淺談真空爐在錫精煉工藝的應用

蒙 斌（來賓華錫冶煉有限公司，廣西 來賓 546115）

淺談真空爐在錫精煉工藝的應用

蒙 斌
（來賓華錫冶煉有限公司，廣西 來賓 546115）

簡要介紹了鉛錫合金真空蒸餾的基本原理，新型真空爐成功應用在來冶公司錫系統后對粗錫中雜質砷、銻的開路情況，并簡述新型真空爐生產優勢及目前真空爐使用過程發現的問題，并展望真空爐在錫精煉工藝的使用前景。

真空爐；錫；精煉

新型錫鉛銻分離真空爐是昆明理工大學近年來為進行高鉛銻錫合金分離而研制的一種新型真空爐。通過幾年來的生產實踐，新型真空爐已成功應用于處理錫鉛銻合金，特別是在深度除鉛鉍上新型真空爐完全可生產出高純度的低鉛錫。來冶于2010年10月開始引進1 臺新型真空爐，2011年3月試機投產，經過 4年多的生產攻關、優化提升，現該新型錫鉛銻分離真空爐已基本成功應用于處理高銻合金、焊錫物料，并改變了來冶錫精煉流程，與來冶公司所使用的老真空爐相比，新型真空爐焊錫處理能力更大，能處理成分更加復雜的物料，可以將粗錫中的砷、銻、鉍、鉛等雜質進行富集開路，可以大大降低了錫系統砷、銻、鉍雜質，提高結晶機產能及降低能耗，提高了錫精煉直收率，降低了錫冶煉生產成本。

1 真空蒸餾的基本原理

真空蒸餾分離提純是利用液態合金各組元產生的蒸氣壓不同，在低于大氣壓的條件下進行金屬分離和富集的一種方法。純金屬鉛和錫的蒸氣壓為

由公式（1）、（2）可得表1中的數據，表1 中的數據標明鉛的純物質蒸氣壓比錫大8.93×104～1.57×103倍，這兩種金屬比較容易分離。

表1 純金屬鉛和錫的蒸汽壓

2 新型真空爐處理焊錫、鉛銻錫合金情況

表2 2015年6月新型真空爐處理焊錫工藝參數、指標情況

表3 2015年6月新型真空爐一次處理合金工藝參數、指標情況

從表2可看出，新型真空爐處理焊錫指標優于其設計指標500KWh/t焊錫，原因在于新型真空爐加熱功率為190KW大于老型真空爐，所以熱容量較大，加之新型真空爐電氣自動化程度較高，自動溫控與自動加料系統的使用，保障了真空爐的行壽命，同時根據生產調配需要，可通過調節其進料速度，生產不同含錫量焊錫粗鉛以達到降低真空爐處理焊錫單耗目的。新型真空爐處理焊錫能力遠大與老型真空爐，現處理焊錫能力能達到20～23t，處理焊錫噸錫電耗在250kwh左右。

相對于新型真空爐，老型真空爐無砷收集系統，所以不能直接處理高銻砷粗錫，因砷經過蒸餾后，如無砷收集器將砷進行冷凝，其將會在跟著鉛、銻在真空爐內底盤冷凝，導致真空爐加熱電柱的短路，進而導致死爐。新型真空爐克服了老型真空爐這一缺點，且經過這4年多得使用，其處理含砷銻粗錫已非常成熟。

從表3可看出新型真空爐處理一次合金的效果，已將粗錫中的砷銻雜質含量將至0.4%，粗錫中的雜質砷銻已大部分富集在合金粗鉛中，合金粗鉛中含砷銻雜質含量約40%～50%。經過筆者近幾年的操作總結，現真空爐處理一次合金噸錫電耗在500kwh左右，且由于新型真空爐能將粗錫中的砷銻雜質富集在合金粗鉛中，所以大大降低了砷銻雜質在整個錫系統的循環，大大降低了錫精煉采用加鋁除砷銻雜質的成本，提高了錫精煉的直收率，降低了操作工人的勞動強度。經過查閱相關生產報表，自新型真空爐成功應用在來冶公司錫系統以來，來冶錫系統粗錫砷+銻雜質含量已從2013年的年均1.2%～1.5%，降至2014年的年均0.5%～0.7%，粗錫精煉噸錫鋁耗由2013年的11公斤，降至2014年的9.3公斤，且隨著真空爐對錫系統中砷銻雜質的不斷開路，粗錫精煉噸錫鋁耗還呈降低態勢。

3 新型真空爐在粗錫精煉中的優勢及目前存在的問題

3.1 新型真空爐在粗錫精煉中的優勢

從生產操作及環境分析，新真空爐對錫生產系統有以下優勢：

（1）安全性高、生產環境好。通過真空爐將粗錫中的砷銻雜質開路出錫生產主流程，降低主流程中粗錫含砷銻量，以來減少通過加鋁除砷銻雜質的量，從而也間接大量減少了鋁渣的產出量，減少了危廢渣的處置量，間接也提高了精煉錫金屬直收率。真空爐生產沒有渣、廢氣等污染環境的物料產出，是冶煉最環保的生產設備之一。

（2）產品質量高。根據需要，真空爐可直接處理合格氧化鍋錫生產高純錫，真空爐處理所產出的錫含鉛鉍可在0.001%以下，可達高純錫的標準，解決了現有工藝生產高純錫的最大難題；且真空爐自動化程度高，在一定的粗錫雜質含量情況下，真空爐可取代結晶機生產高純錫。

（3）提高錫系統生產能力。由于采用真空爐后精煉的直收率提高了約8%，這意味著粗煉在產出同等錫的情況下可多產出精錫8%，即若粗煉年產粗錫量為2 萬噸時，新工藝可比傳統工藝多生產精錫1600 噸。

（4）原料適應性增強。采用真空爐處理粗錫后，高銻、高鉍及高鉛的物料對錫精煉系統的生產指標基本上不會產生根本性的影響，相反還可增加伴生金屬的回收量，從兩方面可增加企業的生產效益，增強錫原料的收購范圍。

3.2 目前新真空爐工藝存在仍待解決問題

從目前的情況看，新型真空爐用于處理焊錫及高砷銻粗錫工藝操作已非常成熟，其對錫系統的雜質開路至關重要，可大大降低錫系統生產成本，提高錫冶煉直收率，但經過筆者近幾年的跟蹤，也發現一些問題仍有待解決，主要如下：

（1）焊錫中銀的回收。由于銀在真空爐蒸餾系統中，其的物質特性決定其相對于鉛、錫、砷、銻來說不易揮發，所以導致銀在粗錫中的不斷循環，導致銀在粗錫中富集，且不斷在結晶機中隨鉛富集到焊錫中，通過真空爐處理焊錫后，又隨著焊錫粗錫進入錫精煉流程，導致錫精煉流程中銀的不斷富集，進而影響結晶機操作、能耗、指標參數，不利于回收金屬銀。

（2）開爐壽命較短。相對大型粗錫冶煉設備，真空爐設備要求維護、保養較高，由于真空爐進出料系統的設計仍存在一些缺陷，造成一旦進料速度異常，易造成爐內鋪料，導致加熱電柱短路死爐，這對大規模的生產十分不利，急需解決。且真空爐對備件要求較高，要求備件專用維護、檢修成本較高。

（3）真空爐冷卻水系統易結水垢。經過近4年多來新型真空爐的正常使用，發現由于冷卻水系統水質問題，使真空爐相關精密冷卻部件結水垢，導致真空爐相關部位水冷效果未到達而導致操作效果欠佳，更嚴重的直接影響真空爐爐運行壽命。所以需不定期對真空爐水冷系統進行水垢酸洗，有條件情況下可使用軟水來作為真空爐冷卻介質。

（4）出錫管冷卻的冷卻方式改進。與老型真空爐采用高壓風冷相比，新型真空爐采用的是水冷，這兩種下錫管冷卻方式各有優缺點，但是考慮到下錫管易被高溫錫熔漏，易產生安全隱患，可根據不同的生產需要來選擇適當的冷卻方式。

4 真空爐使用前景

現新型真空爐已成功應用于處理高砷銻粗錫，進行粗錫中砷銻雜質的開路，粗錫中砷銻雜質含量已有很大程度的降低，這直接降低了錫冶煉成本，提高了錫精煉直收率，也降低了有毒物質鋁渣的產生。但是真空爐應用于錫精煉的能力還不僅局限于此，經過筆者近幾年的實際操作經驗總結，在較佳的工藝操作條件下，真空爐在直接處理粗錫，產出含鉛小于0.001%、含銻小于0.016%粗錫，這意味著真空爐在直接處理粗錫產出合格一號錫方面還有著很大潛力，值得在真空爐提升錫精煉工藝方面進行不斷的探索、鉆研。

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－），供職于來賓華錫冶煉有限公司。