铜铅银合金真空蒸馏回收银的研究

　　从铜阳极泥及有色金属电解工序中产生的大量Pb-Ag-Cu 合金中富集银具有重要意义。本文采用真空蒸馏的方法对Pb-Ag-Cu 合金中富集银和去除铅的可行性进行分析，同时考察蒸馏温度和蒸馏时间对实验效果的影响。结果表明，高银成分的合金在蒸馏温度为1173 K，蒸馏时间为60 min 的最佳工艺条件下，银的直收率可以达到98%以上，铅的去除率在99%以上，对于低银成分的合金，最佳蒸馏温度和蒸馏时间分别是1223 K 和60 min，此时，银的直收率在92% ～ 94% 左右，铅的去除率在99%以上。

　　电解精炼产生的铜阳极泥通常富含金、银、铜、铅等有价金属。随着我国资源的日益匮乏，稀有金属价格的不断上涨，从铜阳极泥中回收金、银等贵金属及综合利用其他有价金属具有重要的意义。

　　目前，铜阳极泥的传统处理工艺主要包括火法熔炼-电解精炼法和低温氧化焙烧-湿法处理。火法熔炼工艺具有对原料适应性强，处理量大等特点，处理流程一般为：火法还原熔炼得到贵铅，贵铅再经氧化精炼，产出金银合金板进行电解；而采用湿法工艺回收银主要包括两步，即浸出和还原，该工艺具有适应性强，设备简单，操作条件好等特点。针对国内某厂生产的一种铅、银、铜占主要成分的阳极泥，采用传统工艺处理时存在能耗高，环境污染严重，银的直收率低，生产周期长，大量积压资金等问题。因此研发一种铜阳极泥处理新工艺对提高生产效益、实现资源高效利用具有重要意义。

　　真空冶金作为冶金领域的新技术，与传统冶金方法相比具有金属直收率高、资源和能源消耗少、无废水废气产生、工艺流程简单等优势，广泛应用于合金分离、二次资源回收、废弃物热解等领域。陈金杰，蒋文龙等利用真空蒸馏技术成功分离铜铅合金；杨先凯等采用真空蒸馏的方法处理铜砷锑合金，成功回收铜银金属；李亮等对含铅银多元合金真空蒸馏的元素挥发行为进行研究，成功富集银。因此，本研究针对物料的特点，结合前人的研究结果，提出以“真空蒸馏-电解法”为核心技术的铜阳极泥处理新工艺，采用真空蒸馏的方法高效富集银，得到的高银物料经电解精炼，最终实现有价金属的高效回收。然而有关Pb-Ag-Cu 合金真空蒸馏富集银的研究尚未见报道，因此，本文旨在通过对Pb-Ag-Cu 合金真空蒸馏过程中各元素挥发行为的研究，探索出蒸馏温度、蒸馏时间对银富集效果的影响。最终获得高银和低银两种成分不同的Pb-Ag-Cu 合金真空蒸馏富集银的最佳工艺条件。

　　1、理论基础

　　真空蒸馏分离提纯金属是利用液态合金中各组元饱和蒸气压的不同，在低于大气压的条件下进行金属分离和富集的一种方法。纯物质的饱和蒸气压与温度的关系见式(1)

　　式中，A，B，C，D 为蒸发常数，可通过文献查得。经计算，不同温度下铅、银和铜的饱和蒸气压见图1。

图1 不同温度下纯铅，纯银和纯铜的饱和蒸气压

　　从图1 可以看出，相同温度下，铅、银、铜的饱和蒸气压相差较大，当真空度为6 Pa( 横线处) ，温度在1023 ～ 1373 K 范围时，铅的饱和蒸气压已经超过6 Pa，而银和铜的饱和蒸气压低于6 Pa，因此，铅会优先挥发，银和铜则残留在液相中；当温度高于1373 K 时，银开始逐渐挥发，铜则全部残留在液相中。根据蒸气压理论，为了达到除铅、富集银的目的，当真空度控制在6 Pa 时，实验温度应该控制在1023 ～ 1373 K 之间。

　　2、结论

　　(1) 利用饱和蒸气压判据，对铅银铜合金真空蒸馏进行了热力学分析，结果表明：采用真空蒸馏的方法处理Pb-Ag-Cu 合金是可行的，且铅在气相中提纯、银在液相中富集。

　　(2) 对实验数据分析得到处理高银成分的Pb-Ag-Cu 合金的最佳工艺条件：蒸馏温度为1173 K，蒸馏时间为60 min。铅的去除率在99% 以上，银的直收率在98%以上。

　　(3) 处理低银成分的Pb-Ag-Cu 合金最佳工艺条件：蒸馏温度为1223 K，蒸馏时间为60 min。此时铅的去除率在99% 以上，银的直收率在92% ～94%左右。

　　(4) 理论分析及实验研究表明，真空蒸馏法能够很好除去铅银铜合金中的铅，并富集银，该方法具有设备简单、投资小、生产成本低、生产过程环境友好等特点。