关注:
微信二维码
掌上有色:
app二维码

铋的氧化精炼除砷、锑

2019-03-05   
一、氧化机理
如图1所示,因为砷、锑的氧化物与铋的氧化物的自由焓相差甚大,所以在氧化精粹中,砷、锑会优先氧化而与铋液别离。
                
图1  金属氧化物的自由焓图
依据质量作用定律,首要铋被氧化为Bi2O3,Bi2O3再使砷、锑氧化为As2O3与Sb2O3,部分蒸发,余下的进一步氧化为As2O3与Sb2O5入渣。实践中,砷与锑约三分之一以三氧化物蒸发,约三分之一以五氧化物入渣。
从As-Bi系状态图可见(见图2),图中液相线从铋的熔点上升至砷的熔点,共晶点为270.3℃,正坐落纯铋熔点邻近。砷在铋中的可溶性,在共晶点温度时为0.42%(原子),在100℃时为0.24%(原子),在室温下为0.2%(原子),所以,铋与砷构成的共晶化合物中含砷量是不高的,剩余的砷与铋构成有限固熔体,选用鼓风氧化的办法,很简单除掉铋液中的砷。

 图2  As-Bi系状态图
Sb-Bi系状态图列于图3。

图3  Sb-Bi系状态图
图3中锑与铋在液态彻底互溶,液相线以上的区域为均匀的液相,而固相线以下的区域为固溶体,液相线与固相线之间区域为液相与分出固溶体两相共存,因为锑与铋在液相与固相均能彻底互溶,所以铋液中能溶解很多的锑。图中液相线接近于直线,阐明其组成与温度近似成正比联系。
氧化精粹受动力学条件分配。铋液中杂质金属的氧化进程由两阶段构成,即杂质金属氧化物在铋液与鼓入的压缩空气气泡界面上的构成进程,和生成的杂质金属氧化物在铋液中的分散进程。也就是说,铋液中杂质元素的氧化速度,取决于铋液中砷、锑与氧的触摸情况和生成的砷、锑氧化物的分散速度。铋液中杂质金属的浓度的改变速度v,与液-气两相界面处杂质元素的浓度c0,和铋液中杂质元素的浓度cx之差,以及液-气两相分界表面积F的联系,可用下式描绘:

式中K-份额常数,为分散系数的函数。
由上式可知,添加气-液两相的触摸表面和使生成的杂质氧化物敏捷从铋液中别离,是加速杂质氧化的重要途径。
某厂实践中测定氧化特炼时铋液中砷、锑的氧化程度如图4所示。

图4  砷、锑的氧化程度
在生产实践中间,氧化精粹一般选用压缩空气鼓风氧化,也有用压入湿木块与通入水蒸汽氧化。氧化精粹温度控制在700℃左右,此刻铋比砷、锑的氧化物的自由焓相差约105焦耳/摩尔氧分子,砷、锑氧化物自由焓的直线方位在铋的氧化物自由焓直线方位的下方,故砷、锑优先氧化蒸发。As2O3在500℃时已很多蒸发,Sb2O3在700℃以上时明显蒸发,而铋及铋的氧化物在800℃以上时才开端蒸发。所以,为了使砷、锑氧化蒸发而铋又不蒸发丢失,氧化除砷、锑温度控制在700℃是恰当的。

即便有部分铅、铋氧化,只需铋液中还存在砷与锑,也会发生如下复原反响:

鼓入之压缩空气中的氧与铋液中砷、锑触摸而将其氧化,生成的砷,锑氧化物又因为压缩空气鼓入时,使铋液激烈翻腾而被带出液面敏捷蒸发逸出。
因为粗铋中很多杂质铅存在,而铅的氧化物的自由焓又比铋的氧化物的自由焓更负,故在氧化精粹后期,过量的氧会使铅氧化成PbO,PbO熔点888℃,呈固态浮渣,捞渣时铋被机械夹藏而丢失,所以应把握好除砷、锑的结尾,以防止产出氧化铅渣。
有的工厂为了别离砷与锑,以求副产低砷的氧化锑烟尘,则选用碱性除砷后再氧化挥锑的工艺。
碱性除砷的机理是依据砷能优先与Na2O结组成盐。其反响为:

碱性除砷温度控制在450~500℃之间,参加的NaOH量为铋液中含砷量的3倍,并参加适量NaNO3,鼓入压缩空气,时刻4~6小时。
二、氧化精粹实践
除铜后之铋液,升温至680~750℃,鼓入压缩空气,使砷、锑氧化蒸发,作业时刻依据粗铋中砷、锑含量而定,一般为4~12小时,至白烟淡薄,铋液表面呈现氧化铅渣时,则为除砷、锑的结尾。在操作中如渣掩盖液面时,可酌情捞出,避免影响气体蒸发逸出,渣稀时,可参加少数固体碱或谷壳、木屑,使渣变干,便于捞渣。除砷、锑氧化渣量,约为料重的4%~8%。氧化渣组成列于下表。
表  氧化精粹渣成分(%)

关注SMM

微信二维码

微信扫一扫关注

掌上有色

掌上有色二维码

掌上有色下载

返回顶部

返回顶部