灰吹過程

灰吹過程

將熔融后得到的鉛扣，置于灰皿中，控溫900℃進行熔煉，此時熔鉛與空氣中的氧接觸變成氧化鉛，由于表面張力的作用，大部分PbO被多孔的灰皿所吸收，小部分揮發(fā)掉，金銀不被氧化，成合粒狀留在灰皿之中。根據(jù)冶金學中高于金屬氧化物熔點的氧化熔煉過程叫做灰吹，因此我們稱這一分離手段叫灰吹過程。

灰吹是鉛試金中貴金屬與鉛分離的重要手段。在灰吹時，先將灰皿在800～900℃的高溫爐中預熱，除去灰皿中的有機物、水分、二氧化碳以及其它的揮發(fā)性物質(zhì)后，再把鉛扣放到紅熱的灰皿上。如果灰皿預熱時間不夠就放上鉛扣，則灰皿中殘留的氣體逸出，沖破融鉛液面，把小鉛滴拋出，這個現(xiàn)象叫做“吐唾沫”（spitting）。鉛扣熔化后，融鉛的表面被空氣氧化，形成一層氧化鉛薄膜。熔融狀的氧化鉛與融鉛的表面張力不同，氧化鉛能被灰皿表面濕潤而吸收在多孔性的灰皿中（毛細管作用），融鉛的內(nèi)聚力大，不被灰皿吸收。熔融的氧化鉛從融鉛表面上滑下來滲入灰皿中，露出新的表面又被氧化，剛生成的熔融狀的氧化鉛又被灰皿吸收，如此不斷反復，直到鉛全部氧化成氧化鉛被灰皿吸收為止。在此過程中，只有約1.5％的氧化鉛呈蒸氣揮發(fā)到空氣中，98.5％左右的氧化鉛被灰皿吸收。金銀不被氧化。隨著鉛成氧化鉛被灰皿吸收后，金銀逐漸濃縮，待這一過程進行完畢，金銀成圓球形的小珠（又稱合粒）留在灰皿凹部中央。鉛扣中的雜質(zhì)在灰吹過程中也被氧化，它們氧化的先后順序，與各種金屬氧化物的形成熱和自由能的大小有關(guān)。鋅、錫、鐵、鎳、鈷、砷、銻在鉛氧化之前，按順序先后氧化，其中鋅zui先氧化成氧化鋅，錫次之……。鉛氧化后，是鉍，銅、碲氧化。這些雜質(zhì)在灰吹時生成的氧化物，有的成氣體逸出（如As₂O₃、Sb₂O₃），有的氧化物能溶解在氧化鉛中（如氧化銅），隨著氧化鉛也被吸收到灰皿中而被除去。

在中，金銀不但與鉛分離，同時還能將進入鉛扣中的雜質(zhì)除去。因此zui后得到的金銀合粒比較純凈，有利于以后金銀的測定。時間較短，約以0.8～1.0g／min的速度進行?；掖凳侄蔚目焖俸啽?，分離效果良好，這是其它試金分析所沒有的優(yōu)點，故鉛試金法至今被人們廣泛采用，在某種程度上說，也就是欣嘗這一操作簡便，分離有效的灰吹工序。

可以分為三個階段：鉛扣的裝入和熔化；鉛扣的氧化和吸收；炫色和閃光。

（1）熔融和脫皮，  

將鉛扣放入已在900℃預熱30min的灰皿中，關(guān)閉爐門，若灰皿已充分預熱，則鉛扣應立即熔化。起初表面上有一層暗黑色的浮渣，若爐內(nèi)溫度合適，則經(jīng)過1～2mjn黑色浮渣即消失，融鉛開始發(fā)亮，片刻間則呈現(xiàn)光輝的融鉛表面，這種現(xiàn)象叫做脫皮。如果延遲了2～3min還沒有脫皮，可能是高溫爐的溫度太低，或者灰皿沒有充分預熱，或者爐內(nèi)氣氛是強氧化性的，或是因為鉛扣中存在了大量的錫、鎳等雜質(zhì)。錫，鎳的氧化物熔點很高，覆蓋在融鉛的表面上。如果鉛扣中雜質(zhì)太多，只有在升高溫度灰吹，但這樣金、銀的損失增大。如果鉛扣較純，只因爐溫太低，則在爐門口放一塊木炭，產(chǎn)生的還原性氣氛可將氧化鉛還原成金屬鉛，促使鉛扣脫皮。

（2）氧化和吸收

脫皮后將爐門微開，露出一道縫隙，讓空氣進入爐膛，爐溫可以降低到850℃，此時融鉛的溫度較周圍的溫度有顯著的提高，這是由于鉛被氧化而發(fā)熱造成的，因而融鉛表面發(fā)亮。已熔化的氧化鉛滲入灰皿中，小部分氧化鉛是呈氣體揮發(fā)掉，象煙似地由灰皿上升。由于氧化鉛被灰皿吸收，圍繞著灰皿出現(xiàn)一個圓環(huán)，其位置恰好在融鉛上面。假如圓環(huán)是亮紅色，表示灰吹溫度太高。如果灰吹溫度太低，融鉛表面上的溫度低于氧化鉛的熔點時，融熔的氧化鉛會*凝固，包住融鉛，因隔絕了空氣，所以融鉛不再被氧化，灰吹也停止進行，這種現(xiàn)象叫做凍結(jié)。凍結(jié)現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在灰吹的后期，因為這時鉛已很少，鉛被氧化產(chǎn)生的熱量和前期相比，已大大減少，融鉛上的溫度已在降低。如果這時爐溫不升高，很多冷空氣進入爐中，很容易發(fā)生凍結(jié)。凍結(jié)以后，如果再把爐溫升高到灰吹重新開始時的溫度，所得的分析結(jié)果常因溫度太高而偏低。補救的辦法是將已凍結(jié)的灰皿取出，馬上加幾克鉛皮，重新放入爐內(nèi)灰吹。

（3）炫色和閃光

在將要結(jié)束之前必須升高溫度。因為這時融鉛的表面大大減少，氧化所產(chǎn)生的灼熱量也相應減少了，并且因為隨著融鉛減少，鉛中金銀的比例增高，合金更難熔化了。為了除盡zui后一滴鉛，zui后的溫度應達到900℃，但也不要升得太高，那樣會造成金銀的損失加大。合粒中銀的成分越高，它的形狀越圓，并映出氧化鉛的滴子在它面上移動。隨著zui后一滴氧化鉛的失去，在合粒上面留下一層厚薄不同的氧化鉛薄膜，產(chǎn)生了光的干擾作用，合粒呈旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象并有似虹的連續(xù)色彩，這種現(xiàn)象稱為炫色。炫色只持續(xù)幾秒鐘之久，色彩消失后，合粒即變暗，隔幾秒鐘后合粒上zui后閃耀一次光輝，這是因為合粒中熔化潛熱驟然放出而再次出現(xiàn)的光輝，這種現(xiàn)象稱之為閃光。出現(xiàn)閃光現(xiàn)象表示灰吹作業(yè)已告結(jié)束，便可將灰皿取出。