錫精煉過(guò)程富集銀生產(chǎn)錫銀合金新方法及生產(chǎn)實(shí)踐

劉慶東， 陳 云， 丁 劍

(云南錫業(yè)股份有限公司， 云南 個(gè)舊 661000)

銀屬于貴金屬，價(jià)值高，但銀在錫精礦中含量非常低，一般都不化驗(yàn)，還原熔煉時(shí)銀進(jìn)入粗錫中，錫精煉過(guò)程中銀在連續(xù)結(jié)晶除鉛鉍時(shí)富集進(jìn)入粗焊錫[1]，一般粗焊錫銀含量0.1%左右。按照傳統(tǒng)工藝[2]，粗焊錫經(jīng)電解處理，銀進(jìn)一步富集進(jìn)入陽(yáng)極泥，一般陽(yáng)極泥銀含量1%左右，經(jīng)鹽酸浸出-置換水解工藝處理可以產(chǎn)出海綿銀，進(jìn)一步處理可生產(chǎn)銀錠，按照傳統(tǒng)的錫冶煉工藝流程，銀僅此一條開(kāi)路。

由于焊錫陽(yáng)極泥中銀含量低，采用傳統(tǒng)工藝鹽酸浸出-置換水解過(guò)程成本高，因此各大錫冶煉廠都不再采用此法處理焊錫陽(yáng)極泥。文獻(xiàn)[3]對(duì)采用鋅富集錫銀合金中的銀進(jìn)行了研究，但發(fā)現(xiàn)鋅僅對(duì)銀錫合金中的銀有富集效果，加鋅后銀以銀鋅化合物的形式偏析富集，目前僅停留在實(shí)驗(yàn)階段。文獻(xiàn)[4]通過(guò)研究含銀粗鉍真空蒸餾，發(fā)現(xiàn)含銀1.63%的粗鉍一次真空蒸餾，揮發(fā)物中銀含量為0.006 8%～0.017%，而殘留物中銀含量可達(dá)45%～60%。

隨著全社會(huì)對(duì)環(huán)保和健康認(rèn)識(shí)的提高，錫鉛焊料市場(chǎng)不斷萎縮，無(wú)鉛焊料大量出現(xiàn)，Sn-Ag、Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊料雖然熔點(diǎn)比錫鉛焊料高30 ℃左右[6]，但其具有機(jī)械性能好，抗張強(qiáng)度高，抗熱疲勞性能好，連續(xù)印刷性好，可獲得與錫鉛焊料同樣的焊點(diǎn)機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)，因此生產(chǎn)Sn-Ag、Sn-Ag-Cu合金具有較好前景。

筆者根據(jù)銀在連續(xù)結(jié)晶除鉛鉍時(shí)隨鉛鉍富集進(jìn)入粗焊錫，以及在真空蒸餾時(shí)銀、錫與鉛、鉍的蒸氣壓差別大[5]，銀、錫不易揮發(fā)，鉛、鉍易揮發(fā)的特點(diǎn)，提出錫銀合金生產(chǎn)的新方法：將連續(xù)結(jié)晶和真空蒸餾技術(shù)進(jìn)行組合，連續(xù)結(jié)晶富集銀，真空蒸餾揮發(fā)鉛、鉍，從而生產(chǎn)錫銀合金。此工藝在云南錫業(yè)股份有限公司進(jìn)行了試驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐。

1 原料

錫精煉過(guò)程中，銀在連續(xù)結(jié)晶除鉛鉍時(shí)富集進(jìn)入粗焊錫，銀含量0.1%左右，粗焊錫一般成分含量見(jiàn)表1。

表1 粗焊錫一般成分含量 %

從表1可以看出，粗焊錫中主要含錫、鉛、鉍、銅、銀，其他元素含量都非常低，鉛、鉍蒸氣壓高，真空蒸餾時(shí)易揮發(fā)分離，銅加硫可以除去，因此以粗焊錫為原料生產(chǎn)錫銀合金較為合適。

2 生產(chǎn)流程

以粗焊錫為原料生產(chǎn)錫銀合金，首先將粗焊錫進(jìn)行真空蒸餾，脫除其中大部分的鉛、鉍，產(chǎn)出的真空錫再次真空蒸餾就可以產(chǎn)出錫銀銅合金；也可以將真空錫利用結(jié)晶機(jī)處理，進(jìn)一步富集銀，產(chǎn)出高銀粗焊錫后兩次真空蒸餾生產(chǎn)含銀更高的錫銀銅合金。因此有真空爐生產(chǎn)和真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金兩個(gè)流程，分別見(jiàn)圖1，圖2。上述兩個(gè)流程生產(chǎn)的錫銀銅合金，既可以直接銷(xiāo)售，也可以加硫除銅后生成錫銀合金銷(xiāo)售。

圖1 真空爐生產(chǎn)錫銀合金流程圖

圖1的真空爐生產(chǎn)錫銀合金流程短，生產(chǎn)過(guò)程容易組織，但產(chǎn)品銀含量偏低；圖2的真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)流程長(zhǎng)，產(chǎn)品率低，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存料難度更大，但產(chǎn)品銀含量高。

圖2 真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金流程圖

3 真空爐生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐

3.1 原料

由于采用真空爐生產(chǎn)錫銀合金時(shí)銀的富集效率不高，因此必須將普通粗焊錫在結(jié)晶機(jī)和真空爐之間進(jìn)行反復(fù)循環(huán)處理，以得到高銀粗焊錫，否則生產(chǎn)出的錫銀合金銀含量太低，難以銷(xiāo)售。

本次真空爐錫銀合金生產(chǎn)實(shí)踐投入原料為8批高銀粗焊錫，重量162.91 t，成分見(jiàn)表2。

表2 真空爐生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐原料重量和成分

注：“累計(jì)”欄各元素含量為加權(quán)平均結(jié)果。

3.2 控制參數(shù)

真空爐生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐控制參數(shù)見(jiàn)表3。

3.3 投入與產(chǎn)出情況

按照?qǐng)D1流程和表3控制參數(shù)，用一臺(tái)真空爐開(kāi)展錫銀合金生產(chǎn)實(shí)踐，產(chǎn)出的真空錫投入澆鑄鍋進(jìn)行處理，根據(jù)市場(chǎng)需求產(chǎn)Sn-Ag-Cu合金一批，重量33.117 t，其余兩批加硫除銅后產(chǎn)成Sn-Ag合金，兩批重量合計(jì)64.274 t，三批合金合計(jì)重97.391 t，含銀200.028 kg，真空鉛外售，另外還產(chǎn)出銅渣2.28 t。本次錫銀合金生產(chǎn)實(shí)踐投入產(chǎn)出詳細(xì)情況見(jiàn)表4。

表3 真空爐生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐控制參數(shù)

表4 真空爐生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐投入產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)表

4 真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐

4.1 原料

本次真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐投

入原料為39批普通粗焊錫，重量887.736 t，成分見(jiàn)表5。

4.2 控制參數(shù)

真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐控制參數(shù)見(jiàn)表6。

表5 真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐原料重量和成分

注：加權(quán)平均成分。

表6 真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐控制參數(shù)

4.3 投入與產(chǎn)出情況

按照?qǐng)D2流程和表6控制參數(shù)，用兩臺(tái)真空爐和一臺(tái)電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)開(kāi)展錫銀合金生產(chǎn)實(shí)踐，產(chǎn)出的精錫直接熔化澆鑄成錫錠產(chǎn)品，產(chǎn)出的真空錫投入澆鑄鍋處理產(chǎn)出Sn-Ag-Cu合金兩批，合計(jì)重量51.676 t，含銀405.136 kg，真空鉛外售，另外還產(chǎn)出脫雜渣12.81 t。本次錫銀合金生產(chǎn)實(shí)踐投入產(chǎn)出情況見(jiàn)表7。

5 經(jīng)濟(jì)效益

合金中銀計(jì)價(jià)系數(shù)可達(dá)90%，而按照傳統(tǒng)工藝，將銀富集在焊錫電解陽(yáng)極泥中銷(xiāo)售，銀計(jì)價(jià)系數(shù)約55%，如果陽(yáng)極泥銀繼續(xù)處理產(chǎn)出海綿銀甚至銀錠產(chǎn)品，作業(yè)成本更高，經(jīng)濟(jì)效益更差。五批合金共含銀605.164 kg，按銀4元/g計(jì)算，本次生產(chǎn)實(shí)踐與傳統(tǒng)工藝之間銀價(jià)差達(dá)2 420 656元。

表7 真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金實(shí)踐投入產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)表

按照錫火法精煉普通流程，粗焊錫只經(jīng)過(guò)一次真空蒸餾，產(chǎn)出的真空錫直接投入結(jié)晶機(jī)處理。因此本次生產(chǎn)實(shí)踐中粗焊錫只需多發(fā)生一次真空蒸餾作業(yè)成本98 057元，從銀價(jià)差中扣減掉，本次生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)濟(jì)效益2 322 599元。

6 結(jié)論

本文通過(guò)研究銀在錫精煉過(guò)程富集特點(diǎn)，提出錫銀合金生產(chǎn)新方法，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證完全可行，成功生產(chǎn)出了滿(mǎn)足銷(xiāo)售的錫銀合金，此技術(shù)改變了傳統(tǒng)利用純銀、純錫配比生產(chǎn)錫銀合金的技術(shù)路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了在錫精煉過(guò)程中富集銀生產(chǎn)錫銀合金，填補(bǔ)了此方面技術(shù)研究的空白。

真空爐生產(chǎn)錫銀合金備料時(shí)間、生產(chǎn)周期短，見(jiàn)效快，但產(chǎn)出的錫銀合金銀含量較低，銷(xiāo)售難度稍大，真空爐-結(jié)晶機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)錫銀合金雖然備料時(shí)間、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，但產(chǎn)出的錫銀合金銀含量高，更易于銷(xiāo)售。

本文介紹的兩種錫銀合金生產(chǎn)方法，工藝簡(jiǎn)單，銀富集率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且不需新增設(shè)備，利用錫火法精煉設(shè)備本身就可以進(jìn)行生產(chǎn)，為錫冶煉過(guò)程中的銀開(kāi)辟了新的出路，較好地解決了當(dāng)前錫冶煉過(guò)程銀回收困難、成本高的問(wèn)題。