真空蒸馏法从含铊渣中提取铊的工艺研究

论文摘要

进入21世纪以来,由于矿山不断被开采,金属冶炼追求单一低效的经济效益,导致伴生在矿石中的铊资源不断减少,同时被遗留在渣中的铊被释放入环境,造成了严重的区域性污染。随着铊系高温超导材料的发现,铊越来越多应用于电子产业、军事工业、现代高利技以及医学领域中。因此,从冶炼废渣中提取铊不仅可以防止环境污染,同时使铊的价值得到充分应用。传统的提铊方法主要有离子交换法、溶剂萃取法、置换沉淀法、结晶法、电解法和选冶联合法等,需经过繁琐的分离富集技术,才能提取铊。本文首次采用真空蒸馏法提取铊,与传统方法相比,具有流程短、能耗低、无污染、无中间渣、劳动强度低、生产成本低等优点。根据铊与含铊渣中金属的沸点和蒸气压的不同,从理论上分析得出,铊与其它金属是可分离的,并分三步法提纯铊。从Tl-i二元系yi研究数据中估算出Cd-Tl、Tl-Cu、Tl-Pb在气相中范围,通过求出βTl的值进一步判断Pb、Tl分离的可能性。从理论上看,Tl与含铊渣中金属Cd、Pb、Zn、Ni、Cu、Fe、Si是完全可以分离的。实验分析了真空度、用料量、蒸馏时间、蒸馏温度对提纯铊的影响,实验表明,真空度和蒸馏温度对提纯铊的影响是比较大的。控制蒸馏温度560℃,蒸馏时间40min,真空度8-40Pa,用料量40-50g进行真空蒸馏,一次蒸出物中Cd、Tl含量分别为98.04%、1.66%,几乎全部的Cd被蒸发出来,而Tl很少被蒸发出来,一次残留物中Tl为72.42%。取一次残留物30-40g,控制蒸馏温度1012℃,蒸馏时间50min,真空度8-40Pa进行二次真空蒸馏,二次蒸出物中Tl含量达93.4%,二次残留物中Fe、Si、Ni、Cu分别为0.11%、0.0054%、55.65%、44.06%,从实验可以看出,Fe、Si、Ni、Cu几乎完全脱除,而Tl却很少留在二次残留物中,几乎全部被蒸发出来。取二次蒸出物进行Pb、Tl分离综合实验可得Tl的纯度达99.0%。综上所述,本论文实验研究对于提纯铊的半工业试验积累了宝贵的原始数据,为接下来的半工业试验奠定了基础,并且用实验验证了提纯铊的理论分析。同时,也开辟了一条综合回收铊的新工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铊的概述
• 1.2.1 铊的物理性质和化学性质
• 1.2.2 铊的主要化合物
• 1.2.2.1 铊的氧化物和氢氧化物
• 1.2.2.2 铊的卤化物
• 1.2.3 铊的地球化学行为
• 1.2.4 铊在选矿中的行为
• 1.2.5 铊的资源概况
• 1.2.5.1 铊的世界资源
• 1.2.5.2 中国铊矿物资源
• 1.2.6 铊的生产情况及发展态势
• 1.3 铊在环境生态平衡中的作用
• 1.3.1 铊在人体内以及动植物中的分布
• 1.3.2 铊的环境迁移转化
• 1.3.2.1 铊的Eh-pH图
• 1.3.2.2 水中铊的迁移转化
• 1.3.2.3 铊在土壤中的分布、迁移与积累
• 1.3.2.4 铊污染的预防对策
• 1.3.3 铊及其化合物的毒性及中毒的治疗方法
• 1.3.3.1 铊及其化合物的毒性
• 1.3.3.2 铊中毒的治疗方法
• 1.4 铊的应用
• 第二章 铊的综合回收方法
• 2.1 酸浸-萃取法
• 2.2 离子交换法
• 2.3 氯化沉铊法
• 2.4 铬盐沉淀法
• 2.5 碱浸-硫化沉铊法
• 2.6 酸浸-结晶法
• 2.7 电解提铊法
• 2.8 选冶联合法
• 2.9 铊矿湿法提取高纯铊
• 2.9.1 基本原理
• 2.9.2 工艺流程
• 2.10 真空蒸馏法从含铊渣中提取铊
• 第三章 真空蒸馏法从含铊渣中提取铊的工艺研究
• 3.1 真空蒸馏法提取铊的理论基础
• 3.1.1 金属气体的性质与蒸发速率（ω）
• 3.1.2 合金组分的蒸馏分离
• 3.2 真空蒸馏法从含铊渣中提取铊的步骤
• 3.2.1 三步法提取铊
• 3.2.2 从含铊渣中去除Cd、Zn
• 3.2.3 从含铊渣中去除Fe、Si、Ni、Cu
• 3.2.4 Pb、Tl分离
• 3.3 实验及其仪器
• 3.3.1 实验原料
• 3.3.2 实验仪器
• 3.3.3 实验过程
• 3.3.3.1 脱除Cd、Zn
• 3.3.3.2 去除Fe、Si、Ni、Cu
• 3.3.3.3 Pb、Tl分离
• 3.4 铊及其杂质金属的检测方法
• 3.5 结论及其讨论
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文