針對(duì)脆硫鉛銻礦火法冶煉得到鉛銻合金后,鉛銻的物理化學(xué)性質(zhì)相近,難以徹底分離,且現(xiàn)行工藝復(fù)雜,成本高,污染嚴(yán)重等問(wèn)題,昆明理工大學(xué)真空國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室提出了真空分解-分級(jí)冷凝法處理脆硫鉛銻礦,該工藝直接以PbS和Sb_2S_3的形式分離了鉛與銻,以期得到硫化鉛、硫化銻產(chǎn)品,給脆硫鉛銻礦的高效利用提供了一種參考。但該方法還存在反應(yīng)溫度過(guò)高(1473K)、分離出的硫化鉛硫化銻純度不夠等問(wèn)題。為此,本文提出了真空熱分解-真空蒸餾的方法從脆硫鉛銻礦分離硫化鉛和硫化銻,以期降低處理溫度,提高分離產(chǎn)物純度。具體研究?jī)?nèi)容及進(jìn)展如下:(1)TG-DSC熱分析表明,FePb_4Sb_6S_(14)的熱分解溫度為859K。常壓熱分解實(shí)驗(yàn)表明,常壓下,FePb_4Sb_6S_(14)直到1273K都不能徹底分解,Pb_2Sb_2S_5為主要的中間物相。真空熱分解實(shí)驗(yàn)表明,10Pa下,FePb_4Sb_6S_(14)在823K開(kāi)始分解,973K徹底分解為PbS、Sb_2S_3、FeS。(2)對(duì)Sb_2S_3、FeS、ZnS進(jìn)行了熱力學(xué)理論計(jì)算,對(duì)PbS的熱分解進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:10Pa下,在823~1123K下,Sb_2S_3化銻只會(huì)發(fā)生揮發(fā),ZnS在低于1273K不會(huì)發(fā)生反應(yīng),FeS低于1809K不會(huì)發(fā)生反應(yīng);PbS溫度高于996K后升華,氣態(tài)硫化鉛可發(fā)生分解。實(shí)驗(yàn)研究證明了氣態(tài)硫化鉛可發(fā)生分解,但通過(guò)擴(kuò)大揮發(fā)面積可使其快速冷卻而抑制分解。(3)以脆硫鉛銻精礦為原料,開(kāi)展真空蒸餾研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):10Pa下,通過(guò)973K保溫60min和1123K保溫60min兩步蒸餾處理,銻的直收率為99%,殘留的銻含量少于1%,硫化銻純度達(dá)96%,鉛的直收率達(dá)99.5%,殘留的鉛低于0.6%,硫化鉛純度達(dá)98%。研究結(jié)果表明,真空熱分解-二步蒸餾處理脆硫鉛銻礦比真空熱分解-分級(jí)冷凝法溫度降低了350K,且硫化鉛、硫化銻純度也由93%,94%提升至98%、96%。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TF812;TF818
【部分圖文】：

第一章緒論3圖1.1FePb4Sb6S14晶體結(jié)構(gòu)圖Fig1.1Crystalstructureofjamesonite圖1.2脆硫鉛銻礦實(shí)物圖Fig.1.2Photoofjamesonite1.3脆硫鉛銻礦的處理工藝1.3.1脆硫鉛銻礦的火法處理脆硫鉛銻礦的火法冶煉遵循“精礦-鉛銻粗合金-金屬銻”的技術(shù)路線，方法有燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法[10-11]、還原造硫熔煉法[12-13]和旋渦爐熔煉法[14]。1.燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法以北京礦冶研究總院徐又元教授為主研究提出的“燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法”是目前處理脆硫鉛銻礦的主要方法[15]。這種方法的處理流程如圖所示。首先采用沸騰焙燒使脆硫鉛銻礦脫硫，焙砂經(jīng)配料（拌以還原煤、純堿和石灰）后在反射爐內(nèi)還原熔煉，得到鉛銻合金，然后采用兩次吹煉，分離鉛銻，獲得鉛含量低于0.3%的氧化銻，經(jīng)脫砷后熔煉和精煉后可以產(chǎn)生產(chǎn)品銻。鉛銻第一次吹煉是根據(jù)鉛銻對(duì)氧的親和力不同，以及氧化銻與氧化鉛同一溫度飽和蒸氣壓的差別，在1073K下向合金熔體表明鼓入空氣，銻對(duì)氧親和力大，優(yōu)先氧化揮發(fā)，得到氧化銻，剩余的高鉛合金送鉛電解，生產(chǎn)電鉛。一次吹煉得到的銻氧含鉛3.03~4.08%，需配料后再送反射爐還原熔煉，產(chǎn)出含銻83%以上的高銻合金，再將高銻合金在873~973K溫度范圍二次吹煉，得到含鉛量合格（小于0.3%）的銻氧。

第一章緒論3圖1.1FePb4Sb6S14晶體結(jié)構(gòu)圖Fig1.1Crystalstructureofjamesonite圖1.2脆硫鉛銻礦實(shí)物圖Fig.1.2Photoofjamesonite1.3脆硫鉛銻礦的處理工藝1.3.1脆硫鉛銻礦的火法處理脆硫鉛銻礦的火法冶煉遵循“精礦-鉛銻粗合金-金屬銻”的技術(shù)路線，方法有燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法[10-11]、還原造硫熔煉法[12-13]和旋渦爐熔煉法[14]。1.燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法以北京礦冶研究總院徐又元教授為主研究提出的“燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉-吹煉法”是目前處理脆硫鉛銻礦的主要方法[15]。這種方法的處理流程如圖所示。首先采用沸騰焙燒使脆硫鉛銻礦脫硫，焙砂經(jīng)配料（拌以還原煤、純堿和石灰）后在反射爐內(nèi)還原熔煉，得到鉛銻合金，然后采用兩次吹煉，分離鉛銻，獲得鉛含量低于0.3%的氧化銻，經(jīng)脫砷后熔煉和精煉后可以產(chǎn)生產(chǎn)品銻。鉛銻第一次吹煉是根據(jù)鉛銻對(duì)氧的親和力不同，以及氧化銻與氧化鉛同一溫度飽和蒸氣壓的差別，在1073K下向合金熔體表明鼓入空氣，銻對(duì)氧親和力大，優(yōu)先氧化揮發(fā)，得到氧化銻，剩余的高鉛合金送鉛電解，生產(chǎn)電鉛。一次吹煉得到的銻氧含鉛3.03~4.08%，需配料后再送反射爐還原熔煉，產(chǎn)出含銻83%以上的高銻合金，再將高銻合金在873~973K溫度范圍二次吹煉，得到含鉛量合格（小于0.3%）的銻氧。

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文161.處理溫度過(guò)高的問(wèn)題。真空分解-冷凝法處理脆硫鉛銻礦需要使PbS和Sb2S3全部揮發(fā)進(jìn)入氣相，而后冷凝分離，這就要求有較高的溫度（50Pa，1473~1573K），從而能耗也較高。2.產(chǎn)品純度不足的問(wèn)題。相同壓力條件下PbS和Sb2S3冷凝溫度差異不大，（50Pa下僅為80K），這導(dǎo)致PbS和Sb2S3分離不徹底，得到的Sb2S3純度為94%,PbS為93%，只能用作冶煉鉛銻的原料。另外，高溫下PbS可能發(fā)生分解，降低PbS純度。因此，本文提出了真空分解-兩步蒸餾法處理脆硫鉛銻礦，即使FePb4Sb6S14在較低的溫度下分解得到Sb2S3、PbS、FeS，然后利用PbS、Sb2S3易揮發(fā)且飽和蒸汽壓存在較大差異，通過(guò)真空蒸餾，分離出Sb2S3，之后改變溫度條件蒸餾出PbS。真空蒸餾其工藝流程如圖1.9所示。圖1.9二步蒸餾法處理脆硫鉛銻礦工藝圖Fig.1.9ProcessFlowchartofSmeltingJamesonitebyTwo-stepVacuumDistillation該工藝充分利用了真空環(huán)境物質(zhì)易分解、揮發(fā)、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)溫度遠(yuǎn)低于分級(jí)冷凝法，從而能夠避免硫化鉛熱分解，且硫化銻與硫化鉛飽和蒸氣壓存在較大差異，因此能進(jìn)一步提高分離出的硫化鉛和硫化銻的純度，從而得到制備高純硫化鉛、硫化銻的原料。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1.鉛銻鐵等簡(jiǎn)單金屬硫化物真空條件下穩(wěn)定性的熱力學(xué)分析，明確從脆硫鉛銻礦分離出PbS和Sb2S3的基本條件。2.PbS真空熱分解的實(shí)驗(yàn)研究，確定PbS分解所需的基本條件。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2852835