貴鉛是指鉛與貴金屬形成的鉛合金。熔融的金屬鉛是貴金屬的良好捕集劑,這一特性被用於試金分析和貴金屬的提煉,稱為貴鉛熔煉。早在古代就知道了從貴鉛中提取金、銀的灰吹法。在近代,貴鉛熔煉成為處理銅、鉛陽極泥的一個重要過程,也是從各種廢舊金屬器件中回收金、銀的主要方法之一。
基本介紹
- 中文名:貴鉛
- 外文名:Your lead
- 實質:鉛與貴金屬形成的鉛合金
- 地位:良好捕集劑
- 學科:冶金工程
- 領域:冶煉
貴金屬回收,配料,反應過程,熔煉設備,氧化精煉,金銀合金分離,
貴金屬回收
1.從金合金廢料中回收金。金合金種類繁多,廣泛用於各種工業部門;凡使用和製造這些合金材料和元件的部門都有這些合金廢料,邊角料和碎屑,在回收這些廢舊原料中的貴金屬時,應先挑選分類,按類堆放,分別處理。
典型的舊材料有:
a金銀銅合金中回收金;
b金銥合金中回收金;
c金銻合金中回收金;
d 從牙科材料中回收金銀鈀等;
2.從廢鍍件上回收金;
3.從廢管芯中回收金。電子工業產品和設備中廢棄的含金矽質元件,如可控矽、矽整流塊及矽三極體的管芯;
4.從含金拋灰中回收金。這類廢料包括金筆尖拋光物、箔碎屑、首飾拋光的拋灰等;
5.從金刷,金水瓶廢料中回收金。在陶瓷描金工藝中,描金使用的毛刷,用完的金水的玻璃瓶,都飽和浸透了金水漿料的凝結物。
配料
要使廢舊合金料中的金和搜捕劑鉛熔合在一起,使雜質進入爐渣,必須進行配料。所謂配料就是根據廢舊料的成分來加入熔劑的品種和數量。熔煉貴鉛(熔煉過程中,鉛液能把爐料中的金銀等熔解而形成鉛金銀的合金)。常用的熔劑有蘇打、石英、生石灰,螢石等,同時還要加入適量的焦炭粉或鐵屑作還原劑。
蘇打和生石灰是鹼性熔劑,可與爐料中的酸性雜質如砷、銻等高價氧化物造渣,還能降低爐渣熔點,使爐渣易與貴鉛分離。
石英是酸性熔劑,能與鹼性雜質如氧化鉛,氧化鐵等造渣,螢石是一種中性熔劑,可以降低爐渣的密度和粘度,改善其流動性。
焦炭粉用作還原劑,把浸出渣中的氧化鉛還原成金屬鉛,焦炭粉的用量以能還原適量的氧化鉛為度,不宜過多,否則其它雜質氧化物也會被還原,從而降低貴鉛質量,另外焦炭粉過多,帶來的灰分也多,影響爐渣的性質,增加爐渣量。
鐵屑既可作還原劑,也可起造渣熔劑作用。在熔煉過程中,鐵屑將氧化鉛還原成單質鉛,自身氧化成氧化鐵與酸性雜質造渣。
反應過程
廢舊料中的各種成分在熔劑、還原劑作用下,廢舊料中的金銀被還原出來的鉛熔體中的作用下而熔解,形式貴鉛,貴鉛熔體與爐渣互不相熔,密度相差較大,因而爐渣浮在熔池表面,貴鉛沉於熔池下層。上述反應完畢後放出爐渣,貴鉛熔體仍留在爐中,此時往貴鉛中鼓入空氣,使溶解於其中的銅、銻、砷、鉍等雜質氧化,砷、銻形成低價氧化物,揮發進入空氣中。
熔煉設備
小型熔煉貴鉛的主要設備是焦炭爐,俗稱貴鉛爐,優點是成本低,操作方便。
氧化精煉
貴鉛中含金、銀不高,而雜質銅、鉛、鉍等相當高,因此,必須送去氧化精煉以除去雜質,提高金銀合金的品位。
貴鉛的氧化精煉也叫吹灰,即在高於主體金屬(鉛)的氧化物的熔點溫度,進行氧化熔煉。貴鉛吹在的烊質,是往貴鉛熔池表面鼓風,並加入氧化劑,使鉛和其它雜質氧化,形式不溶金銀的浮渣而與金銀分離,得到金銀質量分數為95%以上的金銀合金。
將貴鉛塊置於灰皿內,點為加熱,升溫至900℃以上,隨著爐溫的升高貴鉛逐漸熔化,逐漸升溫並保持爐溫在1050-1150℃。
架設風管,往熔池表面吹風,使用雜質氧化,吹風管的管口置於熔融金屬液面以上約150mm處,吹入的風最好只使熔融金屬液面產生波紋,以免金、銀的飛濺而損失。
每爐氧化精煉時間約為2小時,操作中,要經常檢查爐溫,吹風量及氧化情況,經常改變吹位置,並隨時扒出氧化生成的浮動乾渣打,但要注意,當溫度過低,吹風量過大時,氧化乾渣打生成過快,會使大量的金銀進入乾渣中而造成損失。貴鉛中各種雜質的氧化順序大致為鋅、鐵、銻、砷、鉛、鉍、碲、硒、銅、銀,但各種雜質在貴鉛的質量濃度不同,其順序及氧化難易程度可能有所改變。
開始貴鉛中的砷、銻大部分生成揮發性的三氧化物並呈煙氣逸出,部分生成不易揮發的五氧化物。雖有部分鉛開始氧化,但生成的氧化鉛除極少量揮發外,大部分又被雜質還原單質鉛,另有部分鉛則與砷、銻反應生成亞砷酸鉛和亞銻酸鉛,亞砷酸鉛和過量的空氣作用,部分被氧化成砷酸鉛進入渣中,亞銻酸鉛與貴鉛中的弱作用,生成揮發性的三氧化二銻,並使鉛還原單質,來不及揮發的三氧化二銻,又被氧化成五化二銻,並與氧化鉛作用生成銻酸鉛進入渣中。
隨著砷銻的揮發和造渣,煙氣逐步由深變淺。鋅鐵氧化物在氧化鉛的作用下進入渣中被除去,再以後就是鉛的大量氧化過程。鉛開始氧化揮發時,煙氣逐轉為青灰色,繼續氧化煙氣轉變成淡灰黃色。除去大部分的鉛、碲、硒以後,煙氣漸轉為粉紅色,是銅進氧化期,當粉紅色轉淡時,停止加熱、通風,往合金液面撒一層極薄幹燥的水泥或顧灰,將其吸附後扒出,然後將合金液倒入經預熱的煲子內往煲子液面加兩隻稻草把子或草灰,以燃燒除去部分氧,這樣也起保溫和隔離渣的作用。冷卻後形成的合金主要成分是金和銀。
金銀合金分離
金銀合金的分離方法,有純化學法和電解法。化學法又分為王水分離法、硝酸分離法和硫酸分離法等,一般採用王水分離法。王水分離法是傳統的貴金屬造液方法。
王水由鹽酸和硝酸(3+1)配製而成,金銀都容易被王水溶解,生成氯酸金和乳白色氯化銀沉澱。造液操作時,應在通風櫥內先用室溫後加熱溶解貴金屬合金,當反應不再進行時,吸出溶液再加入新的王水,使繼續溶解,要特別注意在未吸出溶液時不能直接補充王水,這一操作直到合金完全溶解為止,造液結束後,由於溶液中還含有不少的硝酸,這一氧化劑的存在,對以後的生產操作將帶來不良影響,所以王水造液後通常要趕硝。趕硝操作是在溶液加熱到沸騰的條件下,使水分揮發,待溶液濃度增大,沸點增高時,使部分的硝酸開始分解並揮發,為了把硝酸趕盡,還應緩慢地加入濃鹽酸,以促使硝酸分解揮發與溶液分離,直到沒有棕紅色二氧化氮氣體溢出時才能結束。
然後將溶液過濾,用蒸餾水清洗濾渣,將所有濾液收集在一起加熱到80℃,緩慢加入無水亞硫酸鈉至無棕褐色沉澱為止。
過濾溶液,得棕褐色物質即為金,再用蒸餾水煮棕褐色物質2-3 次後過濾,烘乾後熔化即可。濾液可收在一起,用氫氧化鈉溶液配成酸度PH 2-3的酸性溶液,加鋅粉置24小時回收尾金。濾渣用開水浸泡除酸,沉澱後倒去清水,重複2-3次後,烘乾加適量的硼砂,碳酸鈉放入焦炭爐中熔煉即可。