一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法，屬于有色金屬真空冶金
技術領域。
【背景技術】
[0002] 噴金料是用于金屬化薄膜電容器端面進行噴金的一類電子焊接材料，是生產質量 穩定的電容中的一種重要原料。隨著金屬化薄膜電容器不斷的發展，噴金料的使用量也不 斷增加。目前常用的無鉛噴金料主要由錫、鋅、銅、銻組成，鋅20~50wt. %、錫50~80wt. %，鋅 錫合金粉中金屬約占60~70%，其余為鋅和錫的氧化物，氧化物主要為Sn02、SnO及ZnO。在 噴金過程中大約只有30%噴金料噴鍍在電容上，其他70%變成直徑約20微米的粉料，即鋅 錫合金粉。全球每年大約有2000至3000噸噴金得到的鋅錫合金粉。在資源不斷匱乏及環 境要求不斷提高的前提下，高效環保回收噴金廢料中的鋅和錫金屬顯得尤為重要。
[0003] 目前，鋅錫合金粉主要處理方式為鹽酸浸泡法，得到氯化鋅溶液和含錫渣料。氯化 鋅溶液可直接出售或制成氯化鋅固體出售，含錫渣料采用其他方式處理得到錫。采用鹽酸 法處理鋅錫合金粉的缺點是：鹽酸運輸及貯存時存在危險，且鹽酸溶液對設備有腐蝕性，產 生廢水量大。而采用氯化銨覆蓋熔融法處理鋅錫合金粉則金屬回收率僅為60~70%，其余金 屬在渣中或煙塵中，由于渣中含有氯離子后續處理困難，且熔化過程煙氣量較大。采用硫酸 浸出一電積的方法可以得到純度大于99%的鋅及含錫89%的海綿錫，金屬回收率高，電積廢 液可循環使用，但電積液中錫離子含量過高會造成燒板，所以存在過慮困難及廢水量大的 問題。
[0004] 雷廣孝在《廢舊噴金料再生利用的研宄》(再生資源研宄，1995年第4期)一文中指 出可以利用電阻爐、感應電爐或井式旋風油爐在常壓下還原熔煉含鉛噴金廢料，在1150°C 左右，金屬氧化物的還原率為80~85%。文獻處理的原料為含鉛噴金廢料，80年代后期鉛 對人體和環境的危害性引起了人們的廣泛重視，我國也在2006年頒布了《電子信息產品 污染控制管理辦法》，規定電子產品含鉛量需控制在0. 1%以下，目前市場上的基本為無鉛 噴金料。文獻方法是在常壓下進行還原熔煉，常壓還原需要較高的還原溫度，對設備要求 高。本發明是在真空下進行還原，在真空下可以降低金屬的還原溫度，減少設備對高溫的 要求；真空還原得到的產品純度高，粗錫產品含Zn〈0. 06wt. %、Sn>99. 5wt. %，粗鋅產品含 Sn〈0. 5wt. %、Zn>99wt. %。
【發明內容】
[0005] 針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明提供一種鋅錫合金粉真空還原分離 鋅和錫的方法。將鋅錫合金粉與還原劑、熔劑混合均勻后制粒、干燥，將干燥后鋅錫顆粒進 行分段真空還原分離，通過控制爐內真空度、溫度及蒸餾時間，使鋅錫合金在真空爐中還原 并蒸發達到鋅與錫分離的目的。通過真空還原蒸餾分離得到含Sn〈0. 5wt. %、Zn>99wt. %的 粗鋅，含Zn〈0. 06wt. %、Sn>99. 5wt. %的粗錫。本方法工藝簡單，處理流程短，有價金屬回收 快，冶煉過程環保，金屬直收率高。
[0006] 本發明通過以下技術方案實現：將鋅錫合金粉、還原劑和熔劑按比例加水混合均 勻后制成直徑為〇. 3~3cm的顆粒，使鋅錫顆粒干燥至含水量小于1%，然后將干燥后的鋅 錫合金顆粒放入真空爐內進行分段真空還原分離。控制一段蒸餾真空度1~50Pa，溫度 500~700°C，保溫時間1~2h，使鋅錫合金中的金屬鋅蒸發并冷凝收集。一段蒸餾結束后 繼續升溫至1000~1200°C，使物料進行還原熔煉，同時使還原反應得到的金屬鋅蒸發，金 屬錫通過熔煉后與渣分離，還原開始時真空度為40~200Pa，隨著還原反應的進行真空度 不斷提高，當真空度穩定在20Pa以下時保溫0. 5~3h，待保溫結束后，得到含Sn〈0. 5wt. %、 Zn>99wt. % 的粗鋅，含Zn〈0. 06wt. %、Sn>99. 5wt. % 的粗錫。
[0007] 本發明所述鋅錫合金粉中鋅和錫含量可以是任意比例的。
[0008] 所述還原劑的加入量按鋅錫合金粉中氧化物含氧量生成一氧化碳所需碳量的 1. 1~1. 3倍計算，所述熔劑的加入量為鋅錫合金粉質量的5~6%。
[0009] 本發明的原理是基于在真空狀態下鋅和錫的飽和蒸汽壓不同，純鋅和純錫呈純金 屬時在不同溫度下的飽和蒸氣壓（戶 zn和戶sn)如表1所示。從表中可看出在相同溫度下鋅 的飽和蒸汽壓是錫的1〇5~1〇 12倍。真空蒸餾時鋅易揮發出來冷凝得到金屬態鋅，蒸汽壓較 低的錫留在坩堝中，實現鋅錫分離，同時在真空條件下Sn0 2& ZnO的還原反應比常壓較易 進行，反應主要生成C0及Sn、Zn。為了得到的金屬與渣很好的分離，提高金屬的直收率，在 真空蒸餾之前添加還原劑和熔劑，使鋅錫合金粉還原為鋅錫合金的同時進行真空蒸餾分離 鋅錫，這樣可以得到粗鋅、粗錫及渣，其中還原劑與物料中的氧化物反應在真空條件下生成 的C0由真空泵抽走，熔劑殘留在渣中。
[0010] 表1純鋅和純錫的蒸汽壓（戶Zn和戶Sn)
【主權項】
1. 一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法，將鋅錫合金粉與還原劑、熔劑混合 均勻后制粒、干燥，將干燥后鋅錫顆粒進行分段真空還原分離，通過控制爐內真空度、溫度 及蒸餾時間，使鋅錫合金在真空爐中還原并蒸發達到鋅與錫分離，其特征在于具體步驟如 下：將鋅錫合金粉、還原劑和熔劑按比例加水混合均勻后制成直徑為0. 3~3cm的顆粒，使鋅 錫顆粒干燥至含水量小于1%，然后將干燥后的鋅錫合金顆粒放入真空爐內進行分段真空還 原分離，控制一段蒸餾真空度1~50Pa，溫度500~700°C，保溫時間1~2h，使鋅錫合金 中的金屬鋅蒸發并冷凝收集，一段蒸餾結束后繼續升溫至1000~1200°C，使物料進行還原 熔煉，同時使還原反應得到的金屬鋅蒸發，金屬錫通過熔煉后與渣分離，還原開始時真空度 為40~200Pa，隨著還原反應的進行真空度不斷提高，當真空度穩定在20Pa時保溫0. 5~ 3h，待保溫結束后，得到含Sn〈0. 5wt. %、Zn>99wt. % 的粗鋅，含Zn〈0. 06wt. %、Sn>99. 5wt. % 的 粗錫。
2. 根據權利要求I所述的一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法，其特征在于 具體步驟如下：將成分為含Zn21. 42wt. %、Sn71. 8wt. %的鋅錫合金粉與鋅錫合金粉中氧 化物生成一氧化碳所需碳量的I. 1倍的木炭、鋅錫合金粉質量的6%的硅酸鈉加水混合均勻 后制成直徑為0. 5~2cm的顆粒，在100°C下干燥至顆粒含水量小于1%，將干燥后鋅錫顆粒置 于真空爐中，控制一段蒸餾真空度10~20Pa、溫度650~700°C、保溫時間0. 5h，使鋅錫合金中 的金屬鋅蒸發并冷凝收集，一段保溫結束后繼續加熱至1150°C，使物料進行還原熔煉，同時 使還原反應得到的金屬鋅蒸發，還原恪煉時真空度為100~200Pa，當真空度穩定在20Pa時 保溫2. 5h，保溫結束自然冷卻后得到揮發物粗鋅，殘留物粗錫及渣。
3. 根據權利要求1所述的一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法，其特征在于 具體步驟如下：將成分為含Zn43.0wt. %、Sn50. 3wt. %的鋅錫合金粉與與鋅錫合金粉中 氧化物生成一氧化碳所需碳量的1. 3倍的煤粉、鋅錫合金粉質量5%的硅酸鈉加水混合均勻 后制成直徑為l~3cm的顆粒，在120°C下干燥至顆粒含水量小于1%，將干燥后鋅錫顆粒置于 真空爐中，控制一段蒸餾真空度l~15Pa、溫度500~600°C、保溫時間lh，使鋅錫合金中的金 屬鋅蒸發并冷凝收集，一段保溫結束后繼續加熱至IKKTC，使物料進行還原熔煉，同時使還 原反應得到的金屬鋅蒸發，還原熔煉時真空度為50~lOOPa，當真空度穩定在20Pa時保溫 0. 5h，保溫結束自然冷卻后得到揮發物粗鋅，殘留物粗錫及渣。
4. 根據權利要求1所述的一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法，其特征在于 具體步驟如下：將成分為含Zn86. 3wt. %、Sn7. 2wt. %的鋅錫合金粉與與鋅錫合金粉中氧 化物生成一氧化碳所需碳量的1. 2倍的碳粉、原料質量5%的硅酸鈉加水混合均勻后制成直 徑為0. 3~3cm的顆粒，在100~120°C下干燥至顆粒含水量小于1%，將干燥后鋅錫顆粒置于真 空爐中，控制一段蒸餾真空度20~40Pa、溫度600~650°C、保溫時間0. 5h，使鋅錫合金中的金 屬鋅蒸發并冷凝收集，一段保溫結束后繼續加熱至l〇50°C，使物料進行還原熔煉，同時使還 原反應得到的金屬鋅蒸發，還原熔煉時真空度為80~150Pa，當真空度穩定在20Pa時保溫 lh，保溫結束自然冷卻后得到揮發物粗鋅，殘留物粗錫及渣。
【專利摘要】本發明涉及一種鋅錫合金粉真空還原分離鋅和錫的方法。將鋅錫合金粉與還原劑、熔劑混合均勻后制粒、干燥，將干燥后鋅錫顆粒進行分段真空還原分離，通過控制爐內真空度、溫度及蒸餾時間，使鋅錫合金在真空爐中還原并蒸發達到鋅與錫分離的目的。鋅錫合金粉通過真空分段蒸餾可得到較高純度的金屬態粗鋅合金（Zn>99wt.% 、Sn<0.5wt.%）和粗錫合金（Sn>99.5wt.%、Zn<0.06wt.%），使產品質量大為提高，增加了產品的附加值，利用所得的粗鋅合金和粗錫合金繼續精煉可減少精煉成本,金屬直收率高。
【IPC分類】C22B19-30, C22B19-04, C22B5-16, C22B25-06
【公開號】CN104818384
【申請號】CN201510225730
【發明人】陳巍, 戴衛平, 李紅, 陳浩, 楊堃, 簡愛華, 曹勁松, 速斌, 楊斌, 黎文霖, 湯文通, 熊恒
【申請人】昆明鼎邦科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月6日