一种锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法

技术领域

本发明涉及一种锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法，属于有色金属火法冶炼技术领域。

背景技术

锡灰的来源广泛，包括锡冶炼产生的废渣(氧化锡)、电子工业焊锡(波峰焊)产生的烟尘、钢铁厂或摩擦材料厂或汽车修理厂产生的含锡摩擦废削屑、陶瓷制造时产生的废助溶剂、废锡箔纸等。

锡灰的现有处理工艺为碳热还原，金属综合回收率仅有50％左右，处理过程存在烟尘量大、金属综合回收率低且产品附加值低等问题。

在公布号为CN 102618727 A的专利中公开了一种从锡灰中提取锡合金的方法，通过有机化学方法，利用锡灰中的有机物的氧化、脱水、脱羧和分解反应，将锡灰中锡合金的金属氧化物还原，再去除锡灰中的碳化物等杂质，从而提取锡合金，实现其再生和重复利用。此方法处理过程产生大量废液，处理过程耗时较长。在公布号为CN 1962163A的专利中公开了一种废锡灰还原提纯焊锡丝的方法，利用温度梯度反复凝析、熔析，包括除杂、中和、熔炼还原、分离提纯、压制成型、拉拔、缠绕包装等步骤。此方法处理流程长，步骤复杂，操作困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法。本方法工艺简单，操作方便，所需设备简单，成本低廉，原料的普适性高，作业环境好，过程安全可控。本发明通过以下技术方案实现。

一种锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法，其包括以下步骤：

步骤1、真空碳热还原-定向冷凝：

将锡灰按照金属量与碳配比为2～4:1混合碳粉，在温度900～1200℃，压力1～20Pa，时间1～3h条件下进行真空碳热还原-定向冷凝，最终在蒸发区得到粗锡Ⅰ；而进入气相的铅锌混合蒸气先经500～700℃的铅液捕集器冷凝得到粗铅Ⅰ，再经200℃以下的锌液捕集器冷凝得到精锌；

步骤2、将步骤1得到的粗锡Ⅰ经过真空挥发Ⅰ得到精锡和粗铅Ⅱ；

步骤3、将步骤1得到的粗铅Ⅰ和步骤2得到的粗铅Ⅱ进行真空挥发Ⅱ得到粗锡Ⅱ和精铅，粗锡Ⅱ返回真空挥发Ⅰ过程。

所述步骤1中锡灰百分比质量成分为Sn20～30％、Pb 50～60％、Zn5％～15％、Sb0.01～0.1％、Bi<0.001％、Cu<0.001％。

所述步骤2中真空挥发Ⅰ条件为：温度800～1100℃，压力1～100Pa，时间为1～2h。

所述步骤3中真空挥发Ⅱ条件为：温度700～900℃，压力1～100Pa，时间为1～2h。

本发明能制备得到的精锡、精铅和精锌三种产品，精锡中锡含量质量百分比高达99.9％以上，精铅中铅含量质量百分比高达99.99％以上，精锌中锌含量质量百分比高达99.9％以上。

本发明锡灰中锡、铅、锌的金属回收率分别高达99.0～99.5％、98.2～99.0％、99.1～99.6％。

上述没有具体提及结构的设备或者捕集器均是本领域公知的现有设备和捕集设备。

本发明的有益效果是：

本方法实现了锡灰中金属资源的综合回收，分别得到了精锡、精铅和精锌三种产品。相较于传统处理工艺，本方法无“三废”产生，整个过程安全可靠，操作方便，所需设备简单，成本低廉，金属回收效率高，作业环境友好。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，该锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法，其包括以下步骤：

步骤1、真空碳热还原-定向冷凝：

将5kg锡灰(具体成分如表1所示)按照金属量(含锡与含锌质量总和)与碳配比为2:1混合，在温度900℃，压力1Pa，时间1h条件下进行真空碳热还原-定向冷凝，最终在蒸发区得到粗锡Ⅰ；而进入气相的铅锌混合蒸气先经500～700℃的铅液捕集器冷凝得到粗铅Ⅰ，再经200℃以下的锌液捕集器冷凝得到精锌(具体成分如表1所示)，其中铅液捕集器靠近蒸发区，铅液捕集器连着锌液捕集器，铅液捕集器长度为20～30cm，锌液捕集器长度为15～20cm，本实施例中铅液捕集器长度为20cm，锌液捕集器长度为15cm；

步骤2、将步骤1得到的粗锡Ⅰ在温度800℃、压力1Pa经过真空挥发Ⅰ挥发1h得到蒸发区精锡(具体成分如表1所示)和冷凝区粗铅Ⅱ；

步骤3、将步骤1得到的粗铅Ⅰ和步骤2得到的粗铅Ⅱ在温度700℃、压力1Pa进行真空挥发Ⅱ挥发1h得到蒸发区粗锡Ⅱ和冷凝区精铅(具体成分如表1所示)，粗锡Ⅱ返回真空挥发Ⅰ过程。

表1锡灰及产物成分组成

经过本方法处理后，锡、铅、锌的金属回收率分别为99.0％、98.2％、99.6％。

实施例2

如图1所示，该锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法，其包括以下步骤：

步骤1、真空碳热还原-定向冷凝：

将5kg锡灰(具体成分如表2所示)按照金属量(含锡与含锌质量总和)与碳配比为4:1混合，在温度1200℃，压力20Pa，时间3h条件下进行真空碳热还原-定向冷凝，最终在蒸发区得到粗锡Ⅰ；而进入气相的铅锌混合蒸气先经500～700℃的铅液捕集器冷凝得到粗铅Ⅰ，再经200℃以下的锌液捕集器冷凝得到精锌(具体成分如表2所示)，其中铅液捕集器靠近蒸发区，铅液捕集器连着锌液捕集器，铅液捕集器长度为20～30cm，锌液捕集器长度为15～20cm，本实施例中铅液捕集器长度为20cm，锌液捕集器长度为15cm；

步骤2、将步骤1得到的粗锡Ⅰ在温度1100℃、压力100Pa经过真空挥发Ⅰ挥发2h得到蒸发区精锡(其具体成分如表2所示)和冷凝区粗铅Ⅱ；

步骤3、将步骤1得到的粗铅Ⅰ和步骤2得到的粗铅Ⅱ在温度900℃、压力100Pa进行真空挥发Ⅱ挥发2h得到蒸发区粗锡Ⅱ和冷凝区精铅(其具体成分如表2所示)，粗锡Ⅱ返回真空挥发Ⅰ过程。

表2锡灰及产物成分组成

经过本方法处理后，锡、铅、锌的金属回收率分别为99.5％、98.8％、99.1％。

实施例3

如图1所示，该锡灰真空碳热还原回收有价金属的方法，其包括以下步骤：

步骤1、真空碳热还原-定向冷凝：

将5kg锡灰(具体成分如表3所示)按照金属量(含锡与含锌质量总和)与碳配比为3:1混合，在温度1000℃，压力10Pa，时间2h条件下进行真空碳热还原-定向冷凝，最终在蒸发区得到粗锡Ⅰ；而进入气相的铅锌混合蒸气先经500～700℃的铅液捕集器冷凝得到粗铅Ⅰ，再经200℃以下的锌液捕集器冷凝得到精锌(具体成分如表3所示)；其中铅液捕集器靠近蒸发区，铅液捕集器连着锌液捕集器，铅液捕集器长度为20～30cm，锌液捕集器长度为15～20cm，本实施例中铅液捕集器长度为25cm，锌液捕集器长度为18cm；

步骤2、将步骤1得到的粗锡Ⅰ在温度1000℃、压力10Pa经过真空挥发Ⅰ挥发2h得到蒸发区精锡(其具体成分如表3所示)和冷凝区粗铅Ⅱ；

步骤3、将步骤1得到的粗铅Ⅰ和步骤2得到的粗铅Ⅱ在温度800℃、压力10Pa进行真空挥发Ⅱ挥发2h得到蒸发区粗锡Ⅱ和冷凝区精铅(其具体成分如表3所示)，粗锡Ⅱ返回真空挥发Ⅰ过程。

表3锡灰及产物成分组成

经过本方法处理后，锡、铅、锌的金属回收率分别为99.4％、99.0％、99.3％。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。