铅锑合金的真空蒸馏实验分析

铅锑合金的真空蒸馏实验分析回收利用铅、锑冶炼和消费过程中产生的铅锑合金意义重大。本文计算了923～1373K温度范围内纯铅和纯锑的饱和蒸气压、锑的分离系数和气液相平衡成分图，从热力学上分析了铅锑合金真空蒸馏分离的可行性。计算结果说明：铅、锑能够通过真空蒸馏实现较好分离。进一步实验研究了蒸馏温度、时间以及不同成分Pb-Sb合金真空分离效果。实验结果说明：在973K，蒸馏时间30min，炉内压强5～10Pa条件下对合金开展真空分离，气相中富集57.44%的锑，液相中得到88.82%的粗铅。

当前，我国铅和锑的矿产资源减少、品位降低且类型复杂，铅矿常伴生有锑，锑矿则常伴生有铅，如脆硫铅锑矿（Pb4FeSb6S14，大致成分为Pb28%～32%，Sb24%～28%，S18%～25%），势必在铅、锑冶炼过程中产生大量的Pb-Sb合金。另外，随着铅锑合金的大量生产应用，国内外每年都会产生数量很大的Pb-Sb合金二次资源，若不加以处理，不但造成资源浪费，还会造成严重的环境污染。因此，对一次冶炼及二次资源回收产生的Pb-Sb合金开展处理，已成为冶金行业的重大需求。

然而，由于铅锑的化学性质相近，在冶金中的行为相似，因此分离铅锑合金有较大难度。对于分离Pb-Sb合金，一直以来为寻求技术上易行、经济上合理的处理方法，国内外冶金工作者先后开展了火法、Na2S浸出—电积法、矿浆电解法、硫化钠湿法分离铅锑再火法炼锑等多种方法的尝试。但上述方法存在流程长，原材料消耗多，加工成本高等问题。真空冶金与传统有色金属冶金相比，具有工艺流程简单、金属回收率高、无废水废气产生、能源消耗少等优势，有着十分广泛的应用前景，真空技术网(http:///)认为可用于处理成分复杂的冶金原料，分离、提纯金属和二次资源综合回收利用等。本文采用真空蒸馏的方法开展Pb-Sb合金的分离，分别从理论计算和实验两方面系统研究了Pb-Sb合金真空分离的效果。

1、理论分析

1.1、饱和蒸气压

真空蒸馏分离合金的基本依据为合金中组元的饱和蒸气压存在差异，式(1)给出了饱和蒸气压与温度之间的关系

式中，p*为物质的饱和蒸气压，A，B，C，D为蒸发常数，可从文献中查出Pb，Sb的数值，带入式(1)可得到923～1373K时的p*Pb和p*Sb，其计算结果在表1中列出。由表1知，在923～1373K的范围内，纯Sb与纯Pb饱和蒸气压的比值在8.79～116之间，合金中Sb优于Pb先挥发进入气相，为了判断温度对合金分离效果的影响，本文计算了Pb-Sb真空蒸馏分离系数。

表1923～1373K时纯Pb和纯Sb饱和蒸气压及p*Sb/p*Pb

2、结论

(1)计算了Pb-Sb合金的热力学性质，即p*Pb和p*Sb、βSb以及Sb在气相和液相中成分分布图，计算结果得知：理论上采用真空蒸馏分离Pb-Sb合金具有可行性。真空技术网(http:///)认为与其他传统方法相比，具有流程短、无废水废气排放等特点。

(2)在真空蒸馏过程中，蒸馏温度和蒸馏时间对合金的分离均有影响。在本实验中，对分离效果有明显影响且较佳的实验条件为:蒸馏温度为973K，蒸馏时间为30min时，有利于合金分离。

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