采用真空蒸餾方法對(duì)硫渣進(jìn)行處理，熱力學(xué)計(jì)算表明：在系統(tǒng)壓力10 Pa，蒸餾溫度1173 K 時(shí)，渣中Cu2 S 與Sn 反應(yīng)的ΔG 值為- 20343 J。在系統(tǒng)壓力5 ～ 20 Pa，蒸餾溫度1173 K 及蒸餾時(shí)間10 ～ 30 min 實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行真空蒸餾實(shí)驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行X 射線衍射分析及化學(xué)分析，結(jié)果表明：殘留物中Cu 含量提高到30% 左右，揮發(fā)物中主要物質(zhì)為SnS，渣中的硫化亞銅(Cu2 S) 與金屬錫反應(yīng)，生成硫化亞錫( SnS) 與金屬銅，硫化亞錫在此條件下全部揮發(fā)，金屬銅富集于殘留物中。上述理論及實(shí)驗(yàn)研究表明：硫渣中錫銅的真空蒸餾分離是可行的，且銅在冶煉過程中得到開路處理，此工藝具有流程短，操作簡(jiǎn)單，無(wú)污染，符合冶金工業(yè)清潔生產(chǎn)的發(fā)展需要。

　　粗錫精煉過程中，加硫除銅后打撈上來(lái)的浮渣稱為硫渣。硫渣一般含錫在60% 以上，其主要雜質(zhì)為銅和硫，由于中國(guó)各煉錫廠硫渣的數(shù)量逐年上升，因此硫渣中積壓了大量的錫，長(zhǎng)期以來(lái)是錫冶煉廠生產(chǎn)中要解決的難題。為有效解決這一問題，各錫冶金企業(yè)和科研院所曾對(duì)硫渣的處理方法做了很多種研究，但錫銅分離回收效果均不理想。

　　目前，各煉錫廠處理硫渣的工藝路線主要有兩種: 第一種工藝：隔膜電解-氧化焙燒-硫酸浸出生產(chǎn)硫酸銅。此工藝中銅作為硫酸銅形式開路處理，實(shí)際生產(chǎn)中錫的直收率為45% ～ 55%，電流效率為55%左右，銅脫除率為90%左右，整個(gè)系統(tǒng)的效益不佳。第二種工藝是硫渣浮選-焙燒-酸浸生產(chǎn)硫酸銅。此工藝是將硫渣浮選得到的銅精礦進(jìn)行氧化焙燒脫硫，焙砂用硫酸浸出后電積生產(chǎn)粗銅。但真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.mp99x.cn/)認(rèn)為此工藝流程多，錫的機(jī)械損失較大。故本文采用真空蒸餾的方法，利用錫與硫化亞銅在真空高溫下進(jìn)行反應(yīng)，得到硫化亞錫與金屬銅，其中硫化亞錫在此條件下全部揮發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)硫渣中錫銅分離回收的目的，為硫渣處理的新方法提出了思路。

1、硫渣真空蒸餾的理論分析

　　1.1、硫化亞銅與金屬錫的反應(yīng)

　　在真空加熱的條件下，硫化亞銅可以與金屬錫反應(yīng)，生成硫化亞錫與金屬銅。其反應(yīng)的方程式如下

　　通過對(duì)硫化亞銅與金屬錫在不同體系壓強(qiáng)下反應(yīng)的G-T 關(guān)系計(jì)算，得到圖1。

圖1 不同體系壓強(qiáng)下Cu2 S 與Sn 反應(yīng)的G-T 關(guān)系

　　熱力學(xué)計(jì)算表明，在試驗(yàn)條件(10 Pa，1173 K)下，硫化亞銅與金屬錫反應(yīng)的吉布斯自由能為-20343 J，從理論上說(shuō)明該反應(yīng)在此條件下可以發(fā)生，而且生成的硫化亞錫在此條件下全部揮發(fā)，推進(jìn)了該反應(yīng)的正向進(jìn)行。

　　1.2、硫化亞錫，硫化亞銅，錫，銅等純物質(zhì)的飽和蒸氣壓的比較

　　Sn 與Cu 等純物質(zhì)的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可由式(2) 來(lái)表示

　　硫化物蒸氣壓與溫度的關(guān)系可由式(3) 來(lái)表示

　　式(2) ，式(3) 中A，B，C，D 分別為蒸發(fā)常數(shù)。由文獻(xiàn)查得Sn，Cu，Cu2S，SnS 這四種物質(zhì)的蒸發(fā)常數(shù)，分別代入式(2) ，式(3) 中，可以得到在Cu2S 與Sn 反應(yīng)中出現(xiàn)的四種純物質(zhì)蒸氣壓與溫度的關(guān)系，將計(jì)算結(jié)果繪制成log p-T 圖，如圖2 所示。

圖2 錫與硫化亞銅反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物的log p-T 關(guān)系圖

　　圖2 表明在反應(yīng)溫度1173 K 時(shí)，SnS 的飽和蒸氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cu，Sn，Cu2S 的飽和蒸氣壓，在反應(yīng)時(shí)非常容易揮發(fā)出來(lái)。

4、結(jié)論

　　(1) 用真空蒸餾法對(duì)硫渣處理可以實(shí)現(xiàn)硫渣中錫銅分離的目的，為硫渣處理開辟了新途徑。且該方法環(huán)保節(jié)能，符合目前提倡的綠色冶金新工藝的發(fā)展要求。

　　(2) 理論和實(shí)驗(yàn)均證明，渣中的錫與硫化亞銅在真空高溫下可以反應(yīng)，生成硫化亞錫與金屬銅，此反應(yīng)的發(fā)生一是利用硫渣中的金屬錫與硫化亞銅相互裹嵌的特點(diǎn)，二是利用生成的硫化亞錫在此實(shí)驗(yàn)條件( 體系壓強(qiáng)10 Pa，蒸餾溫度1173 K) 下完全揮發(fā)，使得該反應(yīng)更容易發(fā)生。

　　(3) 殘留物中的錫含量仍然過高，原因可能是硫化劑( 硫化亞銅) 不足，在接下來(lái)的試驗(yàn)中考慮添加黃鐵礦，使硫渣中的錫全部硫化揮發(fā)，剩余的殘留物作為冰銅入反射爐還原熔煉。