XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离2024/3/25XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离3.1概述

在有色冶金工厂中，往往产出一些中间合金产品。如炼锡厂产焊锡(Pb-Sn)，炭渣

(Pb-As-Sn合金)。炼铅厂产银锌壳

(Pb-Zn-Ag合金)、贵铅

(Pb-Ag合金)。炼铋车间也有银锌壳(Bi-Zn-Ag合金)。锌厂产硬锌

(Zn-Fe合金为基，含少数其他金属)，锌镉合金

(Zn-Cd)，热镀锌车间有锌渣

(Zn-Fe合金)等等，种类多，成分各异。这些合金当然应当进一步处理、以回收其中金属，使之变为社会上需要的产品。另外，也还有一些再生金属物料，包括一些工厂生产的边角废料。如废蓄电池的铅、铝、镁合金车屑，废锌料、废黄铜料……等等。品种和数量都很可观，需要妥善处理。真空冶金方法对这些物料中大部分处理起来颇为有效，许多合金都研究过，有一些巳用于生产。2XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

合金往往其组分的含量都在两位数的百分数。在作挥发物的理论计算时，每一个组分的活度系数都随浓度而变。不像粗金属中的杂质的活度系数γi为常数，对合金就要考虑全组成范围的γi值，即考虑γi-xi的关系。

所用的设备，也会因为各种合金的性质，各种组分的特点需要在设备结构上有差异。3XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离3.2锌基合金的真空蒸馏处理锌镍合金锌铝合金热镀锌渣（Zn-Fe)锌锡合金锌镉合金硬锌(Zn-Fe-稀散金属)银锌壳（Ag-Zn-Pb）锌基合金的真空蒸馏处理4XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离现行银锌壳处理流程真空法处理银锌壳流程

3.2.1银锌壳的处理

迄今为止，世界各国火法精炼粗铅的工厂都是加锌到粗铅中，生成银锌壳(Zn-Ag-Pb合金)以除去粗铅中所含的银(达到几g／t)．然后由银锌壳中回收银及金。5XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离其中三种元素的沸点和熔点有较大的差别：3.2.1.1银锌壳真空蒸馏的基本规律

三者的熔点以银的最高，铅的最低，锌较接近铅。由于Pb—Zn二元系为分层系，两元素间的结合能力较弱，而Zn—Ag系形成若干种固溶体，显示其结合力较强。因此，三者构成的三元系合金容易分层。6XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

上层的比重较小，含Ag、Zn较多；下层含铅高，含Ag、Zn少，比重较大。故一般间断作业产出的银锌壳因分层而成分很不均匀，局部富集某种元素的状况甚为严重，取样分析的成分难以准确。7XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

各工厂所产银锌壳如表3-1，它们的成分变动很大。多数是多相混合物，而在其中各元素分布不均。这样的物料在加热过程中自然是一部分易熔的先熔化，随温度升高而逐渐熔化全部。编号AgZnPbAuCu110.6910.776.543.323.42.275.50.01534.040540.0152.0压榨过的103060连续除银的15～2060～6515～200.016～0.00190.4在盐层下熔析过的25658～108XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离分别计算三种纯物质的饱和蒸气压600℃700℃800℃900℃1000℃1100℃1.55×1038.15×1033.1×1049.32×1042.33×1055.08×1056×10-28.5×10-17.24.2×1011.88×1026.63×1026.76×10-63.05×10-46.74×10-38.7×10-27.8×10-14.682.29×1082.67×1074.59×1061.07×1062.89×1051.08×1058.87×1032.78×1031.06×1034.83×1022.41×1021.42×102

在相同温度下，三元素的饱和蒸汽压相差甚大，以锌的最高，并随温度的升高相差减少。锌和铅相差也在千倍以上。9XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

这个三元系缺少γi的数据，而不能用预算的办法来估计它在真空蒸馏时的变化。考虑到三元系中Zn纯物质的饱和蒸气压最高，优先挥发，可分别用Zn-Ag系和Zn-Pb系研究其气相成分。

Zn-Ag系和Zn-Pb系估算表明，Ag-Zn-Pb合金蒸馏时，Zn优先挥发，直到合金中Zn挥发降至0.01，气相中也只有Ag1.68×10-5和Pb3.38×10-2，绝大多数仍然是锌。因此，银锌壳真空蒸馏，首先得到的产物是锌和铅银合金。10XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

有报导真空蒸馏银锌壳(45.45％Zn、33.79％Pb、9.45％Ag、2.0％Cu)时残留合金成分与蒸馏时间的关系如图3-4。表明锌优先挥发。在开始的l～3h中挥发最快，由每小时挥发6kg下降到约200g，以后的几小时中仅有微小的降低。其中的铅则以近乎等速度(单位时间的减重)减少，每小时减少约420g，银的数量几乎不变。图3-4银锌壳蒸馏的时间与成分的关系加料：12000g，温度：900℃，残压：2.26～3.33Pa11XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离在较高温度(950℃)下处理银锌壳(63.7％Zn、8.6％Pb，26.85％Ag，0.7％Fe)，图3-5的结果。

3h可将锌基本挥发完、铅也在7h后挥发几尽，而银不挥发或极少挥发。最后余留的即成为粗银，它的熔点也应该相应地升高至银的熔点附近。图3-5银锌壳No.2蒸馏加料：8854g，温度：950℃，残压：2.26～4.27Pa12XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

上述情况说明，银锌壳中蒸出锌可以优先完成，而铅的挥发较慢，而且需要950℃以上的温度，才能较快而彻底地办到。在铅相当完全地挥发的条件下，银挥发很少。

这些就是现在仍保持着先蒸锌，然后再蒸铅。或第二步灰吹使铅氧化的原因。13XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

有一种炉子称为来弗赫炉

(LeferrerFurnace)，在1952年开始试验，1957年在杂志上公布。这种真空炉用石墨棒作电阻，以加热炉料。此炉已用于德国、比利时、西班牙、英国等地。在此炉使用之前，铅厂用常压罐子蒸馏。1899年霍夫曼的“铅冶金”术中已有详细的介绍，称为非白费尔炉

(FaberduFaurFurnace)，为一种烧油加热的炉子，内放个罐子，罐内装料，在炉子外面有一个冷凝器，罐内温度可达1000℃～1100℃，冷凝器内达450℃～500℃，可使银锌壳中的锌回收65％～80％，这种炉子一直用到现在，现在的炉子机械化较高，规模较大。当真空电阻炉成功应用之后，得到逐步推广，常压罐子蒸馏炉被替代。

3.2.1.2真空电阻炉处理银锌壳14XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

此炉由两大部分组成，即蒸发室

(右边部分)和左侧的冷凝室。炉料分批，经过可以密封的炉门加到炉内。料上方有石墨电阻体通电发热，向料面辐射热量。料被熔化，锌挥发，锌蒸气经通道进入左侧的冷凝器，冷凝后成液体积存，冷凝器左端顶部有管道连真空泵系统抽空。炉内银锌壳蒸馏至锌已排除，则停炉开口放出铅银合金，冷凝器也开口，放出锌液。炉内温度750℃～800℃，冷凝器内450℃，炉内残压1.33kPa、炉内功率100kw，能量总消耗为每吨料800～850kwh(或1500kWh／t，Zn)，处理量2t／d。金属损失：银1.3％，锌10％。

15XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

前苏联发表研究过的电阻真空炉(1960年)，在齐姆金斯克炼铅厂作半工业试验。炉内用镍铬电阻条加热蒸发室。以两台泵分别抽空加热器和真空室。锌蒸气在蒸发室外段冷凝。炉子功率96.8kW，炉内残压1.33×102～2.67×103Pa，处理的原料成分是：60.3%Pb，26.3％Zn，99.564kg/t贵金属，0.3％Cu。蒸馏温度932℃，蒸馏罐内残压66.7～667Pa，加料lt需8h工作，日处理2.7t料。3.2.1.3前苏联电阻真空炉处理银锌壳的半工业试验16XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

炉子为450kw的感应电炉，内装石墨坩埚。冷凝器内衬耐火砖。抽空系统用油封旋片泵组成。工作时，炉内的残压约为1kPa。一次装料3.5t银锌壳，此料为高品位的合金，含银28%～30％。一次作业包括加料、熔化、蒸馏、出料，共需12～14h，产出锌和银-铅合金，合金含银65％～70％。

炉内感应电炉的电磁搅拌，使合金上下翻动，加快了蒸发速度。3.2.1.4真空感应电炉处理银锌壳17XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

真空炉使作业温度降低了，得到Pb—Ag合金含银较高，特别是用真空感应电炉之后，含银更高，达到65％～70％Ag。与此相应，合金在后续处理中，产的氧化铅减少，当然送去还原熔炼的氧化铅也就不多了。方法非白费尔炉电热法来弗赫炉霍博肯炉工作压强常压常压真空真空作业方式间断半连续间断间断工作温度/℃1200750～800处理料量/t460045601950+490Pb1950产合金/t323030401120660含Ag/%4～103865～70合金处理法灰吹灰吹灰吹灰吹产氧化铅量t/t料0.62230.5920.4610.1863.2.1.5几种方法的比较18XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

钢板或铁件防腐，将其表面热浸镀上一层锌。浸镀过程中在锌液里逐渐积累了一些铁，产生锌铁渣，实际上是Zn-Fe合金。由于含铁而熔点升高，影响了镀层的质量。故将其取出，得到热镀锌渣。3.2.2热镀锌渣的处理按蒸气压大小排列，在800℃时为：

ZnPbInAgAlCuGeFe在真空蒸馏时，锌优先挥发。铅位置靠近锌，但蒸汽压相差3至5个数量级。铅只会有少量挥发，到蒸馏后期，残留物中含铅量可能上升约10倍，而挥发量又有所增大，故铅的分离不会很彻底。19XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

热镀锌渣在90年之前国内尚缺少较适当的处理方法，故分散到社会上，作为锌原料加工成化工产品，或其他用途。为妥善回收锌渣，曾试过加剂法，也研究过真空蒸馏法，都末解决。

1989～1990年研制成功的卧式真空炉，每炉装料约420kg，作业温度为800℃～900℃，炉内残压1.33×10～6.67×103Pa，经12h蒸馏，产出金属锌和残渣。锌锭产率为原料的75%，锌回收到金属锌锭的数量为75％～85％，较多地稳定在80％以上，电能耗为约2.0kW·h/kg·Zn，平均1.96。产渣率占原料量的12％～17％。元素ZnFePbCuAlSn原料/%93.13.020.510.011.240.020产物/%99.890.007～0.00050.120.00020.00170.00520XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

由火法冶炼产出的粗锌中不可避免地会含有少量的铁，粗锌精馏精炼时铁就集中在一部分粗锌中，加上其他高沸点杂质(铜等)形成一层硬锌、所以硬锌是精馏粗锌车间中必有的副产物。若锌矿中伴生稀散元素为锗、铟，硬锌中就有锗、铟。某厂的硬锌含0.38％Ge，含铟为0.078﹪。显然，合金状态的硬锌，返回竖罐或密闭鼓风炉和矿一道处理是不合适、不经济的，研究硬锌的处理方法就显得重要了。经过一系列探索性的研究工作，确定真空蒸馏法可以处理硬锌，以回收锌和富集锗铟，有的工厂用卧式真空炉处理这种料，效果很好。3.2.3硬锌处理21XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离22XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

锗在蒸馏残渣中的含量随作业温度升高而增加，锗在此残渣中富集，达到原料中含锗的若干倍，但同时锗分布在残渣中的量有所减少。若取富集倍数为约7倍，渣含锗可达约2％，锗在残渣中回收70％～80％，比较适当。此时蒸馏温度约为800℃，合金挥发率为91％～95％，锌锭的产率也会较高，残渣中铟也富集到0.96％。

12323XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

产出锌锭中含锗百分数有随温度升高而增加的趋势，但温度升高，锗的挥发也比较严重，已挥发的锗未进入锌锭的量尚属可观，有可能以GeO状态挥发而分布在氧化物状的冷凝物中，如锌灰等。锌锭的产率为75％～82％(锌锭量与原料量之比，所以锌的回收较好)。

半工业试验，每炉加硬锌约420kg，炉内残压1.33×102～1.33×103Pa，蒸馏温度900℃～1000℃，蒸馏时间约25h，产锌锭约300kg，锌锭含锗0.03％～0.07％。产残渣60～80kg，残渣含锗1.7％～2％，铟0.8％～0.9％，锗富集约7倍。每炉电耗约1200kW·h。24XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

火法精炼锌的工厂副产含镉高的合金，即锌镉合金，其成分变化范围很宽。含镉由百分之几到九十，含锌为其余数量，其他杂质很少。这样一种合金，两个元素都有较强的挥发性。无疑，用真空蒸馏分离是很适宜的。3.2.4锌镉合金处理25XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离锌和镉的挥发性，其蒸气压与温度的关系：

3.2.4锌镉合金处理t/℃500600700800/Pa1.8×1031.12×1044.74×1041.51×104/Pa1.87×1021.55×1038.15×1033.09×1049.627.225.824.87表明两元素的蒸气压相差5～10倍，温度高时差距减少。

26XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离图示气相物含镉Cd％(g)，总是大于液相含镉Cd％(l)，液态物质中含镉较低时分离程度更大，在镉含量高时如超过80％Cd则分离程度减弱。图3-12Zn-Cd系Cd(g)%-Cd(l)%-t℃关系27XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离每次炉料30g，在430℃，13.3～40Pa，蒸馏15min，蒸馏出来的冷凝合金含Cd％比原料有较大提高。系统内的压强对金属挥发有明显的影响，真空度降低使镉的挥发量大为减少。

图3-14原料合金含镉量与冷凝合金成分的关系图3-15Zn-Cd合金蒸馏时残压与各元素挥发量的关系28XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离图3-16Zn-Cd合金多级精馏两组分在各级塔盘中的分布

进行多级精馏，连续作业时，得到图3-16，镉往塔柱上方富集，而锌在下方集中，分别都达到较高的成分，增加塔级数，能使两端的金属提高纯度。作业温度约700℃，塔柱中下部加料，真空度(1～1.33)×103Pa，连续作业。29XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

随着科学技术的不断发展，锌锡合金的应用领域也再扩展。于是在国内外很多地区和企业也累积了不少的废弃锌锡合金零部件和边角废料。所以回收这些合金，使之再生利用就引起了人们的关注。锌锡合金采用昆明理工大学研制的卧式真空炉蒸馏后，使锡得以富集五倍以上残留在炉膛内，从炉膛放料口放出。而使锌被充分蒸馏挥发通过冷凝室回收产出2号锌。使两种金属在不加任何熔剂的情况下利用金属特有的物理性质得到较彻底的分离和富集。使金属得以再生和广泛的利用。直接得到金属锡和金属锌。3.2.5锌锡合金处理30XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

目前利用真空蒸馏的方法富集锡和分离锌的原料，主要来自国内和国外的废弃锌锡合金的边角废料及锌锡合金的废弃零部件。由于收购的地区不同，其锌锡合金的成份也有所不同。现已处理过的锌锡合金其锡含量的波动在15％～20%。锌含量波动在80%～85%。真空蒸馏分离锌和富集锡是利用了锌的沸点低（907℃），而锡的沸点高（2260℃）这一特点。3.2.5.1锌锡合金真空蒸馏分离理论31XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离锌是一种易挥发的金属，其饱和蒸气压与温度的关系为：

T/℃4004505005506006507008001.13×1015.25×1011.89×1025.79×1021.55×1033.73×1038.15×1033.10×104

可见在400℃时锌的蒸气压已达到11.3Pa,700℃时就达到8.15×103Pa。实际上在工业生产中能使锌挥发所需的真空度不必很高，温度高时真空度还可以再低一些，实践证明真空度在400～300Pa的范围内，只要控制好蒸馏温度和蒸馏周期（即时间），锌己经挥发得比较彻低了。32XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离33XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

近年来在国内外不同的地区和企业经过日积月累有不少的废弃Zn-Sn合金边角废料和零部件收购混杂在一起的物料，由于品种每繁多，其成份波动也较大。目前已处理过的废旧锌锡合金其主要成份是以锌锡为主。其锡含量波动在15%～20%，锌含量波动在75%～85%，这样一些合金要把锌和锡分离后，使锌锡金属分别得以再生利用。利用专门改造后的卧式真空炉来处理Zn-Sn合金。使锌以气相形态得以充分挥发后在冷凝室冷凝成液体状态后储存在储仓内，待蒸馏过程结束后放出锌产品。而锡则以液体状残留在炉膛内，由炉膛放料口放出粗锡，其中锡含量大于85%。成功地实现了无废水、无废渣、无废气、无污染、无需任何熔剂就能使废弃的锌锡合金得到较好的分离，效果令人满意，锡的直收率高达95％以上。3.2.5.2真空蒸馏分离锌富集锡的实践34XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离元素AsCaCdCuTePbSbZnSn成份%0.00090.00130.00150.00610.0210.0220.00019.66～17.1787.7～82.64表3-12残留物粗锡的质量分数

从表中可以看，残留物锡中还含有部分锌，要得到合格品牌锡还需要进一步将残留的锌除掉。但保留这部份残锌有利于锡的直收率高，也有利于锌的回收品质较好。

35XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离元素PbCdFeCuSnAlAs(质量分数)%0.0030.00510.00520.00047＜0.00050.0042＜0.0001表3-13冷凝物锌产品的成份

在整个蒸馏过程中，锌始终是以气体形态被蒸发在冷凝室被冷凝成液体形态存储在储料仓中。锡始终是以液体形态残留于炉膛内不被蒸发。

若蒸馏温度控制得过高，蒸发速率大蒸馏周期可有所缩短。但蒸发出来的锌的品质会有降低，产量会增大。

若蒸馏温度控制较低，蒸发速率会减小，蒸馏周期会延长，产出的锌品质较好，总产量会减小，锡的富集率低，残锌较多，锡直收率高。为了使锌-锡得到充分的分离，产出较好品质的锌产品，又使锡得到充分的富集而不损失。所以在保证一定真空度的情况下控制最佳的蒸馏温度就成了关键的因素了。从表中可以看出蒸馏出来的锌产品已达到工业锌2＃以上。36XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

目前利用卧式真空炉处理过的锌镍合金，主要来源于国内外锌合金物件表面镀镍的另部件及边角废料，回收后经重熔把部分锌己回收的片块状含镍物料。这种物料还含有5%～30%左右的镍，锌含量有50﹪～60%，将这部分锌挥发回收，使镍得到充分富集于渣中。然后再将残留物渣中富集的镍用适当的方法进行处理回收其中的镍。碎块片状物料经挤压成方型块状入炉，经过卧式真空炉进行蒸馏使90﹪～98%的锌挥发，经冷凝后回收金属锌，镍富集在残留物中。经卧式炉真空炉蒸馏后分离效果显著，有价金属得到了再生利用。

3.2.6锌镍合金处理37XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

从锌镍的熔点和沸点来看，锌的熔点和沸点都远远低于镍的熔点和沸点。锌的熔点为419.5℃，沸点为911℃，而镍的熔点为1455℃，沸点为2919℃。可见锌达到沸点挥发的时候，镍还是固体。从相应的蒸气压下所对应的温度来看：镍在1800℃时所对应的蒸汽压为133.3224Pa而锌在590℃时其对应的蒸汽压就可达到1333.224Pa就充分的说明了锌的蒸汽压很大，而镍的蒸汽压很小，锌在大量蒸发的时候镍不会蒸发。

3.2.6.1作业基本基理38XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

将碎片状的物料挤压成方形大块装入卧式真空炉内，装料量在2.5吨左右。封好炉门抽真空，将温度升到1100℃，蒸馏12～16个小时后，停真空泵充入惰性气体。打开冷凝室出料口将锌液放出。封好冷凝室出料口再打开蒸发室进料口将固体残留物扒出。镍富集在残留物（固体渣）中，再用其它方法回收残留物中的镍使之得以再生利用。锌挥发得很彻底，冷凝锌中含镍小于0.005%。锌也得到充分的回收和利用。3.2.6.2锌镍合金真空蒸馏的实践39XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

在铝的常规法生产中耗电高达每吨铝14000～16000KW·h，一些国家研究用高炉炼铝，得到铝硅铁合金，含有64％A1，约33％Si和约4％Fe，如何分开这些元素？曾研究过用锌和用铅，在一定温度下溶解合金中的铝，成为铝-铅合金和铝-锌合金。硅铁不溶解残留下来。铝铅或铝锌合金用真空蒸馏法将铝分开。这种分离铝的方法是可行的，实验已经达到较可观的程度。用真空法处理Al-Zn合金是行之有效的。处理这样一些合金的设备，可用感应真空炉。但规模不同或受投资限制时，则设计使用其它类型的真空炉也是可行的。3.2.7锌铝合金处理40XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

早期，铅银矿的冶炼产品，都用“灰吹”(氧化)法将全部铅氧化，残留下银，过程中原料合金中的铅80％～90％的部分被氧化成渣。得到粗银之后，渣再经还原熔炼成铅。以后，加锌除银法出现，免去了大量铅氧化。只由银锌壳中提取银。如上所述，银锌壳处理后得到Pb-Ag合金。再经“灰吹”氧化，使其中的铅氧化，产出较少的氧化铅。真空冶金方法的发展，出现了真空蒸馏铅银合金，使铅蒸发出来，产出粗铅和粗银。近年来粗铅真空精炼法已开始用于生产中，可由铅中分离出以银为主的残留合金，由此合金提银，流程简单。所以，某些地区，当所产粗铅中含银、金稍多时都愿意用真空法处理。以使在投资少，成本低的情况下获得银。

3.3铅银合金的处理41XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离表3-14纯物质的蒸气压及其比值t/℃7008009001000110012003.05×10-46.736×10-38.67×10-27.47×10-14.672.266×1018.51×10-17.224.22×1011.86×1026.55×1021.9×1033.5×10-49.32×10-42.056×10-34.026×10-37.14×10-31.17×10-2由上表可见，银的蒸气压比铅的小，相差10‐2～10-4倍。3.3.1真空蒸馏铅银合金的基本规律42XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离Pb-Ag系的(Ag％)气-(Ag％)液之间的关系，如图3-18

故铅-银合金蒸馏时，合金含银5%～82％时，所得到的气相冷凝物中的含银量为0.1%～0.7％(1200℃时)，2.1×l0-2

％～3.25×10-3％(在700℃时)，具有明显的差别。

图3-18Pb-Ag系的(Ag%)气-(Ag%)液-t℃

在(Ag％)液为5％－82％之间，一定温度下气相中(Ag％)气在1个数量级之内变化。(Ag％)液比(Ag％)气大，还受温度影响而有明显的不同。700℃与1200℃同样的液相，而所得的气相可以相差1.5个数量级。43XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离在含银少的铅-银合金(＜10％Ag)，蒸馏的结果并绘成图3-19

当粗铅含1％Ag(即10000g／t)时，蒸馏温度升高(由700℃升到1200℃)，气相冷凝物(纯铅)含银也有所升高(由7.11×10-4％升至2.37×10-2％)。低温(700℃)时达到g/t级，高温(1200℃)为约100g／t级。粗铅含银若为0.01％(约100g/t级)，则气相冷凝物中含银相应降低2个数量级。

由于金的沸点更高(2966℃)，在分离铅银的蒸馏温度下蒸气压很微(1100℃、1.95×10-3Pa)，而不挥发，进入粗银中，下一步精炼银时回收。图3-19Pb-Ag系低银范围的(Ag%)液-(Ag%)气44XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

元素AgPbCu%3.3894.420.049在残压为13.3～6.67Pa，测定了温度和时间对蒸馏效果的影响结果示于图蒸馏的温度和时间有重要的作用。温度要在900℃以上才能使残留合金合银达到约90％，在850℃则延长蒸馏时间也达不到这种结果。

3.3.2真空蒸馏铅银合金的实践图3-20蒸馏温度和时间与合金含银的关系曲线(残压13.33～6.77Pa)

结果表明，含银仅3.38％的合金经过蒸馏，可以得到含银约为95％的粗银，同时得到的冷凝铅含银为0.5％～0.25％．银和铅的总回收率在99％以上。45XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

铅锑合金在生产中常常出现。脆硫铅锑矿（Pb4FeSb6S14）的火法冶炼，产出粗合金(Pb63%，Sb31.7%等)，再处理粗合金产出粗铅(Pb81.2％，Sbl4％，Ag0.59％……)和高铅锑(Sb86%～90%，Pb6％……)，都是铅锑合金。3.4铅锑合金的分离Pb4FeSb6S14沸腾炉烧结鼓风炉铅锑合金（Pb63%，Sb31.7%）SO2铅锑合金反射炉（吹炼）反射炉（吹炼）锑氧粉锑氧粉底铅Pb>80%

）底铅（Pb>80%

）46XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

铅和锑纯物质的蒸气压与温度的关系是：温度为227℃～630.5℃(锑的熔点)时：温度在630.5℃至锑的沸点：

铅在327℃至铅的沸点：

3.4.1铅锑合金的挥发性47XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

图示锑的蒸气压在熔点前后有明显的变化，而铅在相同的温度范围内没有相变，图中为直线。

铅的蒸气压比锑的小，差距在低温时大些，与温度的关系如图。可见其比值在锑的熔点处有极大值，温度低于或高于此点，都会下降。48XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

可见，液相中Pb％液总比气相中的要高，高的程度受温度影响。温度上升，高的程度减小。但Pb％液总是大干Pb%气的。49XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

然而，使用蒸馏法得到结果，如图。表明了这种关系，曲线与对角线(Sb％气＝Sb％液)相交于c点在c点左侧有：Sb％气＜Sb％液在c点右侧有：Sb％气>Sb％液在c点上为：Sb％气=Sb％液这种关系已为许多的实验所证实。Sb：26.44%50XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

图为温度对βSb的影响。如图所示温度对c点的位置有影响。温度升高，c点移向右边，即共沸点移向合金含锑更高的一方。故实践中，蒸馏温度升高，合金中锑与铅的分离程度降低了。（在国内外某些开始研究真空蒸馏Pb-Sb合金时因温度选择过高，合金全部挥发。）

c点左侧的结果说明以铅为基含少量锑的合金，蒸馏时，挥发物含铅更高，锑富集在残留合金中。

c点也说明真空蒸馏Pb-Sb合金时残留物只能是c点附近的合金，而不能越过c点，即不能将全部合金都分离开。51XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

一次蒸馏不能把冷凝合金中的铅含量降得很低。若要求锑产品中含铅较低时必须进行多级蒸馏。应采用闭式多级蒸馏，使锑蒸气得到提纯。

高铅锑(约10％Pb，约90％Sb)多级闭式塔真空蒸馏扩大试验，得到图示结果。图中的斜线区为多次实验的成分范围，(a)为各级物料含锑量，(b)为含铅量，图示锑向上被提纯，铅在下面富集。在塔柱上方，物料含锑提高到约99％，含铅小于1％。在塔柱下端，合金含锑量降低到约30％，含铅量提高到约60％。3.4.2Pb-Sb合金蒸馏的实践52XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

各种工厂有一些废黄铜，用真空蒸馏法处理，可以得到一些金属锌和黑铜，而优于其他方法。铜的真空精炼也得到日愈重视。温度6007008009001000110012001.51×1038.06×1033.11×1049.24×1042.29×1055.09×1059.88×1055.95×10-95.24×10-72.23×10-54.41×10-46.57×10-36.0×10-24.67×10-12.54×10111.54×10101.39×1092.08×1083.57×1078.5×1062.1×105表3－18锌和铜的纯物质的蒸气压之比对值由600℃～1200℃，由1011降到2.1×106，但仍有百万倍。3.5黄杂铜及铜的真空处理3.5.1铜中各成分的挥发性53XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

②黄铜的熔点与含锌量有关，30％Zn时约为950℃，锌再减少，物料熔点上升，直至纯铜的1083℃。在此温度范围内PZn为约105Pa，已是很大的数值(约1个大气压)。分离系数βZn为4.99×l05至1.52×108，故黄铜中的铜锌蒸馏分离可能性很大。

①Cu-Zn系原子间作用力由状态图说明是较强的，生成几种固溶体。Cu-Zn分离54XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

为避免锌蒸发过快，发生喷溅，有两种措施：

一种是控制较低温度

(800～900℃)，黄铜保持固态，使锌由黄铜的表面挥发。但是，此时因固体黄铜内部的锌，不易扩散到表面，应使黄铜料的颗粒小一些，厚度小于2mm，则锌可挥发较好，最后的铜含锌在1％以下。

二是在较高的温度

(1100℃～1200℃)，黄铜在液态，使锌挥发。此时因温度高，锌的蒸气压大，挥发快，产生锌蒸气较多，易于发生金属料液喷溅。故控制炉内残压较高，不低于2.67×104Pa。随着锌挥发过程进行，铜中含锌减少，当小于10％Zn，锌的蒸气压下降，炉内的残压也就降低。最后温度达到1200℃，锌挥发将尽，铜仍挥发很少。55XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

铜中含有铅和铋能较好挥发，在1～0.1Pa，1300℃下蒸馏10min，铜的含铋量由0.49％降到0.003%，按蒸馏时间，含铋量变化如下：处理时间／(min)05610

铜中含铋／(%)0.490.0810.0030.003

各物质的沸点/℃

：

CuPbSbAg2563175015872163粗铜的真空精炼56XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

铜中的铅在真空下，1200℃的温度时挥发情况为：处理时间／(min)051015

铜含铅量／(％)0.790.0320.016-0.490.0250.0250.003

可见，在1～0.1Pa，1200℃蒸馏10～15min，铜中的含铅量可以由千分之几，降低到十万分之几。

铜中若含银，在相同的真空度和1300℃的条件下银能部分蒸发，蒸馏时，物料搅拌较弱时银可蒸发到11%，加强搅拌，可以蒸发到40%。57XX第三章有色合金中间产品的真空蒸馏分离

一些黄杂铜真空蒸馏得到表3～19的结果。原料组成温度/℃残压/Pa时间/min蒸馏残渣CuZnPbSnCuZnPbSn69.230.8--120039.9918099.40.4--79.516.20.50.2120039.9960950.20.3-82.914.02.00.2115039.9918095.50.30.80.3～60～40----1200666.5---0.25～0.5------1150199.95--0.7--110013.33300-1.17--23.62.11.2412001333240-0.3～0.51.2-

这样的原料若在大气压下蒸馏则要求1740℃至1800℃的温度，还只能将含锌量由25％降至3％～4％，要使含锌量降低到1.5％，必须升温至1900℃，可见真空蒸馏的效果要好得多。3.5.2真空蒸