K)兩種,高溫法由於要加覆蓋劑,已逐漸被淘汰。

氯化除鋅、鉛

除銀後鉍液溶解約2%的鋅和粗鉍中的主要雜質鉛均採用氯化精煉法除去。由於鋅和鉛對氯的親和勢大於鉍對氯的親和勢,所以向鉍液通入氯氣後,鋅和鉛便會優先氯化分別生成ZnCI和PbCI而與鉍液分離 。

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