[科普中国]-铋精炼

铋精炼(refining of bismuth)脱除粗铋中的杂质，产出精铋的冶金过程。铋冶炼产出的粗铋，其成分为：Bi 70-90、Fb 5-20、Cu 0.1-5、Ag 0.1-5、 As 0.1-3、Sb 0.1-5、 Te 0.1-1.5。由于粗铋中含有铅、银、砷、锑、碲等杂质，不能直接应用，必须进一步精炼成精铋，并回收其中的金、银等贵金属。铋的精炼有火法精炼和电解精炼两种方法。后者曾是生产精铋的主要方法，由于其厂房和设备投资大，并在电解前后还需辅以火法精拣，从20世纪60年代起已逐渐被火法精炼取代。

简介铋精炼(refining of bismuth)脱除粗铋中的杂质，产出精铋的冶金过程。铋冶炼产出的粗铋，其成分为：Bi 70-90、Fb 5-20、Cu 0.1-5、Ag 0.1-5、 As 0.1-3、Sb 0.1-5、 Te 0.1-1.5。由于粗铋中含有铅、银、砷、锑、碲等杂质，不能直接应用，必须进一步精炼成精铋，并回收其中的金、银等贵金属。铋的精炼有火法精炼和电解精炼两种方法。后者曾是生产精铋的主要方法，由于其厂房和设备投资大，并在电解前后还需辅以火法精拣，从20世纪60年代起已逐渐被火法精炼取代1。

火法精炼在钢质精炼锅内进行，包括熔析及加硫除铜、氧化除砷锑、碱性精炼除碲锡、加锌除银、氛化除锌铅、最终精炼等过程，其工艺流程类似粗铅火法精炼。

熔析及加硫除铜粗铋中的铜以金属铜及铜的砷化物、锑化物、碲化物存在，铜在铋中溶解度极限为0.5%，因而可用熔析法除去部分铜。熔析除铜采用冷却凝析法，先将铋液升温至873K，然后降温至773K，捞出第一次冷却凝析铜渣，接着再降温至773K，捞出第二次凝析铜渣，直至铋液含铜低于0.5%。当粗铋含铜高于5%时，产出的铜渣带走大量的铋，不宜采用多次凝析法，可采用加硫除铜法。即向快液中加入硫磺粉，边加边搅拌，硫便与铜生成Cu2S浮渣而与铋液分离2。

氧化精炼除砷、锑粗铋中的砷、锑以元素或金属间化合物状态存在，由于砷、锑对氧的亲和势比锡大得多，所以在973K下向铋液中鼓入压缩空气时，砷、锑优先氧化。生成砷和锑的三氧化物因挥发而与铋液分离。氧化精炼直至铋液面白烟稀薄出现PbO油状融渣时为止。即使有微量的砷锑未除尽，也可在后续的碱性精炼及最终精炼中除去。

碱性精炼除碲、锡粗铋中的碲以元素碲及碲铋化合物存在，粗铋中的锡以金属锡状态存在。一般先除碲后除锡。除碲时控制铋液温度773-793K，加入NaOH并鼓风搅拌，便发生生成Na2TeO3的反应。

当亚碲酸钠碱渣变干后捞出，再加NaOH鼓风搅拌，直至碱渣不再变干。全过程约需6-10h，铋液含碲可降至0.05%以下。除锡温度控制在673-723K，加入NaOH和NaCl并鼓风搅拌，然后加入NaNO3继续搅拌，锡便生成Na2SnO3。

捞出变干的锡酸钠渣，反复进行三次，铋液含锡可降至0.1%以下。残余的碲和锡可在最终精炼时除去3。

加锌除银银是粗铋中最难除去的杂质。对铋精炼的直接回收率影响很大。除银采用加锌除银法。加入的锌与铜、金、银形成稳定的金属间化合物。生成的金属间化合物不溶于铋液，密度较小且熔点高，呈固态浮渣与铋液分离。为了有效地除去铋液中的银和综合回收银，加锌除银作业分阶段进行，直至铋液含银小于0.003%时才算完成。除银作业又分低温法(773K)与高温法(823K)两种，高温法由于要加覆盖剂，已逐渐被淘汰。

氯化除锌、铅除银后铋液溶解约2%的锌和粗铋中的主要杂质铅均采用氯化精炼法除去。由于锌和铅对氯的亲和势大于铋对氯的亲和势，所以向铋液通入氯气后，锌和铅便会优先氯化分别生成ZnCI2和PbCI2而与铋液分离2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学