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洛陽泰納克襯里有限責任公司灰吹法冶煉技術流程及特點

點擊次數：4194 更新時間：2018-04-24

灰吹法是一種古老的火法熔煉法。在古代，就用于從金、銀礦石中加鉛熔煉捕集金、銀，再加硫與食鹽從金銀合金中分離銀鉛而煉得純金和灰吹生產純銀。現代灰吹法主要用于富鉛原料的氧化除鉛及其他賤金屬，產出金銀合金再提純。
我國灰吹法的zui早記載始于東漢孤剛子《出金礦圖錄》，稱為“灰坯法”。
一、“出（廢吹）金礦法”。
“用三斤煉錫（黑錫即鉛）著熟鐵鍋中熔，使赤沸。即納金礦，碎者一斤，合相得。掠去糖屎（浮渣）、瀉出（金鉛合金）別煉。……以土墼（坯）壘作方爐，其中安煉灰（細粉粒筑爐料）作坯模（爐床），以金錫（金鉛合金）著灰坯中。上安鐵鐐（條）上，布剛炭火于爐上。于爐前開一小孔，候之須臾，錫（鉛）與金（中）雜物相利取（反應），其（所產）金狀似銀。即以熟雌黃和好酒，銅器中煮之，殺（硫化）之，還復（金）本性（色）。若不徹好者，即打薄（成鋌），……以胡同律（胡楊樹脂）、黃礬石（硫酸鐵礦）、鹽等分和醋熟為泥，涂（裹）金錫（鉛）鋌上，用牛糞火四周壘之于（金）錫（鉛）鋌上，用牛屎火四周食（吸收）錫（氧化鉛）盡，唯有金在。取著熟銅鐺中，以黃礬石和鹽煮之半日許，出熔作（鑄）鋌。（加）錯鑢屑（鐵屑）食（造渣）煉，用藥（熔劑）斤兩一同上（砂金、脈金熔煉）法也。”
灰吹法在我國應用后，古希臘人普利尼（Pliny）約在公元60年（東漢永平3年）提出了一種鑒別黃金真偽的“滲灰法”。該法是將黃金一份加鹽二份、黃礬石（Misy）三份放入泥坩堝中，再用兩份鹽加一份片巖（Schiste）粉混合覆蓋在上面，置于炭火上熔煉。若是金（或低成色金）堝底會沉積純金。若是偽金則不會有金。此后，“滲灰法”在占希臘使用了數百年。
二、“出（灰吹）銀礦法”。
“有銀若好白，即以白礬石、硇末火燒出之。若未好白，即惡（劣質）銀一斤和熟錫（鉛）一斤，又灰濾（吹）之為上白銀。”
灰吹在“火屋中以土墼（坯）作土槽，高三尺，長短任人，其中作模（爐床）。皆得，坯（爐）中（裝）細煉灰（筑爐料）使滿，其中以水和柔使熟，不濕不千用之。小抑（輕搗）灰使實。以刀鍍（鏟）作坯（淺池）形，灰上薄布鹽末。當坯內（裝）礦（銀鉛合金），各以黃土煉（末）覆上，裝炭使訖，還以墼（坯）蓋，爐上當（頂）坯上各開一孔，使大（火）氣通出，周泥之。坯（爐）前各別開一孔（察）看，時時瞻候，以鐵鉤鉤斷糖屎（干渣），使出。須臾火徹，錫礦（氧化鉛強烈氧化液面）沸動旋回，（被灰盤吸附）與銀分離，錫（鉛）盡，銀不復動，紫綠白艷（彩虹樣焰）起。艷（焰）起（去）以杖擊。（枝頭扎）少許布水濕沾之，其銀得（迂）冷即（沾）起（如），以鐵匙按（接）取，名曰白銀。”
現代灰吹法用的富鉛原料，主要來自鉛陽極泥火法熔煉產出的富含鉛的合金、嵌鋅殼經熔析、蒸鋅后的富鉛以及其他質料火法熔煉產出的富含鉛中間產品，由于這些原料的組分主要是鉛和銀以及少量金，其他賤金屬雜質中又以低電位易氧比的金屬為主，采用灰吹法比其他火法熔煉法氧化速度更快。以此類推，若采用灰吹法處理含有大量鋅、鉛、鐵等的合金原料，以富集或回收高電位難氧化的銅、鉍等金屬，只要溫度和氧化終點控制適當，效果也是很好的。但在通常情況下，灰吹法只用來從富鉛原料中富集和回收金銀合金，用于作業的熔煉爐也稱為灰吹爐。
富鉛的灰吹是鑒于鉛對氧的親和力大大超過銀及其他雜質金屬。富鉛熔化后，向鉛液面上吹入大量空氣，鉛即迅速氧化成氧化鉛。灰吹作業在略高于氧化鉛熔點（888℃）的溫度下進行，生成的氧化鉛呈密度小，流動性好的渣陸續自流渣口排出，貴金屬則富集于熔池內而得以分離。
在灰吹過程中，雖主要靠鼓入的空氣來氧化鉛，但鉛的高價氧化物的分解也起到一定作用。如PbO₂和Pb₃O₄在爐溫900℃時會分解生成PbO并放出活性氧，來加速鉛的氧化。
在灰吹時，部分砷和銻以三氧化物揮發除去，另一部分則以亞砷酸鹽、亞銻酸鹽或者碑酸鹽、銻酸鹽形式轉入渣中，隨氧化鉛排出。鋅約有25%生成氧化鋅揮發除去，75%被氧化造渣。
在灰吹時，由于銅對氧的親和力比鉛小，所以氧化速度很慢，直到灰吹作業后期才被氧化進入渣中。銅在氧化過程中主要與PbO發生下列可逆反應逐步生成氧化亞銅進入渣中而被除去。
PbO＋2Cu

Pb＋Cu₂O
過程中，Cu₂O與PbO可組成含68%PhO的低熔點（689℃）共晶。故生產實踐中，含銅的富鉛通常在較低的溫度下進行灰吹，且灰吹的速度常比不含銅的富鉛快，這可能是由于熔池中生成的Cu₂O的反應緣故。
鉍能與銀形成含97.5%鉍的低熔點（262℃）共晶，也可和銀組成含5%鉍的固熔體，故灰吹過程中鉍一直與銀共聚于鉛液中，直到灰吹末期，才被氧化生成三氧化鉍進入渣中。因此，灰吹含鉍高的富鉛需要延長作業時間。
盡管進入銀鋅殼中的碲小多，但由于碲和銀與金的親和力很大，所以在灰吹過程中不易氧化。為了除去碲，通常在除鉍后往熔池中加入不含碲的鉛，使碲的濃度降低后再繼續灰吹。經兩次加凈鉛灰吹后，可使約三分之一的碲氧化揮發，三分之二的碲氧化進入渣中，殘余的微量碲則留于銀中。
銀在灰吹過程中首先富集于鉛液中。但灰吹時常常由于含銀的鉛粒會混入渣中，且PbO液也能溶解少量的銀（據科爾梅伊爾的研究，PbO中可溶解3%～6%的銀）和氧化亞銀（氧化亞銀不穩定，在150℃時即*離解。但它與PbO組成合金時則變得相當穩定），而降低銀的回收率。
金在灰吹過程中不氧化而逐步富集于銀中。通常，灰吹渣中含金僅為痕量，是屬機械混入。
灰吹爐有德國式和英國式之分。前者適于灰吹用結晶法產出的富鉛，后者適于灰吹加鋅除銀的富鉛。由于結晶法在大多數煉鉛廠早已廢棄不用，故除德國的某些鉛廠外，現代灰吹爐一般均用英式灰吹爐。
英式灰吹爐的構造為一只燒重油的小型長方形反射爐，爐壁、爐頂、底基及煙道都是固定的，而爐床（灰吹盤）則是可移動的，損壞后的灰吹盤可以更換，這使操作更為簡便，生產成本也低。爐頂和爐壁一般用耐火磚（也有用高鋁磚）砌成。灰吹盤為長方形，用加工和磨平的鎂磚在可移動車架的鋼板上砌成凹槽，再用鎂砂摻耐火料加水玻璃搗實，或用水泥摻耐火料制成爐盤鏟削呈淺盤狀。熔池深度為100～200mm，面積大小視每批灰吹富鉛多少而定。爐床側壁和流渣口設有冷卻水套（小型灰吹爐一般沒有）。裝入灰吹盤后，用泥將所有接口封閉，只在側壁一面留重油噴嘴孔，在與之相對的側壁上留幾只插風管的小孔（小型爐子只留一孔）。風管供入的高壓空氣除氧化鉛等外，還將氧化產出的爐渣吹往灰吹盤前端，使爐渣從水套上的流渣口陸續流出。為減少渣口的損壞，大型爐開幾只流渣口交替使用。煙氣經煙遭和冷卻系統進入收塵器。

更換新灰吹盤后，先用小火烘烤4～6h再升溫至爐壁發紅，然后自爐口陸續加入富鉛錠。至富鉛液充滿灰吹盤，并撇出浮渣后升溫至900℃或更高，插入風管，供入1.47～1.96kPa（150～200mmH₂O）的高壓空氣斜吹富鉛液面。此時，鉛被氧化生成PbO浮起，并被風吹往灰吹盤前端。等到熔池液面被PbO覆蓋一多半以后，鑿開用黃泥堵住的流渣小溝，氧化鉛即陸續排至爐前的渣車內。隨著鉛的氧化排出，熔池液面會逐漸下降，應適時添加富鉛于灰吹盤的斜坡上，使其緩慢熔化補充入灰吹盤內，以保持適當的液面，并使熔池液面的一半為PbO渣所覆蓋。在大型設有完善收塵設備的爐中，應保持灰吹溫度在1100～l200℃，小型爐則保持900～1000℃，以加速鉛的氧化。當陸續加完幾批富鉛后停止加料，繼續吹風氧化至熔池內幾乎全為金銀合金時，可撒入少量硝石以加速銅等雜質的氧化。zui后再均勻撒入一薄層骨粉（或于燥的水泥），將殘余的渣吸附干凈后扒出。除完渣后，尚有一層氧化鉛薄膜覆蓋在金銀合金熔體的表面，由于強烈的氧化作用，使此膜呈現與虹相似的色彩。隨著氧化鉛膜的揮發，“彩虹”很快消失，合金表面出現光輝燦爛的景像，俗稱“銀的閃光”。此時，往液而加一層木炭覆蓋，讓其在還原氣氛中，約于1000℃爐溫下靜置半小時，以除去銀液中所吸收的大量氧，然后澆鑄于預先加熱的錠模中，產出含96%～98%的金銀合金錠，或者鑄成金銀合金陽極板送電解提純。每爐灰吹作業的時間，決定于爐床的容量、富鉛的含銀品位和灰吹速度。爐床的生產能力與富鉛組分及操作有關。在一般蒹件下，1m²灰吹盤24h可氧化1t左右的鉛。灰吹過程約損失0.5%銀，但灰吹低銀富鉛時可達1%。由于約有3%～5%的鉛進入煙氣中，故應進行煙氣收塵，以降低銀、鉛的損失和保護環境免受污染。
灰吹低銀或高鉍富鉛作業，通常分兩段進行。*段將其灰吹至含50%～70%銀后鑄錠，再加入另一小型爐子內進行第二段灰吹，直至產出金、銀總量達99.5%的合金錠，或鑄成金銀合金陽極板送電解提純。第二段的灰吹渣含銀、鉍較高，應與*段灰吹渣分開，從中回收銀、鉍。有些工廠對所有富鉛都采用兩段灰吹，是因為：（1）減少銀和鉛的揮發損失；（2）不致因熔融金屬液面的不斷降低而需要挖深渣溝，損壞灰吹盤；（3）使某些金屬集中于后期渣中，以便于回收。
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