離心精煉法

目前，國內各煉錫廠粗錫精煉除鐵 、 砷採用的熔析-凝析法，有勞動強度大，勞動條件差，作業時間長，生 產能力低 ，浮渣產出量大，渣含錫高等缺點。採用離心精煉法脫除粗錫的鐵、 砷 , 較傳統的熔析-凝析法有工藝可靠，設備簡單，操作方便，砷、 鐵脫除率高，勞動條件好的優點 。

基本介紹

• 中文名：離心精煉法
• 外文名：Centrifugal refining
• 優點：設備簡單，操作方便
• 影響因素：離心精煉溫度的選擇

離心精煉的原理

離心機過濾脫除粗錫中的Fe、AS 等雜質是以凝析法為基礎，以Fe-Sn，Fe-As，Sn-As相圖為依據。其過程的實質是，將液態粗錫冷卻到不同溫度，或控制在某一特定的溫度範圍內，使雜質達到過飽和狀態呈固體化合物以浮渣形式析出。液態粗錫在降溫冷卻中Fe-As，Fe-Sn，Sn-As等各種化合物除了具有結晶析出的共同規律外，還有其各自的特性：在同一溫度下，砷的溶解度比鐵大，當溫度接近錫的熔點232℃時，砷在錫中的溶解度為0.14~0.18%，而鐵下降到0.001%，故除Fe 比除AS容易。

根據錫、鐵、砷的各種固體化合物在不同的溫度下開始分解的性質，.採用金屬離心機控溫過濾分離固液兩相，即可達到脫除Fe、As 等雜質的目的。

離心精煉流程

某冶煉廠礦產粗錫含Fe、AS等雜質較高，粗錫一般合Sn 86.46~94.67%，Fe 0.8~5.85%，As 0.84~1.82%，Sb 0.61~0.96%，Pb 2.55~7.09%。

生產表明，進人粗錫中的鐵在下一步精煉中要帶走相當於10倍Fe量的錫入渣，進入的AS要帶走11倍以上的錫並在生產流程中循環。進入的AS主要分配在硬頭、炭渣和高銻鋁渣中，約占精礦含砷量的25%；炭渣中的含AS 量占進廠總砷量的15~20%。炭渣中的AS主要是由精礦熔煉後的甲錫帶入。因此在第一步粗精煉中如何最大限度地降低粗錫中的Fe、As 含量，使提高冶煉回收率的一個重要環節。

現行的精煉方法分兩步脫Fe、As：把反射爐錫液放入盛錫槽後，加入煤粉，人工攪拌降溫撈渣除去粗錫中大部分Fe、As，然後鑄錠（甲錫） 送精煉工序，與錫經熔析後產出的甲錫（一般含Fe 0.2~0.3%，As 1~3%） 合併，進行第二步深度精煉除Fe、As。第一步除Fe、As的渣和第二步除Fe、As的炭渣均末經脫砷處理即返回反射爐熔煉。這樣，渣中的As又重新進入粗錫和乙錫，造成一部分有毒砷化物在生產流程中的惡性循環。其次是除Fe效果不好，亦不穩定。經第一步精煉後的甲錫中含Fe常在0.7~1.0%之間，這樣的甲錫在第二步精煉中用凝析法脫除殘留的Fe、AS 時，不可避免地產出6~7% 的炭查。炭渣含錫60~70%，Fe 4~9%，As 9~14%，Sb 0.3~2%，致使精煉直收率低於85%。同時，由於在第一步除Fe、AS時，向錫液中加入煤粉後攪拌不勻，小顆粒查撈不乾淨，甲錫中往往夾親著Fe、AS等化合物顆粒，在精煉中最後升溫（420~450℃） 加鋁除殘留的As和Sb時，有時產生鍋底濃錫，被迫轉鍋，或使鋁的耗量成倍增加。此外，第一步精煉中的人工撈道勞動強度大，勞動條件惡劣，環境污染嚴重，撈出的渣含錫高（Sn75%，Fe 12%， As 2.08%），也影響熔煉直收率。

針對現生產流程的缺點，擬定了兩個新流程：一是升溫熔析控溫過濾處理粗錫或乙錫的工業試驗；二是降溫凝析控溫過濾法處理粗錫的工業生產流程。

離心精煉工業試驗

試驗流程如下圖所示。試驗用的框架立式間斷操作離心機，其過濾器帶孔轉鼓Φ500X220毫米，過濾器轉數110~310轉/分，最大提升高度1000毫米，提升速度0.2米/秒，熔錫鍋容積2.5噸/鍋。

試驗流程

操作技術條件：粗錫和煉富渣產出的乙錫的過濾溫度為750~520℃，煉煙塵產出的乙錫的過濾溫度為600~500℃，過濾轉速110~310轉/分，攪拌，捕渣、卸渣轉速為110轉/分，分離因數F= 3~23（過濾開始階段F=23，濾結束階段F=3）。

試驗結果及主要技術經濟指標列於下圖。

主要技術經濟指標

在工業生產上的套用

在第一步精煉中，用離心精煉法代替人工加煤粉除Fe、AS是在爐膛面積為16米²的反射爐上進行的。流程如下圖所示。

反應流程

技術操作條件為：過濾溫度750~520℃在過濾中分兩次加入共5公斤的無煙煤粉，其餘技術條件同工業性試驗。

影響離心精煉的因素

1、離心精煉溫度的選擇

由Sn-Fe，Sn-As和Fe-As的狀態圖可知，在不同溫度區間，各種雜質以不同形態存在於熔融粗錫中，溫度越高，固體雜質中化學結合的錫量越低。因此，選擇的過濾溫度越高，錫含量越低，Fe、AS 含量越高。

過濾溫度的選擇範圍，要視物料中的雜質含量和Fe/As比值的大小而定。對Fe/As> 1或相等的物料，過濾開始溫度以750℃為宜。一是因過高溫度下攪拌錫液會引起錫部分氧化和砷的部分揮發，過濾設備的材料強度也難於適應。二是有利於浮渣中化學結合錫量的降低，熔點升高，浮渣便於焙燒。當溫度降至520℃時過濾必須結束，否則渣含錫明顯升高，浮渣不能焙燒。對鐵砷比小的物料，欲多除去一部分As，過濾溫度應低於596℃。

2、鐵砷比對除As效果的影響

物料中鐵砷比越大，除AS 效果越好。當熔融粗錫中鐵含最大於砷量的2~3倍時，有利於Fe-As化合物的結合併從液態粗錫中結晶析出。實踐證明，煉富渣產出的乙錫（Fe/As≈2.5）在第一步離心粗精煉中除Fe率大於96%，脫As 率可達80~84%；對鐵砷比小的（Fe/As=0.2~0.51）煉煙塵產出的乙錫，脫鐵率可達96%以上，而脫As率只有31~50%。

3、雜質金屬互化物晶體的大小

用精礦熔煉所得粗錫中Fe-As化合物的晶體為0.003~0.005毫米，只有個別晶體達到0.12亳米，如Sn₃As₂成細小粒子懸浮在錫液中，為使它與錫液分離，盡最減少濾渣中的機械夾帶錫，在過濾中加入0.15% （物料重）的無煙煤粉，取得了滿意的過濾效果。