基本介紹
- 中文名：鉛銻合金
- 外文名：lead-antimony alloy
- 材料：使用鉛銻合金做成的
- 目的：達到保護電路
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
簡介,幾種主要的分離方法,離心偏析法,真空蒸餾分離法,熔鹽電解法,存在問題及改進措施,鉛銻合金中鉛的測定,
簡介
鉛銻合金在國民生產中具有廣泛的用途，然而，將鉛銻合金分離以產出鉛銻卻有相當難度。這是因為鉛銻的物理化學性質相近，在冶金中的行為相似。長久以來，國內外研究工作者為尋求技術上易行、經濟上合理的處理方法，進行了許多探索，如離心偏析法、真空蒸餾法、電解法等。
幾種主要的分離方法
離心偏析法
本法的理論根據為：Pb—Sb二元合金相圖是一個典型的部分互溶共晶相圖。液態時無限互溶，固態時部分互溶，共晶溫度251.2℃，共晶成分中含Sb11.2%。在共晶溫度下，鉛能溶解3%～4%Sb形成α—固溶體，銻能溶解4%～5%Pb形成β—固溶體。在BDE 區，液相線BE 和固相線BD 的水平距離和垂直距離都很大，且固相線非常陡直，假如將該區域合金緩慢降溫趨近共晶溫度時，合金液中便結晶析出富銻固溶體和形成接近共晶成分的富鉛液體，此時，若將β—固溶體與富鉛液體分開便可分別得到合Sb>90%的粗銻和含Pb>80%的粗鉛。
在合金液中，β—固溶體結晶析出過程依賴於兩組元原子或原子團的擴散。要實現鉛銻合金快速偏析分離，獲得優質的粗鉛和粗銻就必須使分離設備具有合理的溫度場和鉛銻原子團快速擴散富集及固—液分離的條件。離心分離機是一種高效的分離設備，在偏析過程中使用離心機能使過程大大加速。由於鉛銻的比重相差很大，因此利用合金組成的熔點不同，控制適當的溫度場，使用分離機，就可以使富集的銻以β—固溶體形式從富鉛液中析出，將原來均勻的液相變成固—液非均勻相，使鉛銻基本分開。
真空蒸餾分離法
兩種或兩種以上金屬元素組成的合金能否通過蒸餾的方法分離，主要取決於這些金屬在純狀態下蒸氣壓的差別。在相同溫度下，1000℃以下，鉛銻蒸氣壓相差十倍至數百倍，隨著溫度的升高差值減少，在1000℃時仍差近十倍。故兩種金屬的分離是可能的。
鉛銻合金真空分離係數可達100，大於1，這證明用真空蒸餾分離是可能的，在分離過程中鉛在液相中富集，銻在氣相中富集。在進料相同的情況下，隨著級數的升高，盤中銻含量逐漸增加，至第十五級時銻含量可達98%以上；而鉛含量則隨著級數的增加而逐漸減少，達到0.6 %左右，可一次獲得純銻。
熔鹽電解法
在合金分離中，熔鹽電解法分離提純是用熔點較低的混合物作電解質，熔融的合金作為陽極（陽極法）或陰極（陰極法），不溶性金屬或石墨作為導電的電極，在高溫下進行電解。在電解過程中其中一成分金屬不斷從合金陽極中遷移出去，達到分離的目的。
電解所用電解質多採用等摩爾的KCl—NaCl混合鹽熔體，也可以用Na2SO4—KCl—NaCl ，Na2Cl—MgCl2—KCl，NaCl—KCl—CaCl2等混合鹽作電解質。
存在問題及改進措施
1.離心偏析法具有過程簡單、不產渣、不產塵、能耗低、可直接獲得粗金屬等優點。但仍存在一此問題: 如降溫偏析時間長，溫度難於均勻，作業間斷； 晶粒和富鉛液成分波動大，很難達到理論成分； 銻易氧化。針對這些問題，只有在技術上作出較大改進才能使本法在技術上獲得突破。主要的改進措施包括: 溫度場的精確控制、散熱器件效率的提高並設法防止銻的氧化。
2.真空蒸餾法是一個物理分離過程，此工藝不加溶劑，無廢氣、廢水、廢渣，能較好地分離鉛銻合金。但該法在真空高溫下操作，對設備材料要求高，成本也高，必須尋求合理的材料，改善爐體結構和作業條件，降低成本。
3.用熔鹽電解法分離鉛銻合金具有以下優點：化學反應快，工藝流程短，金屬直收率高；能在高電流密度下工作且省電，設備單位生產能力大； 可在密閉條件下作業，有利於環境保護和改善勞動條件。但是該法存在以下不足：需要在相當高的溫度下操作，而在高溫下電解質腐蝕性大；對設備材料要求也高，而且電解槽結構比較複雜；電解質的淨化和循環利用也較麻煩。尋求優質材料和改善電解槽結構，是這項技術套用於生產的關鍵，也是國內外這方面研究工作的重點。
綜上所述：真空蒸餾法和熔鹽電解法對設備材料要求都比較高，相對成本也較高；而離心偏析法方法簡單易行，成本低，只要能解決技術上的一些問題，不失為一種較理想的方法。
鉛銻合金中鉛的測定
含鉛、銻的合金摩擦係數小，有良好的韌性、導熱性和耐蝕性，是生產蓄電池極板、化工管道、電纜包皮的首選材料。與純鉛相比，鉛銻合金的熔點低，熔融狀態下流動性好，易於澆鑄成型，凝固後硬度大。由於鉛銻合金使用還原鉛配製，合金的各項性能指標與其中鉛的含量有很大關係，而相關的鉛的測定方法，文獻報導較少。用硫酸－硫酸鉀體系溶解樣品，以檸檬酸鈉作為掩蔽劑，採用硫酸鉛沉澱法分離去除銻、鐵、鋅、錫、銅、鋁、鈷、鎳、錳等元素的干擾，在pH=5.5的條件下，採用EDTA滴定法測定合金中的鉛含量。
