随着原生有色金属矿产的日渐枯竭和废旧有色金属资源日益增加,充分有效地对废旧资源进行回收再利用己刻不容缓,而焊料、电子器件等的无铅化大大加深原有铅合金的除铅力度。在有色金属冶金行业中,占地小、操作简单、对环境友好的真空蒸馏工艺一直以来都具有鲜明的特点和强劲的生命力。本文对有色冶金领域几种常见的铅基合金(铅锡二元合金、铅锡锑三元合金和铅基多元合金)进行真空蒸馏分离、提纯的研究,并对铅锡二元合金、铅锡锑三元合金真空蒸馏分离提纯进行工业研发。计算合金的热力学性质对于判断合金真空蒸馏分离程度起到关键作用,但由于高温实验的复杂性,目前很多合金体系的热力学性质尚无实验数据可以参考,难以满足科研工作者的需要。分子动力学方法是对材料的各种性质进行微观原子尺度的计算机模拟,目前主要应用在材料学和量子化学领域,在冶金行业应用较少,而对合金的热力学性质的研究则未见报道。本文结合真空蒸馏自身特点和分子动力学方法的优势,采用分子动力学方法对若干Pb-X二元合金的热力学性质进行模拟,计算二元合金体系不同温度下的生成焓、生成自由能、过剩自由能等热力学性质,对分子动力学方法模拟合金真空蒸馏过程进行探索性研究。采用分子相互作用体积模型计算铅基合金活度系数并与实验值进行对比,对计算精度较高的Pb-Sn、Pb-Sb和Sb-Sn合金800-1300℃下的活度系数进行预测,为合金真空蒸馏分离热力学和动力学计算提供必要的参考数据。进而对若干铅基合金真空蒸馏进行热力学和动力学分析,计算合金中各组分的纯物质饱和蒸气压、合金的分离系数,绘制合金的气液相平衡成分图,以判断合金真空蒸馏分离的可行性和分离程度。对全成分范围内铅锡二元合金进行系统的小型、扩大和工业实验研究。工业实验中,对成分为Sn 22%-Pb 78%的高铅物料,选用的实验条件为蒸馏温度950℃,蒸馏时间为50min,真空度0.5Pa,日处理10吨,得到纯度在99.5%以上的粗铅和含铅量在8%左右的粗锡；对于成分为Sn 86%-Pb 12%的高锡物料,选用的实验条件为蒸馏时间为70min,真空度0.5Pa,日处理8吨,分别在1100℃和1200℃进行两次蒸馏,最后得到铅含量在0.01%以下的精锡。研究过程中,对真空炉内部冷凝结构进行改进,顺利实现铅锡合金真空蒸馏深度脱铅的工业实验研究,生产能耗降低20%左右；对真空炉出料系统进行改进,延长设备运转周期和易耗零部件的使用寿命；扩大真空炉对铅锡二元合金的处理范围,使其适合处理全成分范围的铅锡二元合金；提高设备处理能力,达到日处理10吨的水平；加深合金的分离程度,将锡中铅含量去除至0.01%以下；设计全成分范围铅锡合金真空蒸馏处理工艺流程,并推广应用到美国ECS金属精炼公司、确信爱法金属(深圳)有限公司和云南锡业集团(控股)有限公司等国内外多家大型炼锡企业,均取得较好的经济效益。对两种不同成分的铅锡锑三元合金分别进行小型和工业实验研究,并针对两种合金各自的特点,分别设计两种不同形式的工业实验设备,有效地解决高温锑液对不锈钢管的腐蚀问题。对于成分为Sn26％-Pb66％-Sb6％的三元合金,研制连续真空蒸馏设备,实验条件为蒸馏温度1150℃：,蒸馏时间50min,真空度0.5Pa,日处理能力10吨；对于成分为Sn81%-Pb10%-Sb6%的合金,设计半连续真空蒸馏设备,实验条件为蒸馏温度1200℃,蒸馏时间40min,真空度0.5Pa,日处理能力5吨；两种物料经真空蒸馏后得到锡中铅锑含量均在1%左右,满足后续加铝除锑精炼工艺的要求。对成分为Au259g/t-Ag3.11％-Cu1.69％-Pb47.48％-Bi5.84％-Sb27％-Sn8.35%-As2.8.%的铅基多元合金进行系统的小型、扩大和重现性实验研究,得到较好的实验结果,其中的贵金属金、银富集5-6倍,残留物中铅、铋的去除率达99%以上。实验结果证明采用真空蒸馏工艺对铅基多元合金进行分离,可以将贵金属金、银、铜与其它有价金属铅、锑、铋分开,减少贵金属在其它有价金属回收过程中的损失,降低回收成本并提高后期工序的回收效率。