硫化亚锡真空高温下的行为规律及硫渣真空蒸馏的实验研究

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锡是国民经济建设中不可或缺的重要金属材料。在锡原生矿资源日益匮乏的今天,更优化的回收含锡渣中的金属锡尤为重要。本文首先对金属锡资源以及含锡渣处理现状等方面做了综合评述,其次对硫化亚锡和硫渣在真空条件下的热力学性质及其行为规律进行了理论计算与分析,最后对硫化亚锡和硫渣做了真空蒸馏的实验探究,并对硫化亚锡的真空升华速率做了计算,对硫渣真空蒸馏的产物进行了分析并对硫化亚锡及硫渣真空蒸馏的影响因素进行了讨论。对硫化亚锡和含锡渣中其它几种常见金属硫化物的饱和蒸汽压做了计算比较,饱和蒸汽压的大小依次为Sb2S3>SnS> Bi2S3> PbS> Cu2S> FeS。真空高温实验中,硫化亚锡在890K左右时,已经开始升华。对硫化亚锡真空蒸馏所收集到的冷凝物进行XRD检测,物相分析结果表明冷凝物主要物相为SnS。在不同的真空蒸馏温度下,分别计算硫化亚锡的挥发速率,对所得结果进行线性回归处理,得到硫化亚锡真空高温条件下升华速率(v)与蒸馏温度(T)的关系式:Log v=硫渣XRD物相分析的结果表明硫渣中主要物质为金属锡和硫化亚铜。硫渣真空蒸馏的热力学计算表明,在体系压强10Pa,蒸馏温度1123K时,Sn和Cu2S反应的吉布斯自由能为—16508.9J,该反应可以发生,生成物质为Cu与SnS。这与实验结果一致。在炉内压强10Pa,蒸馏温度1123K,保温时间10min实验条件下,对实验所得坩埚内的残留物进行XRD分析及化学分析,结果表明:残留物中主要物相为Sn、Cu6.26Sn5(η相)、Cu3Sn(ε相),Sn质量分数均值为56.34%,Cu质量分数均值为30.67%,残留物中Cu百分含量相对于原料中的Cu富集了将近一倍。对冷凝器上收集到的挥发物进行X射线衍射及EDS能谱分析,表明其主要物质为SnS。
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