钟 胜 戴永年
(昆明理工大学冶金系真空冶金及材料研究所 昆明 650093)
正方体的截面 摘 要 本文论述了金属锌的饱和蒸汽压在锌粉生产及冶金中的应用以及真空技术与金属饱和蒸汽压有机结合所产生的一系列冶金新工艺。
关键词 锌 物理化学性质 饱和蒸汽压 真空技术 冶金
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1 金属锌的主要物理化学性质〔1～4〕锌在原素周期表中原子序数为30，原子量为65.38。它是一种容易挥发的金属，在105Pa压力下，其熔点为419.58℃，沸点为906℃。其饱和蒸汽压与温度的理论公式为: logP o Zn=-6620/T-1.255logT+12.34(T, K;P o Zn,×133.3Pa)，几个计算值如下: T,K 773 1178.4 1723
P o,kPa0.169101.34750
锌在常温下不被干燥的氧或空气所氧化，在潮湿的空气中生成一层白致密的碱式碳酸锌而钝化，因而锌可以用来作防腐涂层，大规模地应用于钢铁工业的镀锌。锌还广泛用来制造各种合金、氧化锌和锌粉、无机药物等。
2 金属饱和蒸汽压在锌粉生产及冶金中的作用〔3〕
单就目前锌粉的生产方法而论，之所以蒸发冷凝方法能广泛地为各生产厂家接受，成为生产锌粉的一个垄断性方法，根本的原因在于金属锌具有饱和蒸汽压大、容易挥发的特性。饱和蒸汽压是金属的一个重要性质。各种金属在相同的温度下它们的饱和蒸汽压都不相同，而且温度越高差别越明显。
金属冶炼往往得到含有多种杂质的粗金属，利用金属元素间饱和蒸汽压的差异，可以提纯这些粗金属或粗双金属，也就有了蒸馏精炼工艺的产生。利用不同金属饱和蒸汽压的差异，进行废旧合金的蒸馏分离，可以回收其中的各种金属。凤凰社会
3 锌粉生产方法的进展
近年来，国际市场锌粉的消耗量在上升。据统计，用于各种目的的锌粉量已超过10万t/a。锌粉的应用越来越宽广，是电池、油漆、颜料、以及各种冶金产品的重要原料。我国各锌冶炼厂家主要利用蒸发冷凝法生产锌粉，如葫芦岛锌厂、韶关冶炼厂、柳州锌品厂、长沙锌厂等。该工艺经过不断地改进与
完善，锌粉的粒度更细、粒度分布更均匀、活性更大，质量有了明显的提高。为达到规模生产的挥发速率，挥发温度要超过沸点近200℃，一般生产厂家生产锌粉挥发温度都在1100℃以上。
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在设备结构方面也有许多改进，如在挥发室和冷凝室的导入口内设置一个喷嘴装置，使锌蒸汽呈束状分散喷入惰性气氛氮气中冷凝。从而提高冷却效果，提高锌粉质量。另外一个重大的改造是对冷凝室重新设计，一改过去相对静止的冷却气氛为循环冷却气氛。现在的冷凝室大都是惰性气体循环冷却。增设了一套布袋收尘装置和一套气体压缩装置。通过循环有效地延长了冷却时间，降低了作用于锌蒸汽的冷却温度，强化了冷却过程。挥发锌的热源，很多厂家都是燃烧优质煤，以便获得1100℃以上的高温。但优质煤市场紧俏，有的厂家就常常因购不到优质煤而被迫停产。
蒸发冷凝法产生锌粉的粒度分布中, +147μm的为数很少,-147μm+43μm的约占20%,-43μm的锌粉70%左右，平均粒度接近30μm,10μm以下的不多。具体指标视生产厂家不同而有所差别。由于锌粉中所含小于10μm的微细粉末比例小，在国际市场上卖不起价格。像长沙锌厂利用该法生产的锌粉1994年时只卖到9000元/t，而同时澳大利亚生产的锌粉则卖到18000元/t。因为其微细部分要多得多，故平均活性要高得多，因而就颇受用户的欢迎，价格就高。
4 真空技术在冶金中的应用〔3〕真空技术是一门年轻的学科，而把真空技术应用于冶金则更只有几十年的历史。真空冶金的出现，无疑是冶金学科的发展与进步，在真空状态下不仅可以解决许多常压下不可能处理的问题，而且真空冶金可以有效地取代为数甚多的常压冶金过程，达到防治环境污染、缩短工艺流程、节约能源、提高产品质量、综合利用、降低劳动强度、以及降低成本、提高效益等目的。
粘罕利用金属间饱和蒸汽压的差异，在常压下进行粗金属的提纯和合金的分离，大多数金属必须具备较高的提纯和分离温度。但在高温下，能耗高、分离效果差、操作环境恶劣。而且在常压下，主体金属与杂质金属间的饱和蒸汽压相差不很大，分离十分困难，有的金属温度稍高，在常压下很容易被氧化。于是，真空技术在冶金行业得到应用和发展，开拓了一系列新的领域。如金属及合金的真空蒸馏；矿石及半产品的真空分离；金属化合物的真空热还原；金属的真空脱气；金属的真空熔铸；真空烧结；真空热处理；真空接合；以及真空镀膜等许多方面。由于真空的引入，冲破了常压冶金的囿围，克服了过去在常压下所遇到的一系列问题。要得到与常压下进行粗金属的提纯和合金的分离相同的挥发速率和生产规模，在真空状态下进行，可以相应地降低挥发温度。低温挥发有很多优越性:
(1)低温挥发，节约能源 同样的生产规模，在较低的温度下，所消耗的能量将大大减少。这不仅可以提高经济效益，而且对那些于电于煤十分紧张的地区，能够将过去的高温挥发转变为低温挥发，无疑是雪中送碳。
(2)利于改善提纯或分离的效果 随温度降低，金属间的饱和蒸汽压相差比将增大。粗金属的提纯，要挥发主体金属，夹带的杂质将减少；要挥发杂质金属，夹带的主体金属将减少。至于合金的分离亦是一样，挥发物与残留物彼此之间的夹带要减少。于是提纯和分离的效果将更好，可以一次性地得到合格的产品，降低重复作业率，提高产品的质量，提高劳动生产率。
(3)利于环境保护 因为外界环境的压强高于挥发环境的压强，必须很好地密封。由于密封，则不可能往外冒火，也不会往外冒烟、冒气、冒尘，自然就利于环保。大豆胰蛋白酶抑制剂
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(4)利于减轻工人的劳动强度 整个作业过程的温度较低，故周围操作环境的温度亦低。一般，冶金反应过程大多是高温反应，称为火法冶金。操作工人是相当辛苦的，尤其在南方的夏天，更是酷热难耐。能尽可能地降低操作温度，不失为冶炼工人们一个福音。
以上四点仅仅从一个侧面说明了低温挥发的优越性。在广大科技工作者的共同努力下，使这一崭新的工艺走出了试验室，被广泛地应用到生产实践中，取得了很大的社会效益和经济效益。比如焊锡真空
脱铅；粗铅真空精炼；银锌壳的真空分离；热镀锌渣的真空提锌等等一系列科研项目的投产，在社会上产生了较好的影响，是我国冶金技术的重大进步。
参考文献
1 邱竹贤编著。有金属冶金学。冶金工业出版社,1988
2 赵天从等.有冶金手册.冶金工业出版社, 1992
3 戴永年，赵忠编著.真空冶金.冶金工业出版社,1988
4 凌朝杰.冶金丛刊,1993,4
5 焦成革等.材料工程,1993,8
(上接第8页)
生产实践表明，采取上述措施可产出物理规格光亮平整，含Cu98%～99%、Ni 0.32%～1.25%、S0.002%～0.005%符合成分要求的铜阳极板。为电解精炼后以NiSO4的形式综合回收镍创造了有利条件，说明了“调铜保镍”的技术措施在生产实践中切实可行。
4 结束语
在高镍粗铜火法精炼过程中，采取“调铜保镍”的技术措施、即氧化过程控制温度1200℃以上，还原期将脱氧限度由一般火法精炼的0.1%降至0.05%左右，用残极或废铜线调节铜液含镍量小于1. 58%，使镍以金属态保留在阳极中，待电解后以NiSO4形式回收镍的方法在技术上是可行的，经济上是合理的。
参考文献
1 铜铅锌冶炼设计参考资料(上册).冶金工业出版社,1978
2 赵天从.重金属冶金学.冶金工业出版社, 1981
3 彭及.湖南有金属,1992(6)
4 施济民。重有冶炼,1989,(1)
5 Reed T homas.Free Energy of Formation of Biuary Compounds.M I T.Pree1971
(上接第11页)
(2)高温段延长时间,Cu2S晶粒能长得最大，但分离效果并不理想。低温段延长时间也无显著效果，因此在现场分选条件下，可优先获得较好的镍精矿，而要进一步降低铜精矿中的镍还有一定的困难。
(3)合金产率可以通过外加硫来调节，以便获得矿物分选效果好，铂族金属富集好的最佳合金产率。
参考文献
1 葛书华.首届全国工艺矿物学学术会议,《工艺矿物》论文集,1981
2 钱鑫，张文彬等著.铜的选矿.1980
3 罗自刚等.有矿山,1982,2
4 王文海.有矿山,1982,2
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