還原蒸餾是在冶金設備內同時進行被還原物質(金屬)揮發和冷凝的還原冶煉方法。整個過程包括金屬氧化物的還原和還原後金屬的揮發與冷凝幾個步驟。原蒸餾法目前主要用於含鉛鋅較低原料的富集冶煉。
基本介紹
- 中文名：還原蒸餾
- 外文名：reduction distillation
- 設備：蒸餾罐
- 適用範圍：含鉛鋅較低原料的富集冶煉
- 條件：高溫
- 學科：冶金工程
原理,工藝,豎罐煉鋅爐,套用,
原理
還原蒸餾是一種獨特的冶金方法，是以被還原金屬在高溫下能大量揮發為前提。固體或液體金屬在一定溫度下有一定蒸氣壓，且金屬的蒸氣壓隨溫度的升高而增大。圖中示出了一些主要金屬的蒸氣壓與溫度的關係曲線。從圖中看出，汞、鎘、鋅、鎂等是蒸氣壓大的金屬，在高溫下將它們的氧化物還原成金屬狀態後，便可得到金屬的蒸氣。金屬蒸氣從冶金反應器揮發出來，與爐料中的高沸點雜質如脈石等分離，經冷凝便得到金屬。這種冶金過程的反應為：MeO+CO=Me+CO2 （1）
CO2+C=2CO （2）
Me（g）=Me（L） （3）
反應（1）和（2）是吸熱反應，溫度升高，反應向右進行，反之亦然。反應（3）是冷凝過程的平衡反應。這種冶金過程有兩個特點：一是大都在隔焰加熱的蒸餾罐中進行，若要實現直接加熱，則必須採取特殊的措施，以防止還原後產生的金屬蒸氣在降溫冷凝時重被氧化;二是還原後的金屬以氣態揮發出來，因而一般不需要產出熔融爐渣，所產出的固態殘渣自蒸餾罐中排出。
工藝
還原蒸餾過程一般是將氧化物料配以固體碳質還原劑混合後，經制粒或壓團成型。再加入蒸餾罐內。燃料在罐外燃燒加熱，通過罐壁將熱傳給爐料，供氧化物還原和金屬揮發所需的熱量。金屬蒸氣冷凝時，會發生式（1）的逆反應，致使金屬蒸氣又重新氧化成MeO。為此，在儘可能高的溫度下將金屬蒸氣導入冷凝室中，使之急冷。因這種生產方法的燃料消耗高，生產率低，設備容量小，現已極少用於大規模工業生產。如鼓風爐煉鋅出現後，平罐煉鋅和豎罐煉鋅幾乎全被淘汰，或改為濕法煉鋅。還原蒸餾過程也可在電阻爐中進行，如電熱法煉鋅，這就避免了間接加熱的缺點，但電耗很大，也未得到推廣。
豎罐煉鋅爐
由豎井式蒸餾罐（豎罐）本體、燃燒室、換熱器和鋅雨飛濺冷凝器組成。豎罐本體按其各部位分為上延部、罐本體和下延部三部分（見下圖）。爐全高14～18m，罐本體高7～11m，斷面尺寸為（290～350mm）× （1900～2768mm）。
套用
還原蒸餾法目前主要用於含鉛鋅較低原料的富集冶煉，如低品位氧化鉛鋅礦和鋅浸出渣的迴轉窯煙化、含鋅渣的電爐蒸鋅，都是使鋅還原揮發出來，富集在布袋的粗氧化鋅中。還原蒸餾過程亦可用於直接從礦物原料生產化合物，如用鋅焙砂直接還原蒸餾出鋅，然後引入氧化室氧化成各種等級氧化鋅產品。
熱還原法煉鎂，為了降低還原蒸餾溫度，是在真空中進行的，稱為鎂的真空熱還原。
