浅谈真空炉在锡精炼工艺的应用

蒙 斌（来宾华锡冶炼有限公司，广西 来宾 546115）

浅谈真空炉在锡精炼工艺的应用

蒙 斌
（来宾华锡冶炼有限公司，广西 来宾 546115）

简要介绍了铅锡合金真空蒸馏的基本原理，新型真空炉成功应用在来冶公司锡系统后对粗锡中杂质砷、锑的开路情况，并简述新型真空炉生产优势及目前真空炉使用过程发现的问题，并展望真空炉在锡精炼工艺的使用前景。

真空炉；锡；精炼

新型锡铅锑分离真空炉是昆明理工大学近年来为进行高铅锑锡合金分离而研制的一种新型真空炉。通过几年来的生产实践，新型真空炉已成功应用于处理锡铅锑合金，特别是在深度除铅铋上新型真空炉完全可生产出高纯度的低铅锡。来冶于2010年10月开始引进1 台新型真空炉，2011年3月试机投产，经过 4年多的生产攻关、优化提升，现该新型锡铅锑分离真空炉已基本成功应用于处理高锑合金、焊锡物料，并改变了来冶锡精炼流程，与来冶公司所使用的老真空炉相比，新型真空炉焊锡处理能力更大，能处理成分更加复杂的物料，可以将粗锡中的砷、锑、铋、铅等杂质进行富集开路，可以大大降低了锡系统砷、锑、铋杂质，提高结晶机产能及降低能耗，提高了锡精炼直收率，降低了锡冶炼生产成本。

1 真空蒸馏的基本原理

真空蒸馏分离提纯是利用液态合金各组元产生的蒸气压不同，在低于大气压的条件下进行金属分离和富集的一种方法。纯金属铅和锡的蒸气压为

由公式（1）、（2）可得表1中的数据，表1 中的数据标明铅的纯物质蒸气压比锡大8.93×104～1.57×103倍，这两种金属比较容易分离。

表1 纯金属铅和锡的蒸汽压

2 新型真空炉处理焊锡、铅锑锡合金情况

表2 2015年6月新型真空炉处理焊锡工艺参数、指标情况

表3 2015年6月新型真空炉一次处理合金工艺参数、指标情况

从表2可看出，新型真空炉处理焊锡指标优于其设计指标500KWh/t焊锡，原因在于新型真空炉加热功率为190KW大于老型真空炉，所以热容量较大，加之新型真空炉电气自动化程度较高，自动温控与自动加料系统的使用，保障了真空炉的行寿命，同时根据生产调配需要，可通过调节其进料速度，生产不同含锡量焊锡粗铅以达到降低真空炉处理焊锡单耗目的。新型真空炉处理焊锡能力远大与老型真空炉，现处理焊锡能力能达到20～23t，处理焊锡吨锡电耗在250kwh左右。

相对于新型真空炉，老型真空炉无砷收集系统，所以不能直接处理高锑砷粗锡，因砷经过蒸馏后，如无砷收集器将砷进行冷凝，其将会在跟着铅、锑在真空炉内底盘冷凝，导致真空炉加热电柱的短路，进而导致死炉。新型真空炉克服了老型真空炉这一缺点，且经过这4年多得使用，其处理含砷锑粗锡已非常成熟。

从表3可看出新型真空炉处理一次合金的效果，已将粗锡中的砷锑杂质含量将至0.4%，粗锡中的杂质砷锑已大部分富集在合金粗铅中，合金粗铅中含砷锑杂质含量约40%～50%。经过笔者近几年的操作总结，现真空炉处理一次合金吨锡电耗在500kwh左右，且由于新型真空炉能将粗锡中的砷锑杂质富集在合金粗铅中，所以大大降低了砷锑杂质在整个锡系统的循环，大大降低了锡精炼采用加铝除砷锑杂质的成本，提高了锡精炼的直收率，降低了操作工人的劳动强度。经过查阅相关生产报表，自新型真空炉成功应用在来冶公司锡系统以来，来冶锡系统粗锡砷+锑杂质含量已从2013年的年均1.2%～1.5%，降至2014年的年均0.5%～0.7%，粗锡精炼吨锡铝耗由2013年的11公斤，降至2014年的9.3公斤，且随着真空炉对锡系统中砷锑杂质的不断开路，粗锡精炼吨锡铝耗还呈降低态势。

3 新型真空炉在粗锡精炼中的优势及目前存在的问题

3.1 新型真空炉在粗锡精炼中的优势

从生产操作及环境分析，新真空炉对锡生产系统有以下优势：

（1）安全性高、生产环境好。通过真空炉将粗锡中的砷锑杂质开路出锡生产主流程，降低主流程中粗锡含砷锑量，以来减少通过加铝除砷锑杂质的量，从而也间接大量减少了铝渣的产出量，减少了危废渣的处置量，间接也提高了精炼锡金属直收率。真空炉生产没有渣、废气等污染环境的物料产出，是冶炼最环保的生产设备之一。

（2）产品质量高。根据需要，真空炉可直接处理合格氧化锅锡生产高纯锡，真空炉处理所产出的锡含铅铋可在0.001%以下，可达高纯锡的标准，解决了现有工艺生产高纯锡的最大难题；且真空炉自动化程度高，在一定的粗锡杂质含量情况下，真空炉可取代结晶机生产高纯锡。

（3）提高锡系统生产能力。由于采用真空炉后精炼的直收率提高了约8%，这意味着粗炼在产出同等锡的情况下可多产出精锡8%，即若粗炼年产粗锡量为2 万吨时，新工艺可比传统工艺多生产精锡1600 吨。

（4）原料适应性增强。采用真空炉处理粗锡后，高锑、高铋及高铅的物料对锡精炼系统的生产指标基本上不会产生根本性的影响，相反还可增加伴生金属的回收量，从两方面可增加企业的生产效益，增强锡原料的收购范围。

3.2 目前新真空炉工艺存在仍待解决问题

从目前的情况看，新型真空炉用于处理焊锡及高砷锑粗锡工艺操作已非常成熟，其对锡系统的杂质开路至关重要，可大大降低锡系统生产成本，提高锡冶炼直收率，但经过笔者近几年的跟踪，也发现一些问题仍有待解决，主要如下：

（1）焊锡中银的回收。由于银在真空炉蒸馏系统中，其的物质特性决定其相对于铅、锡、砷、锑来说不易挥发，所以导致银在粗锡中的不断循环，导致银在粗锡中富集，且不断在结晶机中随铅富集到焊锡中，通过真空炉处理焊锡后，又随着焊锡粗锡进入锡精炼流程，导致锡精炼流程中银的不断富集，进而影响结晶机操作、能耗、指标参数，不利于回收金属银。

（2）开炉寿命较短。相对大型粗锡冶炼设备，真空炉设备要求维护、保养较高，由于真空炉进出料系统的设计仍存在一些缺陷，造成一旦进料速度异常，易造成炉内铺料，导致加热电柱短路死炉，这对大规模的生产十分不利，急需解决。且真空炉对备件要求较高，要求备件专用维护、检修成本较高。

（3）真空炉冷却水系统易结水垢。经过近4年多来新型真空炉的正常使用，发现由于冷却水系统水质问题，使真空炉相关精密冷却部件结水垢，导致真空炉相关部位水冷效果未到达而导致操作效果欠佳，更严重的直接影响真空炉炉运行寿命。所以需不定期对真空炉水冷系统进行水垢酸洗，有条件情况下可使用软水来作为真空炉冷却介质。

（4）出锡管冷却的冷却方式改进。与老型真空炉采用高压风冷相比，新型真空炉采用的是水冷，这两种下锡管冷却方式各有优缺点，但是考虑到下锡管易被高温锡熔漏，易产生安全隐患，可根据不同的生产需要来选择适当的冷却方式。

4 真空炉使用前景

现新型真空炉已成功应用于处理高砷锑粗锡，进行粗锡中砷锑杂质的开路，粗锡中砷锑杂质含量已有很大程度的降低，这直接降低了锡冶炼成本，提高了锡精炼直收率，也降低了有毒物质铝渣的产生。但是真空炉应用于锡精炼的能力还不仅局限于此，经过笔者近几年的实际操作经验总结，在较佳的工艺操作条件下，真空炉在直接处理粗锡，产出含铅小于0.001%、含锑小于0.016%粗锡，这意味着真空炉在直接处理粗锡产出合格一号锡方面还有着很大潜力，值得在真空炉提升锡精炼工艺方面进行不断的探索、钻研。

Application of vacuum furnace in Tin refinery process

General introduction the principle of vacuum distillation of Pb-Sn alloy, and the impurities removed from the crude tin when the new-style vacuum furnace applicated in LaiBin Smelter tin system. Summarize the advantage and the problem of the furnace when it in use, and prospect the application of vacuum furnace in tin refinery process.

vacuum furnace; tin; refinery

TF769

A

1008-1151(2016)11-0038-02

2016-10-12

蒙斌（1985－），供职于来宾华锡冶炼有限公司。