锡基合金熔析凝析过程中元素迁移规律的研究
发布时间：2020-12-27 12:25
目前,熔析凝析法是处理粗锡、锡铅、锡铅铋等合金实现组元分离和提纯最有效的手段之一,具有处理量大、操作简单、金属回收率高、作业成本低等优点,但对其探究尚缺乏深入。因此,本文主要围绕锡基合金熔析凝析过程中元素迁移规律及其热物理性质开展研究工作。实验研究了金属锡基合金熔析凝析过程,探究温度场、熔析凝析次数等因素对元素组元在液相和凝固相中分布影响规律,获得了Pb、Sb、Bi、Cu、Ag在金属锡熔体中的迁移规律和相互作用;实验研究锡基二元合金的热物理性质随温度、组分变化的差异性,获得了锡基二元合金粘度和表面张力对熔析凝析过程元素迁移规律的影响。得到主要结论如下:（1）锡基二元合金静置实验结果表明,Pb、Bi的迁移方向为高温端到低温端,Sb、Cu、Ag的迁移方向为低温端到高温端。随着Pb、Bi、Sb、Cu、Ag含量的增加,Pb、Bi、Sb、Cu、Ag的迁移总量略有下降,降低了以上元素在锡中的迁移率。在锡基多元合金静置结晶实验中,Sb、Bi、Ag对Pb元素的迁移没有影响,但Pb的存在却减慢了Ag的迁移,Pb和Bi影响了Sb的迁移,且Bi是主要因素。在锡基二元合金连续结晶实验中,Pb、Sb、Cu、Ag...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全球及Figure1.1ConsumptionStructur
昆明理工大学硕士学位论文10加铝除砷、锑；加硫除铜；结晶分离除铅、铋；真空蒸馏除铅、铋。传统火法炼锡流程如图1.3所示[7]。图1.3传统火法精炼流程Figure1.3Traditionalfirerefiningprocess1.熔析、凝析法除铁砷熔析法、凝析法除铁、砷等杂质的是利用铁、砷等杂质在液态锡中的溶解度随温度变化而改变，并且它们能与锡结合，生成高熔点的金属间化合物，采用加木屑的方法促使晶体悬浮物与液体锡达到分离。熔析法是将含铁、砷高的固体粗锡加热到锡的熔点以上，锡熔化为液体，高熔点金属化合物仍保持固体状态，使固体从液体中分离出来以除去铁、砷。凝析法是将含铁、砷较低的已熔成液体的粗锡降温，由于溶解度降低，铁、砷及其化合物结晶为固体析出，分离出固体后，得到较纯的液体锡，达到锡与铁、砷分离的目的。2.离心机除铁、砷离心机过滤脱除粗锡中的铁、砷等杂质是以凝析法为基础以Fe-Sn，Fe-As，Sn-As相图为依据。其过程的实质是，将液态粗锡冷却到不同温度，或控制在某一特定的温度范围内，使杂质达到过饱和状态呈固体化合物以浮渣形式析出。3.加硫除铜加硫除铜是基于硫和铜的亲和力大于硫和锡的亲和力，元素硫加入锡液后，熔于锡液中，在强烈搅拌下，锡液中的铜与硫充分结合生成稳定的高熔点硫化亚
第二章理论基础19第二章理论基础2.1锡基二元合金相图分析相图是表示合金体系中合金的状态与成分、温度、压力之间的图解。利用相图可研究三个参量变化时，合金存在哪些相、相的成分和相对量以及可能发生的相变。因此，相图也可称为状态图或平衡图[75]。而粗金属的熔析凝析过程就是以相图为基础的，合金中的成分一般是不可控的，但可通过控制温度进而控制合金中的成分。2.1.1Sn-Pb二元合金相图Sn-Pb二元合金的相图是指导熔析凝析提纯金属锡的重要依据，如图2.1（a）所示。从图2.1（a）可以看出，在富锡端，对于任一成分的锡铅二元合金，当温度高于或等于232℃（锡熔点）时，合金处于均匀的液态，当温度低于232℃时，体系中则会有β锡（含铅1.3%）析出。图中在共晶点（183℃）处，共晶体的锡含量为73.9%，此时共晶体的铅含量达到最大值。（a）（b）图2.1Sn-Pb合金二元相图Fig.2.1BinaryphasediagramofSn-Pballoy图2.1（b）为Sn-Pb二元合金相图的右侧部分。在图2.1（b）中，液相线和固相线可近似看做两条直线，在理想情况下，晶体中的含铅量X、液体中的含铅量Y与平衡温度T有如下对应关系：
【参考文献】：
期刊论文
[1]液态合金表面张力的理论计算的研究进展[J]. 唐义洲,黄灿,黄福祥,涂坚,吴保安,唐会毅,罗维凡. 功能材料. 2018(06)
[2]中国锡矿床时空分布特征与潜力评价[J]. 夏庆霖,汪新庆,常力恒,刘壮壮,甘雪婷. 地学前缘. 2018(03)
[3]高温金属熔体黏度突变探索[J]. 商继祥,赵云波,胡丽娜. 物理学报. 2018(10)
[4]未来10年我国锡资源需求预测[J]. 王京,周园园,李梓博,唐萍芝. 中国国土资源经济. 2018(01)
[5]凝胶推进剂粘度振动法测量技术研究[J]. 刘阳,窦双庆,王宏亮,张惠君,李林永. 火箭推进. 2017(05)
[6]双毛细管式碳氢化合物黏度测量方法研究[J]. 杨竹强,冯松,潘辉,毕勤成,刘朝晖. 西安交通大学学报. 2015(07)
[7]废锡回收再生炙手可热 循环利用前景大有可为[J]. 朱则刚. 广西节能. 2014(04)
[8]全球锡矿资源开发利用现状及思考[J]. 张福良,殷腾飞,周楠. 现代矿业. 2014(02)
[9]二氧化锡薄膜:制备及在室温下气敏性质(英文)[J]. 郝沛沛,陈长龙,魏玉玲,穆晓慧. 无机化学学报. 2014(02)
[10]毛细管法测量表面张力系数测量精度的提高[J]. 秦颖,张瑞斌,王茂仁. 实验科学与技术. 2013(05)
博士论文
[1]复杂锡合金真空蒸馏分离提纯的研究[D]. 李一夫.昆明理工大学 2015
[2]若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究[D]. 贾国斌.昆明理工大学 2010
[3]锡阳极泥制取纯（NH4）2SnCl6、Sb4O5Cl2及纳米ATO的新工艺和理论研究[D]. 杨建广.中南大学 2005
硕士论文
[1]高温熔体粘度测量系统设计与实现[D]. 朱萍.山东大学 2017
[2]基于旋转法粘度测量系统的研究[D]. 马力.大连海事大学 2016
[3]铝基、镁基合金熔体热物理性质测定及应用研究[D]. 修玮玮.东北大学 2013
[4]熔盐电解精炼制备高纯钛的工艺研究[D]. 周志辉.中南大学 2011
[5]KNO3-NaNO2系熔盐的物理化学性质研究[D]. 章凯羽.东北大学 2008
[6]高温液态金属粘度仪的研究与设计[D]. 时迎亮.山东大学 2007
[7]印度尼西亚BBIM公司锡冶炼工程技术方案设计[D]. 陈文勇.湖南大学 2006
[8]基于图像处理的熔体界面性质分析系统的研究与实现[D]. 赵瑶池.中南大学 2005
[9]广西大厂锡石多金属硫化矿尾矿的综合利用研究[D]. 刘进.昆明理工大学 2003
本文编号：2941729
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全球及Figure1.1ConsumptionStructur
昆明理工大学硕士学位论文10加铝除砷、锑；加硫除铜；结晶分离除铅、铋；真空蒸馏除铅、铋。传统火法炼锡流程如图1.3所示[7]。图1.3传统火法精炼流程Figure1.3Traditionalfirerefiningprocess1.熔析、凝析法除铁砷熔析法、凝析法除铁、砷等杂质的是利用铁、砷等杂质在液态锡中的溶解度随温度变化而改变，并且它们能与锡结合，生成高熔点的金属间化合物，采用加木屑的方法促使晶体悬浮物与液体锡达到分离。熔析法是将含铁、砷高的固体粗锡加热到锡的熔点以上，锡熔化为液体，高熔点金属化合物仍保持固体状态，使固体从液体中分离出来以除去铁、砷。凝析法是将含铁、砷较低的已熔成液体的粗锡降温，由于溶解度降低，铁、砷及其化合物结晶为固体析出，分离出固体后，得到较纯的液体锡，达到锡与铁、砷分离的目的。2.离心机除铁、砷离心机过滤脱除粗锡中的铁、砷等杂质是以凝析法为基础以Fe-Sn，Fe-As，Sn-As相图为依据。其过程的实质是，将液态粗锡冷却到不同温度，或控制在某一特定的温度范围内，使杂质达到过饱和状态呈固体化合物以浮渣形式析出。3.加硫除铜加硫除铜是基于硫和铜的亲和力大于硫和锡的亲和力，元素硫加入锡液后，熔于锡液中，在强烈搅拌下，锡液中的铜与硫充分结合生成稳定的高熔点硫化亚
第二章理论基础19第二章理论基础2.1锡基二元合金相图分析相图是表示合金体系中合金的状态与成分、温度、压力之间的图解。利用相图可研究三个参量变化时，合金存在哪些相、相的成分和相对量以及可能发生的相变。因此，相图也可称为状态图或平衡图[75]。而粗金属的熔析凝析过程就是以相图为基础的，合金中的成分一般是不可控的，但可通过控制温度进而控制合金中的成分。2.1.1Sn-Pb二元合金相图Sn-Pb二元合金的相图是指导熔析凝析提纯金属锡的重要依据，如图2.1（a）所示。从图2.1（a）可以看出，在富锡端，对于任一成分的锡铅二元合金，当温度高于或等于232℃（锡熔点）时，合金处于均匀的液态，当温度低于232℃时，体系中则会有β锡（含铅1.3%）析出。图中在共晶点（183℃）处，共晶体的锡含量为73.9%，此时共晶体的铅含量达到最大值。（a）（b）图2.1Sn-Pb合金二元相图Fig.2.1BinaryphasediagramofSn-Pballoy图2.1（b）为Sn-Pb二元合金相图的右侧部分。在图2.1（b）中，液相线和固相线可近似看做两条直线，在理想情况下，晶体中的含铅量X、液体中的含铅量Y与平衡温度T有如下对应关系：
【参考文献】：
期刊论文
[1]液态合金表面张力的理论计算的研究进展[J]. 唐义洲,黄灿,黄福祥,涂坚,吴保安,唐会毅,罗维凡. 功能材料. 2018(06)
[2]中国锡矿床时空分布特征与潜力评价[J]. 夏庆霖,汪新庆,常力恒,刘壮壮,甘雪婷. 地学前缘. 2018(03)
[3]高温金属熔体黏度突变探索[J]. 商继祥,赵云波,胡丽娜. 物理学报. 2018(10)
[4]未来10年我国锡资源需求预测[J]. 王京,周园园,李梓博,唐萍芝. 中国国土资源经济. 2018(01)
[5]凝胶推进剂粘度振动法测量技术研究[J]. 刘阳,窦双庆,王宏亮,张惠君,李林永. 火箭推进. 2017(05)
[6]双毛细管式碳氢化合物黏度测量方法研究[J]. 杨竹强,冯松,潘辉,毕勤成,刘朝晖. 西安交通大学学报. 2015(07)
[7]废锡回收再生炙手可热 循环利用前景大有可为[J]. 朱则刚. 广西节能. 2014(04)
[8]全球锡矿资源开发利用现状及思考[J]. 张福良,殷腾飞,周楠. 现代矿业. 2014(02)
[9]二氧化锡薄膜:制备及在室温下气敏性质(英文)[J]. 郝沛沛,陈长龙,魏玉玲,穆晓慧. 无机化学学报. 2014(02)
[10]毛细管法测量表面张力系数测量精度的提高[J]. 秦颖,张瑞斌,王茂仁. 实验科学与技术. 2013(05)
博士论文
[1]复杂锡合金真空蒸馏分离提纯的研究[D]. 李一夫.昆明理工大学 2015
[2]若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究[D]. 贾国斌.昆明理工大学 2010
[3]锡阳极泥制取纯（NH4）2SnCl6、Sb4O5Cl2及纳米ATO的新工艺和理论研究[D]. 杨建广.中南大学 2005
硕士论文
[1]高温熔体粘度测量系统设计与实现[D]. 朱萍.山东大学 2017
[2]基于旋转法粘度测量系统的研究[D]. 马力.大连海事大学 2016
[3]铝基、镁基合金熔体热物理性质测定及应用研究[D]. 修玮玮.东北大学 2013
[4]熔盐电解精炼制备高纯钛的工艺研究[D]. 周志辉.中南大学 2011
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[6]高温液态金属粘度仪的研究与设计[D]. 时迎亮.山东大学 2007
[7]印度尼西亚BBIM公司锡冶炼工程技术方案设计[D]. 陈文勇.湖南大学 2006
[8]基于图像处理的熔体界面性质分析系统的研究与实现[D]. 赵瑶池.中南大学 2005
[9]广西大厂锡石多金属硫化矿尾矿的综合利用研究[D]. 刘进.昆明理工大学 2003
本文编号：2941729
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