第八次课锡冶金(1)

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锡有+2和+4两种化合价。锡的+2价化合物不稳定,容易被氧化成 稳定的+4价化合物。
锡在常温下与水、水蒸气和二氧化碳被均无作用。但在610℃以上 时,锡与二氧化碳反应生成二氧化锡。
锡的标准电极电位(Sn2+/Sn)为-0.136V,但由于氢在金属锡上的 超电压较高,所以锡与稀的无机酸作用缓慢,而与许多有机酸是 实际上没有作用。
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表1-1 锡的其他物理性质
性质
熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm-3 (α-Sn,1℃)
(β-Sn,15℃) 莫氏硬度
熔化潜热/J·g-1 蒸发潜热/J·g-1 比热容(18~20℃)/ J·(g·℃)-1 粘度(320℃)/Pa·s 表面张力(300~500℃)/N·cm-1 线性膨胀系数(50℃)/μm·(m·K)-1
As4(g)+3O2= 2As2O3(g) 2百度文库eS2(s)+11/2O2=Fe2O3(s)+4SO2
2FeAsS(s)+5O2=Fe2O3(s)+ As2O3(g) +2SO2 … As2O3具有较高的挥发能力,而Sb2O3挥发能力较低,故As2O3 将绝大部分呈气态挥发除去,Sb2O3将部分挥发除去,SO2最易挥 发除去。
第八次课锡冶金(1)
2020/12/11
第八次课锡冶金(1)
第一章 锡的一般知识
第八次课锡冶金(1)
锡是人类最早生产和使用的金属之一,始终与人类技术进步相关联。
我国锡矿资源十分丰富,是世界上锡矿探明储量最多的国家。 我国的锡矿在地区分布上极不均衡,主要集中分布在云南南部、广西 东北部和西北部。
第八次课锡冶金(1)
第八次课锡冶金(1)
(1)硫的氧化 SO2 (2)As的氧化 As2O3具有较高的挥发能力,故As2O3将绝大部分呈气态挥 发除去;
(3)Sb的氧化 Sb2O3挥发能力较低,Sb2O3将部分挥发除去。 在焙烧温度下,如果气相氧势较高,在无其他碱性氧化物存在条件下,
SO2、As2O3和Sb2O3将进一步被氧化成SO3、As2O5和SbO2,其中As2O5和 SbO2不具有挥发性。
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二、锡精矿的焙烧处理
锡精矿焙烧的目的:
主要除去砷、硫和锑。因为熔炼时硫会生成SnS而挥发,降低了 锡的直收率。砷、锑在熔炼时大部分进入粗锡,精炼除砷、锑产出 含锡高的浮渣。
焙烧的另一个目的,是将物料烧结变成烧结块。但现时很少在 鼓风炉中熔炼锡精矿,因此,这种焙烧形式很少采用。
锡精矿中的硫、砷、锑允许含量范围,有的资料指 出:富锡精矿不大于0.45%,贫锡精矿不大于0.8%,其 中砷和硫分别超过0.3%时,进行焙烧认为是合理的。
镀锡及其合金,以起保护或装饰作用。 ✓ 用于马口铁镀锡; ✓ 用于生产锡箔; ✓ 玻璃工业和其它用途。 锡的消费
当前锡的消费国仍以工业发达国家美国、日本、德国、英 国、法国、俄罗斯等为主,占世界锡消费量的70%左右。2014 年全球总消费量为37.9万吨,较2013年增加6.7%。当前,中国已 经跨入锡消费大国的行列。
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(二)锡精矿中硫、砷、锑等硫化物的氧化
在有空气存在的条件下,所有硫化物或硫化物热离解的 产物都将被氧化,其反应为:
1/2S2+O2=SO2 2FeS(s)+7/2O2=Fe2O3(s)+2SO2 Cu2S(s)+3/2O2=Cu2O(s)+SO2
我国各炼锡厂处理的锡精矿大致可分为下列几种类 型: 锡铁矿物精矿; 锡钨钽铌精矿; 锡石-硫化物精矿; 锡石-铁、铅氧化物精矿。
炼前处理的方法有:精选,焙烧,酸浸和苏打烧结 等作业或这些作业的联合使用方法。
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锡精矿炼前处理的目的: 除去精矿中的有害杂质、综合回收各种有
价金属和提高锡精矿的品位,从而简化冶炼流 程,提高锡的冶炼回收率。
锡酸锌(ZnSnO3或Zn2SnO4) 即偏锡酸锌(国际锡研究所将其称为锡酸锌)。其合成原理如下:
利 用锌盐的络合效应与化学共沉淀制取中间体羟基锡酸锌ZnSn (OH6), 然后将ZnSn(OH)6在一定条件下热分解即可制得锡酸锌。
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三、锡的用途与消费
锡的用途 锡有广泛的工业用途,其中最重要的用途是用于在金属表面上
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4、锡的无机盐
硫酸亚锡(SnSO4) 硫酸亚锡的制备方法之一是在硫酸铜水溶液中采用金属锡置换铜的
方法: Sn + CuSO4 = SnSO4 + Cu
锡酸钠(Na2SnO3) 将二氧化锡与氢氧化钠一起熔化,然后采用浸出的方法制取锡酸钠。
锡酸钾(K2SnO3) 将二氧化锡与碳酸钾一起熔化,然后用浸出的方法制取锡酸钾。
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2、锡的硫化物
硫化亚锡(SnS)
硫化亚锡密度5.08、熔点880℃、沸点1230 ℃ 。其重要的性质是其挥 发性,硫化亚锡高温下不易分解。
在空气中加热,硫化亚锡便氧化成SnO2:
二硫化锡(SnS2)
SnS+2O2 =SnO2+SO2
二硫化锡为金黄色片状三方晶体,俗称“金箔”, 一般采用干法制
就矿床而言,锡矿床可分为砂锡矿和脉锡矿。锡矿的可采品位,随着矿 种的不同,锡价的波动和开采方法的差别,变动范围很大。目前砂锡矿已降 至0.009~0.03%,最低仅0.005%;脉锡矿的可采品位为0.3~0.5% 。
2、锡精矿的选矿
原矿品位较低,无法直接冶炼,锡精矿品位最低要求40%以上,需进
行选矿富集,经选矿后锡精矿含锡品位为40~65%。锡的选矿方法主要是重
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1、锡精矿焙烧的理论基础
(一)锡精矿中硫、砷、锑等硫化物的热离解
锡精矿中各种硫化物受热时将发生热离解,其主要反应如下:
FeS2(s)=FeS(s) + 1/2S2 2CuFeS2(s)=Cu2S(s) + 2FeS(s) + 1/2S2 CuS(s)=Cu2S(s) + 1/2S2 4FeAsS(s)=4FeS(s) + As4 FeAs2(s)=4FeAs(s) + 1/4As4
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一、锡的性质
1、物理性质
锡的元素符号为Sn,其英文为Tin, Stannum。 锡是银白色金属,锡锭表面因生成氧化物薄膜而呈珍珠色。锡相对较软, 具有良好的展性,但延性很差。锡条被弯曲时,由于塑性变形引起晶体间磨 擦而发出断裂般响声,称为“锡鸣”。 锡有三个同素异形体:灰锡(α-Sn)、白锡(β-Sn)和脆锡(γ-Sn),其转变温 度为13.2、161℃,熔点为232℃,沸点2270℃。
二氯化锡易溶于水,有少量盐酸存在会降低其溶解度,但盐酸浓度 高时,由于生成H2(SnCl4)和H(SnCl3),其溶解度又增加。二氯化锡呈半 透明白色,在有氧时加热则生成SnO2和SnCl4:
2SnCl2 + O2 = SnO2+SnCl4 有水蒸气时则全部变成SnO2:
SnCl2 + H2O + 0.5O2 = SnO2+2HCl
备,例如在500~600℃加热金属锡、元素硫和氯化铵的混合物即可获得 二硫化锡。 仅在低温下稳定,高于520 ℃即分解。
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3、锡的氯化物
四氯化锡(SnCl4) 四氯化锡常温为无色液体,容易挥发,易溶于水,也易被其他更负
电性的金属所置换。在溶液中可结晶出含不同结晶水的无色透明结晶: SnCl4·3H2O、 SnCl4·4H2O、SnCl4·5H2O和SnCl4·8(9)H2O。 氯化亚锡(SnCl2)
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一、锡精矿的精选处理
锡精矿精选的目的是用选矿的方法提高精矿的品位, 同时也有除去杂质和综合利用的任务。
根据进厂的矿物组成的不同,精选可以选择一种或几 种方法,如重选、浮选、磁选或静电选矿等等。
总之,处理方法的选择应该根据被处理对象的性质而 定,即根据精矿中矿物组成的特性来拟定。
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锡矿的生产量
2013年,我国锡矿产量为14.9万吨,稳居世界第一。
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全国锡的生产量
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四、炼锡原料
1、锡的矿物
锡在地壳中的平均含量为0.0006%。已知的锡矿物有16种,有工业价值 的锡矿物为锡石(SnO2),其次为黝锡矿(Cu2FeSnS4),其中主要的是锡 石。
锡与浓硝酸生成偏锡酸(H2SnO3),并放出NH3,NO和NO2等气体。 锡与氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠稀溶液发生反应生成偏锡酸盐
或亚锡酸盐。
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二、锡的主要化合物的性质
1、锡的氧化物
✓ 氧化亚锡(SnO) SnO在400~1040℃之间会发生歧化反应:
✓二氧化锡(SnO2) 当有金属Sn存在时,反应生成SnO,SnO2显著挥发。但 SnO2容易被CO和H2等还原。 2SnO ↔ Sn + SnO2 SnO2(s) + Sn = 2SnO(g)
在焙烧过程为使锡精矿中的硫、砷、锑 呈气态物质挥发除去,需采用氧化焙烧。
通常根据锡精矿中含硫、砷、锑的含
量不同而采用不同的焙烧条件:
◆ S高As、Sb低,宜用氧化焙烧;
◆ S低As、Sb高,采用氧化一还原焙
烧。
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2、 锡精矿流态化炉焙烧
锡精矿流态化炉焙烧,是我国炼 锡工业的一项创造。
锡箔
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云南锡业公 司由于进厂精矿 种类多,精矿含 As, Sb, Pb, Bi等 金属杂质,采用 的冶炼流程为:
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第二章 熔炼前的锡矿处理
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各类锡矿中,除含锡石外,还有各种重金属矿物、 黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、毒砂、磁铁矿、褐铁矿、赤 铁矿以及脉石等。
目前我国最大的锡冶炼厂是云南锡业公司个旧冶炼厂和广西柳州 华锡集团来宾冶炼厂,其年产精锡均在1万t以上。
我国锡冶炼工艺的特点是适于处理中等品位的锡精矿,并采用烟 化炉处理富锡炉渣以取代传统的二段熔炼法。
以电热连续结晶机脱除粗锡中的铅和铋,继之用真空蒸馏炉处理 结晶机的副产品粗焊锡,成为我国锡火法精炼的特色之一。
锡锭
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但是为避免铁的氧化物大量还原成金属而采取的这种技术 控制,必然也限制着锡氧化物的完全还原,因此熔炼炉渣总是 含锡较高,称为富渣,这种富渣必需进一步熔炼。
富渣的处理称为炼渣,也称二次熔炼,它是加入氧化钙和 在强还原条件下的再熔炼,产出弃渣和硬头(铁锡合金)。硬 头返回一次熔炼中处理以回收其中的锡。此即长期沿用的两段 熔炼法。粗锡精炼分火法精炼和电解精炼两种,目前普遍采用 火法精炼,其目的是除去粗锡中的Fe、Cu、 As、Sb、Bi、Pb、Ag等杂质。
锡精矿中某些硫化物的离解压:
名称
温度/℃
450
550
650
750
850
PS2/FeS2
0.02
32
10279 1060339
PS2/CuS
PS2/CuFeS2 PAs4/AsFeS PAs4/FeAs2
2104 7×10-5
10.2 6.3×10-10
116402
0.01 714 1.18×10-4
选、浮选,重选为主。
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五、锡的提取方法
锡精矿中锡主要以SnO2存在,由于SnO2的性质,现有生产方法 主要以火法还原熔炼为主,湿法炼锡处于试验阶段。
锡石—玻利维亚
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火法流程包括炼前处理、还原熔炼、炉渣熔炼和粗锡精炼四 个过程。
还原熔炼主要是使锡的氧化物还原成粗锡,同时控制铁的高 价氧化物还原成FeO,并与脉石成分造渣。因此,采取较弱的还 原气氛和控制适当的温度是锡精矿还原熔炼过程的关键。
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氧化物硫酸化标准自由焓与温度的关系
由金属氧化物生成硫酸盐、砷酸 盐和锑酸盐的标准自由焓与温度的关 系可见:它们是放热反应,随温度的 升高盐的热稳定下降,或热离解的趋 势增大;恒定温度条件下,pSO2(或 pAs4O6或pSb4O6)和pO2增大,生成盐的 趋势增大,这些盐不具挥发性;反之, 这些盐将分解为氧化物。
电阻率(18℃)/Ω·cm 热导率(β-Sn,100℃)/W·(m·K)-1
超导转变温度/K
数值 232 2270 5.765 7.298 3.75 60.28 3018
0.2436 0.001593 0.00532~0.00516
23.1 11.5×10-6
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第3八.次73课锡冶金(1)
2、化学性质
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