有色冶金概論鉛冶金第1頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1概述1.1鉛的性質(zhì)和用途1.1.1鉛的物理性質(zhì)

鉛是藍(lán)灰色金屬，新的斷口具有金屬光澤。固態(tài)鉛的密度為11.273~11.488g/cm3。鉛的熔點(diǎn)為327.502℃，沸點(diǎn)1525℃。

純鉛是重金屬中最柔軟的金屬，其莫氏硬度為1.5。鉛有很好的展性，可壓軋成鉛皮和錘制成鉛箔，但鉛的延性很差，不能拉成鉛絲。鉛在低于熔點(diǎn)3~10℃下很脆，用力搖動(dòng)時(shí)可制成鉛粒。

鉛為熱和電的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率分別為銀的8.5%和10.7%。

鉛在高溫下蒸汽壓較大，因此鉛容易揮發(fā)，導(dǎo)致鉛的損失，影響鉛冶煉回收率，也會(huì)使操作人員鉛中毒。第2頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.1.2鉛的化學(xué)性質(zhì)

鉛是元素周期表中的ⅣA族元素，原子序數(shù)為82，原子量為207.21，原子價(jià)為+2及+4。

常溫下鉛在干空氣中不起化學(xué)變化，但在潮濕的和含有CO2的空氣中則氧化生成次氧化鉛(Pb2O)薄膜，覆蓋在鉛的表面，使鉛失去光澤而變成暗灰色，并且慢慢地轉(zhuǎn)變成堿式碳酸鹽[3PbCO3·Pb(OH)2]。

鉛與氧可生成四種氧化物：PbO、PbO2、Pb3O4

和Pb2O3，其中PbO最穩(wěn)定。PbO沸點(diǎn)為1470℃，在800℃開始顯著揮發(fā)，因此煉鉛過程中因PbO揮發(fā)而造成鉛的損失。第3頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.1.2鉛的化學(xué)性質(zhì)

鉛易溶于硝酸、硼氟酸、硅氟酸、醋酸及硝酸銀中；難溶于稀鹽酸及硫酸，緩溶于沸鹽酸及發(fā)煙硫酸中。常溫時(shí)HCl及H2SO4的作用僅及于鉛的表面，生成的PbC12和PbSO4幾乎不溶解而附著在鉛的表面使其內(nèi)部金屬不受酸的影響。

鉛可吸收放射性線，所以具有抵抗放射性物質(zhì)射線透過的性能。

第4頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.1.3鉛的用途

鉛的最大消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)殂U酸蓄電池，主要應(yīng)用于汽車工業(yè)，其消費(fèi)量占主要鉛消費(fèi)國(guó)消費(fèi)量的一半以上。鉛具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，抗酸抗堿的能力都極強(qiáng)，因此，在化學(xué)工業(yè)和冶金工業(yè)中用于設(shè)備的防腐。此外，鉛還用于彈藥、鉛管、鉛片、合金、原子能、醫(yī)學(xué)、電纜包皮以及顏料、化工制品等。第5頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.2煉鉛原料1.2.1煉鉛原料

用作煉鉛的原料包括礦物原料和二次鉛料兩大類。礦物原料有硫化礦和氧化礦兩種。硫化礦：鉛的硫化礦是煉鉛的主要原料，主要是方鉛礦(PbS)，伴生有閃鋅礦(ZnS)、輝銀礦(Ag2S)、輝鉍礦(Bi2S3)、黃鐵礦(FeS2)、硫砷鐵礦(FeAsS)和其他硫化礦物。

自然界中鉛礦多數(shù)是多金屬礦，最常見的是鉛鋅混合礦。密閉鼓風(fēng)爐熔煉法和基夫賽特熔煉法可處理鉛鋅混合礦。氧化礦：主要有白鉛礦(PbCO3)和鉛礬(PbSO4)，屬次生礦，是原生礦經(jīng)風(fēng)化作用和含有碳酸鹽的地下水作用而成。二次鉛料：是指回收的各種鉛廢件和鉛廢料。其中以廢蓄電池回收的數(shù)量最大，其次如化工冶金器械的耐酸襯里鉛皮、鉛管、電纜包皮，各類鉛基的軸承合金，鉛錫焊料以及各種含鉛下腳料和碎屑等。第6頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.3煉鉛方法

鉛的冶煉幾乎全是火法。火法煉鉛按冶煉原理的不同分為反應(yīng)熔煉、沉淀熔煉和焙燒-還原熔煉三種。目前普遍采用傳統(tǒng)的燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉工藝，該法雖然存在能耗高、對(duì)環(huán)境污染不易解決等缺點(diǎn)，但其處理能力大、原料適應(yīng)性強(qiáng)、加上長(zhǎng)期生產(chǎn)積累的操作經(jīng)驗(yàn)和不斷的技術(shù)改造，使這一傳統(tǒng)煉鉛工藝還保持著其活力。燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐還原熔煉工藝約占世界鉛產(chǎn)量的60%左右，其它新法煉鉛約占40%。

現(xiàn)在大型煉鉛廠已開始采用一些強(qiáng)化熔煉的方法直接煉鉛。強(qiáng)化熔煉將傳統(tǒng)的燒結(jié)焙燒-還原熔煉的兩個(gè)火法過程合并在一個(gè)裝置內(nèi)完成，提高了硫化礦原料中硫和熱的利用率，簡(jiǎn)化了工藝流程，同時(shí)也改善了環(huán)境。目前，已工業(yè)化的強(qiáng)化熔煉方法有基夫賽特(Kivcet)法、氧氣底吹熔池熔煉（QSL法）、艾薩熔煉法、奧斯麥特法以及我國(guó)的水口山法（SKS）等。第7頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.3煉鉛方法第8頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.3煉鉛方法第9頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2鉛精礦的燒結(jié)焙燒

燒結(jié)焙燒是在高溫(大于800℃)下將精礦中的硫化物氧化脫硫生成氧化物，同時(shí)燒結(jié)產(chǎn)出具有一定強(qiáng)度和孔隙度的燒結(jié)塊的過程。

焙燒時(shí)硫化鉛發(fā)生如下氧化反應(yīng)：2PbS＋3.5O2=PbO＋PbSO4

＋SO2

最初形成的硫酸鉛再與硫化鉛互相作用而形成PbO：3PbSO4

＋PbS＝4PbO＋4SO2

在焙燒的最終產(chǎn)物中主要是PbO。

在燒結(jié)過程中，作為熔劑加入的石灰，不僅起著生成粘結(jié)劑的作用，還起著調(diào)節(jié)料層溫度的調(diào)熱劑作用，同時(shí)還起著促進(jìn)PbSO4分解的脫硫作用第10頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2鉛精礦的燒結(jié)焙燒

現(xiàn)代大型煉鉛廠均采用帶式燒結(jié)機(jī)進(jìn)行燒結(jié)焙燒，一些中小企業(yè)采用燒結(jié)鍋或燒結(jié)盤燒結(jié)。

根據(jù)燒結(jié)機(jī)的供風(fēng)方式不同，分成吸風(fēng)燒結(jié)和鼓風(fēng)燒結(jié)兩種方法。兩種燒結(jié)方法所采用的主體設(shè)備是相同的，鼓風(fēng)燒結(jié)只是將往料層送風(fēng)的方向由吸風(fēng)燒結(jié)的向下吸風(fēng)改為向上鼓風(fēng)。第11頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.6鉛燒結(jié)塊的鼓風(fēng)爐熔煉

燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐還原熔煉法是目前世界上主要的煉鉛方法。

由于鉛精礦燒結(jié)焙燒時(shí)已經(jīng)配入熔劑，所以鼓風(fēng)爐爐料主要是燒結(jié)塊(占85~100%)和為了改善操作和提高鉛的回收率而可能加入的返渣、其它含鉛物料及鐵屑等。鼓風(fēng)爐的燃料是焦炭，同時(shí)也是熔煉過程的還原劑。

在燒結(jié)塊中鉛主要以氧化物的形態(tài)存在。燒結(jié)塊中游離的PbO與爐氣中的氣體還原劑CO發(fā)生還原反應(yīng)：PbO＋CO＝Pb＋CO2PbO是很易還原的，在433～458K的溫度下，PbO已開始被CO還原。第12頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.6鉛燒結(jié)塊的鼓風(fēng)爐熔煉

鉛燒結(jié)塊還原熔煉在于使鉛的氧化物還原并與貴金屬和鉍等聚集進(jìn)入粗鉛，而使各種造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及鋅等進(jìn)入爐渣，以達(dá)到相互分離。當(dāng)原料含銅較高時(shí)，可產(chǎn)出鉛冰銅將銅富集；若原料含銅不太高，可將銅富集于粗鉛中，此時(shí)銅在爐渣中的損失將稍大。原料中鎳鈷含量較高時(shí)，則產(chǎn)出黃渣（砷冰銅）將其富集。所以，在特殊情況下，熔煉便可能產(chǎn)出四種熔體產(chǎn)物，并按其密度的不同分成四層，由上而下分別為爐渣、鉛冰銅(鉛锍)、砷冰銅(黃渣)和粗鉛。

鉛鼓風(fēng)爐冶煉爐渣組成有三個(gè)特點(diǎn)：低硅、高鋅、高鈣。第13頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.6鉛燒結(jié)塊的鼓風(fēng)爐熔煉第14頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.6鉛燒結(jié)塊的鼓風(fēng)爐熔煉第15頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7粗鉛的精煉

鼓風(fēng)爐煉得的粗鉛含有1~4%的雜質(zhì)和貴金屬，需經(jīng)過精煉提純以達(dá)到牌號(hào)鉛的標(biāo)誰。粗鉛精煉是可除去粗鉛中的雜質(zhì)，提高鉛的純度，同時(shí)最大限度地回收其中的有價(jià)金屬。

粗鉛精煉有火法精煉和電解精煉兩種方法。第16頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7.1粗鉛的火法精煉

粗鉛火法精煉可分為除銅（熔析除銅和加硫除銅）、除砷銻錫（氧化精煉和堿性精煉）、除銀（加鋅提銀）、除鋅（真空脫鋅）、除鉍（加鈣、鎂除鉍）等基本過程。

粗鉛火法精煉是順次除去粗鉛中雜質(zhì)的多段高溫作業(yè)，雜質(zhì)分別富集于精煉渣中，然后從中回收這些元素。火法精煉的生產(chǎn)率較高，但作業(yè)繁雜，屬多段性作業(yè)，使金屬的直收率降低。

分離As、Sb、Sn后的粗鉛開始變軟，所以將除As、Sb、Sn的粗鉛精煉稱為軟化精煉，精煉后的鉛稱為軟化鉛。第17頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7.2粗鉛的電解精煉

與火法精煉相比，粗鉛電解精煉的流程簡(jiǎn)單，中間產(chǎn)物少，鉛的產(chǎn)品質(zhì)量和回收率都比較高，陰極鉛純度可大于99.99%。粗鉛中絕大多數(shù)的鉍和貴金屬都富集在陽(yáng)極泥中，鉍和貴金屬在陽(yáng)極泥中可富集25～100倍。因此，電解精煉特別適用于處理含鉍和貴金屬較高的粗鉛。

電解精煉則是使雜質(zhì)元素一次進(jìn)入陽(yáng)極泥，其直收率較高，但金屬生產(chǎn)效率較低。第18頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7.2粗鉛的電解精煉

電解精煉前，粗鉛通常要經(jīng)過初步火法精煉，以除去電解過程不能除去或?qū)﹄娊膺^程有害的雜質(zhì)，同時(shí)調(diào)整鉛中的砷銻含量，然后鑄成陽(yáng)極。陰極則是電解過程本身產(chǎn)出的陰極鉛澆鑄成的始極片，電解液為硅氟酸鉛和硅氟酸的水溶液。電解過程中，金屬鉛在陽(yáng)極上溶解進(jìn)入電解液，在陰極上鉛離子得到電子而析出。陽(yáng)極中的雜質(zhì)除一小部分溶解進(jìn)入電解液外，絕大部分不溶而形成陽(yáng)極泥，粘附在陽(yáng)極表面。陰極鉛經(jīng)洗滌后，熔化并進(jìn)行氧化精煉除去微量的As、Sb、Sn等雜質(zhì)，然后鑄成成品鉛錠。除去陽(yáng)極泥后的殘極重新熔鑄成陽(yáng)極。陽(yáng)極泥經(jīng)處理回收其中的金、銀、鉍等有價(jià)金屬。第19頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7.2粗鉛的電解精煉電解液組成(g/L)：Pb60~120,游離H2SiF660~120,總酸(SiF62-)100~190和少量金屬雜質(zhì)離子及添加劑(膠質(zhì)和β-萘酚等)。電解液溫度：通常為30~45℃。陰陽(yáng)極反應(yīng)： 陽(yáng)極反應(yīng)： Pb-2e＝Pb2+

陰極反應(yīng)： Pb2++2e=Pb槽電壓：鉛電解槽電壓一般為0.4V左右，隨著電解的進(jìn)行，陽(yáng)極泥不斷增厚，槽電壓也逐漸增至0.55~0.60V甚至0.7V。電流效率與電能消耗：電流效率為95~97%，電能消耗為125~135kWh/t。電流密度：一般為120~230A/m2。第20頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.7.2粗鉛的電解精煉第21頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.8煉鉛爐渣的處理

鼓風(fēng)爐以及QSL法、基夫賽特法等直接煉鉛產(chǎn)出的爐渣，常含有6~20%Zn、1~3.5%Pb以及Cu、Sn、Au、Ag、Ge、In、Tl等有價(jià)金屬，應(yīng)該盡量綜合回收。工業(yè)上常用煙化爐煙化