专利名称：“真空蒸馏”精炼粗锌的方法
技术领域：
本发明涉及一种有色金属冶炼技术，尤其是一种“真空蒸馏”精炼粗锌的方法。
背景技术：
锌是重要的有色金属原料。具有良好的压延性、抗腐性和耐磨性。是10种常用有色金属中第三个重要的有色金属。广泛应用于有色冶金、建材、轻工、机电、化工、汽车、军工、煤炭和石油等行业部门，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝。原生锌企业生产的主要产品有金属锌、锌基合金、氧化锌。锌能与多种金属制成物理化学性能更优良的合金，如锌与铜、锡、铅等制成的黄铜和青铜多用于机械制造业；锌与铝、镁等制成的压制合金，用于制造各种精密铸件、钢铁及各种铸铁表面镀锌防止氧化腐蚀。含锌喷涂料和各种抗腐蚀材料得到广泛的应用；锌加工板材是制造干电池的主要材料；锌的化学物如氧化锌、立德粉是医药、橡胶、颜料和油漆等行业不可缺少的原材料。
原生锌金属的提取，大多是从硫化锌精矿冶炼而得。其冶炼工艺流程大致可分为“火法”和“湿法”两大类。首先从硫化锌精矿焙烧脱硫开始，焙烧产物叫焙砂，将焙砂和还原剂——煤混合，置于特制的冶金炉内(横罐或竖罐)隔焰高温(1200℃以上)蒸馏。这是火法炼锌的传统方法。但火法冶炼存在诸多缺点如热利用率低、能耗大、金属回收率低、产品质量低、设备庞大，更主要的是没有好的精炼方法和设备配合，炼前预备作业复杂。所以已被“湿法”炼锌所取代。
所谓“湿法”炼锌，就是将硫化锌精矿焙烧脱硫后所得焙砂，用稀硫酸浸出，使锌成硫酸锌进入溶液，过滤后，浸出液再加锌粉净化，所得净化液调整浓度后泵入电解槽通入直流电进行电积而获得产品。湿法炼锌的优点是可获得高质量的产品，也好综合利用，回收有价金属。但缺点是流程复杂、设备庞大、劳动条件差、基建投资大。一般只适合大型冶炼企业所采用，一些较小规模的冶炼单位是难于采用的。
目前社会上有许多再生锌需要回炼利用。如电镀后剩下的残极、杂质已相对富集，眼下用传统火法或湿法都不适合再炼这些物料。另外，大型矿山剩下的边角料，多般是火法冶炼，所得产品质量都低。和再生的杂锌一样都需要一种有效的精炼手段来处理以获得高品位的精锌。
在上个世纪三四十年代就有人提出用密闭电炉来炼锌。其原理于如下的反应ZnS+CaO(生石灰)+C→Zn+CaS+CO这样做的优点很明显它大大简化了炼锌流程，消除了二氧化硫的污染。不足的是难获得高纯度的产品。因还没有好的精炼手段配套，得不到高质量产品。因此，这个本来很有前途的冶炼方法。到现在几乎被人们遗忘了。它只短暂的出现在试验上。半个多世纪以过去了，还未见于生产实践。
发明内容
本发明的目的是提供一种用真空蒸馏来精炼提纯锌的方法，使炼锌过程简化，并能有效回炼再生锌。
在真空状态下，锌和其杂质元素的沸点存在很大的差异。真空蒸馏法就是利用这种差异来达到锌的提纯精炼，把95％上下的粗锌提纯到99.99％的精锌产品。
表1为锌与可能含有的杂质元素的比重、熔点和沸点对照表。
表1
从上表看到，不管在常压下(1个大气压下)或在约1毫米汞柱下(真空度133.3Pa)。除镉外，锌的沸点比其他元素都低很多。镉的真空沸点则比锌更低近100度。这就给我们利用真空蒸馏使锌与其杂质分离的可能条件。
本发明所采取的技术方案是(1)将粗锌熔成液态；(2)用真空吸入法将液态粗锌吸入真空炉的挥发锅内并加热至锌的真空沸点490℃，使锌挥发进入锌冷凝器内；(3)控制锌冷凝器的温度在锌的熔点以上、沸点以下；(4)蒸汽锌在冷凝器内冷凝成液态，进入积液槽，并通过管道排出炉外，得精锌产品。
锌蒸汽冷凝时放出的热用管道热交换法回收废热以熔化固态粗锌。再加入炉内蒸发锅蒸发。
蒸馏锌蒸汽经锌冷凝后进入镉冷凝器，温度控制在镉的真空沸点以下、熔点以上，镉凝结成液体，进入积液槽，并通过管道排出，得镉锭。
采用真空蒸馏方法精炼提纯锌，使得工艺流程简化，生产设备简练，原来需几层楼的流程设备现在只用1平方米炉子即可生产，原来每个工艺流程工序都要有人操作，现仅需2人即可，节省投资，节约劳力，降低成本，有效提高了生产效率。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
本发明所采取的精炼方法工艺过程为参见附图。
1.将含锌品位约95％上下的粗锌熔成液态。
2.用真空吸入法将液态粗锌吸入真空炉的挥发锅内并加热至锌的真空沸点490℃。使锌挥发进入锌冷凝器内。
3.控制锌冷凝器的温度在锌的熔点(419℃)以上、真空沸点(490℃)以下。
4.蒸汽锌在冷凝器内冷凝成液态，进入积液槽，并通过特定管道排出炉外。获得产品。
5.沸点比锌高的杂质元素留在蒸发锅底为蒸馏残液。定期从特定的管道排出炉外。沸点比锌低的如镉。则被引入温度更低的镉冷凝器。温度控制在镉的真空沸点393℃以下，熔点321℃以上。使镉凝结成液体，进入积液槽，并通过特定的管道排出炉外。
6.锌挥发时，其挥发潜热力为446大卡/公斤。而锌的熔化潜热为73大卡/公斤。所以锌蒸汽冷凝时放出的热完全足以把固体的锌锭熔化成液体，再加入蒸发锅内蒸发。但热的收入和支出还不平衡。锌冷凝器还得鼓风冷却，以利于锌蒸汽的冷凝。
实施例首先把要精炼的粗锌在熔化锅内熔化成液体，然后将液锌装满各个液封锅。此时各液封锅还未加热，所以加入液锌后马上结成固体。这时可以开始加热各液封锅，镉系统先不加热，使液锌回熔成液体，同时加热蒸发锅，使其温度达到490℃以上。锌冷凝器也加热至450℃。当确认各加热点都达到预定温度后，马上开动真空泵。约20分钟后真空度达到133Pa时，各液封锅的液锌被吸入管内达到与大气压平衡的位置，摇动各管心通条，表明所有的锌都已成液体，流锌的通道都已畅通。这时就可把要加工的液体粗锌加入粗锌液封锅内，大气压将把液锌压入蒸发锅内。在真空状态下和490℃的温度下，锌将大量挥发进入锌冷凝器内。当冷凝器控制温度在450℃以下时，锌蒸气将冷凝成液体，流入锌积液槽内，并通过管道进入精锌液封锅并溢流入模子，得锌产品。
当蒸馏粗锌一定数量后，杂质元素不挥发而积留在挥发锅底部。视杂质原含量多少而决定排出蒸馏残液的数量。例如原粗锌含杂质总量为1.5％(粗锌品位98.5％)，则每蒸馏100公斤粗锌后要排出6～10公斤蒸残液。否则高熔点的杂质富集太多，将影响残液的继续排出，造成堵塞。镉的原含量不是很多，可几天排一次。当要排镉时，将镉冷凝器和排镉管、液封锅都加热到镉的熔点稍高(340℃)，即可把镉顺利排出。
权利要求
1.一种真空蒸馏精炼粗锌的方法，其特征是(1)将粗锌熔成液态；(2)用真空吸入法将液态粗锌吸入真空炉的挥发锅内并加热至锌的真空沸点490℃，使锌挥发进入锌冷凝器内；(3)控制锌冷凝器的温度在锌的熔点以上、沸点以下；(4)蒸汽锌在冷凝器内冷凝成液态，进入积液槽，并通过管道排出炉外，得精锌产品。
2.根据权利要求1所述的真空蒸馏精炼粗锌的方法，其特征是锌蒸汽冷凝时放出的热用管道热交换法回收废热以熔化固态粗锌。
3.根据权利要求1所述的真空蒸馏精炼粗锌的方法，其特征是蒸馏锌蒸汽经锌冷凝后进入镉冷凝器，温度控制在镉的真空沸点以下、熔点以上，镉凝结成液体，进入积液槽，并通过管道排出，得镉锭。
全文摘要
本发明提供了一种真空蒸馏精炼粗锌的方法，是将粗锌熔成液态；用真空吸入法将液态粗锌吸入真空炉的挥发锅内并加热至锌的真空沸点490℃，使锌挥发进入锌冷凝器内；控制锌冷凝器的温度在锌的熔点以上、沸点以下；蒸汽锌在冷凝器内冷凝成液态，进入积液槽，并通过管道排出炉外，得精锌产品。采用真空蒸馏方法精炼提纯锌，使得工艺流程简化，生产设备简练，原来需几层楼的流程设备现在只用1平方米的炉子即可生产，原来每个工艺流程工序都要有人操作，现仅需2人即可，节省投资，节约劳力，降低成本，有效提高了生产效率。
文档编号C22B19/18GK101067166SQ200710109349
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者汤海西, 汤素蝶 申请人:汤素蝶