真空冶金在处理稀散金属的应用

分类：化工论文发表 时间：2019-12-27 15:21 关注：(1)

　　稀散金属铟、硒、碲是重要的战略资源，在现代高新技术产业和国防装备制造业等领域发挥着不可替代的关键作用。我国是稀散金属生产大国，是推动世界稀散金属产业技术进步的重要力量。真空冶金是稀散金属的清洁生产的重要途径。

　　关键词：稀散金属;真空冶金;清洁生产

　　1概述

　　稀散金属铟、硒、碲，是当代高新技术的支撑材料[1]。其广泛应用于半导体芯片、光纤、平板显示屏、太阳能电池、半导体照明、红外器件等民用和军工领域，是我国和美欧日等国的战略物资[2]。我国是稀散金属资源大国，其中铟、碲的储量居世界第一，我国稀散金属总产量占世界的60%~70%。我国稀散金属工业已经成为助推产业转型升级的重要基础和支撑全球稀散金属产业增长的主导因素，也是推动世界稀散金属产业技术进步的重要力量。真空冶金是在低于大气压力(“稀薄气体”)的密闭体系下进行冶金工作。能够明显地改善冶金热力学和冶金动力学条件[3]。真空冶金作为一种先进的清洁冶金技术，有着广泛的应用前景，可用于处理成分复杂的冶金原料，分离、提取、提纯金属以及二次资源综合回收利用，有色金属传统冶金过程的改造。

　　2真空冶金在处理稀散金属中的应用

　　2.1铟

　　2.1.1粗铟真空精炼昆明理工大学真空冶金国家工程实验室，提出粗铟两步真空精炼工艺并进行了产业化应用研究。在低温低压条件下进行第一次真空精炼，此时Cd、Zn、Tl、Pb挥发进入气相，In、Sn残留在液相;一次真空精炼得到的粗铟在高温低压的条件下进行第二次真空精炼，此时In挥发进入气相、Sn残留在液相。经过两步真空精炼脱除粗铟中的Cd、Zn、Tl、Pb及Sn，铟纯度达到99%以上，其中Zn、Cd、Tl含量<5ppm，Pb≤200ppm，Sn≤1000ppm。粗铟真空精炼法具有流程短、金属回收率高、能耗低等优势，已成功推广到云南、内蒙古等省区多家精铟生产企业。2.1.2真空热还原法处理ITO废靶材先将ITO靶材(In2O3：90%，SnO2：10%)粉碎，与还原剂混合，加入造渣剂，在真空高温条件下进行还原，得到铟锡合金，铟锡合金再经真空蒸馏，可获得粗铟(In>99.5%;Sn<0.5%)和粗锡(In<0.37%;Sn>99.5%)，工艺流程如图1所示。2.2硒真空蒸馏提纯粗硒：2005年昆明理工大学真空冶金及材料研究所成功开发了“真空提取硒技术”建成了年产150t纯硒生产线。2017年真空冶金国家工程实验室开发了铜冶炼硒渣“密闭熔炼-真空蒸馏”工艺处理硒渣工艺，将含水30%，硒含量大于70%的硒渣通过密闭熔炼干燥硒渣获得高温硒熔体，再将粗硒熔体进行蒸空蒸馏获得纯度大于98%的纯硒产品以及富金银渣。建成年产硒(纯度>98%)300t的生产线，硒直收率大于96%、回收率大于97%，Au回收率大于99%，银回收率大于99%。2.3碲2.3.1真空蒸馏处理铜碲渣某些厂家采用铜粉置换法回收铜阳极泥中的碲，得到铜碲渣，主要物相为Cu2Te，(Cu30%~40%，Te15%~30%)。如图3所示，昆明理工大学真空冶金国家工程实验室将含铜40%含碲19%的铜碲渣进行真空处理，于气相得到含铜小于15%，含碲大于57%的富碲渣。于残留物中得到铜含量大于90%，碲含量小于5%的粗铜。2.3.2粗碲真空蒸馏提纯采用云南某铜厂电解产出的碲含量为99%的粗碲为原料，根据粗碲中杂质元素种类及其赋存状态的特点，设计了粗碲两步真空蒸馏提纯实验。第一步低温真空蒸馏除去硒、硫、汞等饱和蒸气压高的元素，第二步高温真空蒸馏将碲挥发，而铜、金、银等饱和蒸气压低的元素不挥发，可将99%的粗碲提纯至99.995%。

　　3展望

　　我国是稀散金属的生产和使用大国，对国际市场具有举足轻重的影响。但多年来的无序发展造成的产品单一、金属利用率低、环境污染重的弊端，在某种程度上已经成为了我国稀散金属产业发展的制约因素。如何保障我国稀散金属产业的可持续发展，更好发挥稀有金属作用，面对未来提出一些建议，供读者思考。(1)加强绿色技术开发，创建稀散金属清洁生产新局面;(2)积极开拓国外资源;(3)以稀散金属关键、共性技术和工程技术转化为主要研究内容，开展了低品位稀散金属及二次资源综合回收、高纯、超高纯稀散金属制备、化合物半导体制备、高端应用材料制备等方面的稀散金属关键共性技术与装备研究，实现了稀散金属二次资源综合回收、高纯稀散金属及其化合物、高端应用开发等方面稀散金属工程技术转化。

　　作者：孔祥峰 黄大鑫 单位：昆明理工大学真空冶金国家工程实验室 昆明理工大学 冶金与能源工程学院