【正文】 5%， ISA 工藝占 12%，新工藝占 23%。 ISA 工藝將鉛精礦混合冶煉，一般鉛鋅比例為 1:2，燒結(jié)煙氣中 SO2濃度為 5%左右，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸接觸制酸工藝回收其中的 SO2，煙氣可達(dá)標(biāo)排放。 中國采用的鉛冶煉新工藝有氧氣底吹技術(shù)、氧氣頂吹技術(shù)和卡爾多法。這些方法的共同特點是取消了硫化鉛的燒結(jié)脫硫過程，采用富 2 氧熔煉脫硫，煙氣 SO2濃度可達(dá)到 10%以上，均采用常規(guī)制酸工藝進(jìn)行煙氣處理，回收其中的 SO2，尾氣可達(dá)標(biāo)排放。所不同的是氧氣底吹和氧氣頂吹技術(shù)仍需鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉，卡爾多法可直接產(chǎn)出粗鉛。現(xiàn)世 界各國爭相學(xué)習(xí)和接納中國的煉鉛新技術(shù)并取得了不俗的產(chǎn)量和效果。按工藝交流學(xué)習(xí)其氧氣頂吹的鼓風(fēng)爐直接熔煉，掌握其原理，對我們將來的發(fā)展有著重要作用。 3 鉛生產(chǎn)概述 1 鉛及其主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和用途 1 鉛的性質(zhì)和用 途 鉛是周期表中第四族元素，原子序數(shù)為 82，在化合物中鉛為兩價及四價，原子量為 ，呈藍(lán)灰色或銀灰色銀灰色藍(lán)，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，熔點 ℃，沸點 1725℃， 密度 克/厘米。 鉛主要用于制造合金：耐蝕合金（ 用于 蓄電池柵板、電纜護(hù)套、化工設(shè)備及管道等）；焊料合金（用于電子工業(yè)、高溫焊料、電解槽耐蝕件）；電池合金（用于產(chǎn)干電池）；軸承和模合金。 應(yīng)用于顏料的鉛化合物有鉛白、鉛丹、鉛黃、密陀僧?？捎糜诰勐纫蚁┑姆€(wěn)定劑。鉛對 X 射線及 r射線有良好的吸收能力，廣泛用于 X 光機和原子能裝置的防護(hù)材料。 目前，有研究將鉛用于電動汽車和電動自行車（動力電池）、重力水淮測量裝置、核廢料包裝物、氡氣防護(hù)屏、微電子和超導(dǎo)料。鉛的最重要的有機化合物是四乙基鉛，常用作汽油的防爆劑 。 ⑴、 物理性質(zhì) 金屬鉛結(jié)晶屬于等軸晶系，其物理性質(zhì) 方面的特點為硬度小、密度大、熔點低、沸點高、展性好、延性差、對電與熱的傳導(dǎo)性能差、高溫下容易揮發(fā)、在液態(tài)下流動性大。這些性質(zhì)如表 1— 1所示。 4 表 1l 鉛的主要物理性質(zhì) 項目 原子量 密度(20℃ ) 熔點 硬度 (莫氏 ) 沸點 粘度 (340℃ ) 單位 g/cm3 ℃ ℃ Pa s 數(shù)值 1525 項目 比電阻 (20～40℃ ) 導(dǎo)熱系數(shù)f100℃ ) 平均熱容 (一100℃ ) 表面張力(℃) 氣化潛熱 熔化潛熱 單位 μΩ /cm2 J/(cm s℃ ) J／(g℃ ) Pa/cm J／ g J/g 數(shù)值 840 鉛的蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下： 溫度(℃ ) 620 710 820 960 1130 1290 1360 1415 1525 蒸氣壓(kPa) 104 103 102 3 101.3 可見在高溫下鉛的揮發(fā)程度很大，所以在火法煉鉛過程中容易導(dǎo)致鉛的揮發(fā)損失和環(huán)境污染，煉鉛廠必 須設(shè)置完善的收塵設(shè)備。 ⑵、 化學(xué)性質(zhì) 鉛在完全干燥的常溫空氣中或在不含空氣的水中，不發(fā)生任何化學(xué)變化；但在潮濕和含有 CO2的空氣中，則失去光澤而變成暗灰色，其表面被 PbO2 薄膜所覆蓋，此膜慢慢地轉(zhuǎn)變成堿性碳酸鉛3PbCO3 Pb(OH)2。 鉛在空氣中加熱熔化時，最初氧化成 Pb2O，溫度升高時則氧化為PbO，繼續(xù)加熱到 330~450℃形成的 PbO 氧化為 Pb2O3，在 450~470℃的溫度范圍內(nèi)，則形成 Pb3O4。 (即 2PbO PbO2，俗稱鉛丹 )。無論是 5 Pb2O3，或 Pb3O4在高溫下都會離解生成 PbO，因 此 PbO 是高溫下惟一穩(wěn)定的氧化物。 CO2對鉛的作用不大；浸沒在水中 (無空氣 )的鉛很少腐蝕。 鉛易溶于硝酸 (HNO3)、硼氟酸 (HBF4)、硅氟酸 (H2SiF6)、醋酸(CH3COOH)及 AgNO3等；鹽酸與硫酸僅在常溫下與鉛的表面起作用而形成幾乎是不溶解的 PbCl2和 PbSO4 的表面膜?？梢?，以工業(yè)上常用的“三酸”作為溶劑，都不太適宜用于濕法煉鉛和粗金屬鉛的水溶液電解精煉，因為盡管硫酸、鹽酸價廉易得，但生成的 PbSO PbCl2在水溶液中溶解度??；而與硝酸形成的 Pb(NO3)2在水溶液中不太穩(wěn)定，容易生 成揮發(fā)性的氧化氮。這就是濕法煉鉛工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的困難所在，也是粗鉛電解精煉不得不采用較昂貴的 H2SiF6作電解質(zhì)的緣故。 鉛是放射性元素鈾、錒和釷分裂的最后產(chǎn)物，可吸收放射性線，且具有抵抗放射性物質(zhì)透過的性能。 2 鉛主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì) ⑴、 硫化鉛 硫化鉛 (PbS)在自然界呈方鉛礦存在，色黑 (結(jié)晶狀態(tài)呈灰色 )，具有金屬光澤。 PbS含 ％，密度 ～ ，熔點 1135℃，熔化后流動性很大，可透過粘土質(zhì)材料而不起侵蝕作用，易滲入磚縫。 PbS 在 600℃時已開始揮發(fā)， 其蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下： 溫度 (℃ ) 852 928 975 1074 1108 1160 1221 1281 蒸氣壓 101. 6 (kPa) 3 7 3 PbS 的離解壓很小， 1000℃時僅為 。但 PbS 中的 Pb 可被對硫親和力大的金屬所置換，如溫度高于 1000℃時，鐵可置換 PbS中的鉛 (PbS+Fe=FeS +Pb)。這就是煉鉛常見的“沉淀反應(yīng)”。 PbS可與 FeS、 Cu2S 等金屬硫化物形成锍， CaO、 BaO 對 PbS 可起分解作用 (4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+CaSO4)；在還原氣氛下，可發(fā)生下列反應(yīng)： 2PbS+CaO+C(CO) =Pb+PbS CaS+CO(CO2)。當(dāng)爐料中存在大量CaS時，會降低鉛的回收率，因為 CaS 將與 PbS 形成穩(wěn)定的 CaS PbS。 在鉛的熔點附近， PbS 不溶于鉛中，隨著溫度的升高， PbS 在鉛中的溶解度增加。到 1040℃時， PbS 與 Pb的熔合體分為兩層，上層含 PbS ％， ％；下層含 ％， Pb ％。當(dāng)冷卻時 PbS 以純凈的結(jié)晶體從 Pb— PbS 熔合體中析出，這是鼓風(fēng) 爐熔煉中爐結(jié)形成的原因之一。 PbS 溶解于 HNO3及 FeCl3的水溶液中，所以 HNO3和 FeCl3均可用來作為方鉛礦的浸出劑。 PbS幾乎不與 C和 CO 發(fā)生作用。 PbS在空氣中加熱時生成 PbO 和PbSO4，其開始氧化溫度為 360~380℃。 ⑵、 氧化鉛 氧化鉛 (PbO)又名密陀僧，熔點 886℃，沸點 1472℃，有兩種同素異形體：屬于正方晶系的紅密陀僧和斜方晶系的黃密陀僧。熔化的密陀僧急冷時呈黃色，緩冷時呈紅色，前者在高溫下穩(wěn)定，兩者的相變點為 450~500℃。 7 PbO 在不同溫度下的平衡蒸氣壓如下： 溫度 (℃ ) 943 1039 1085 1222 1265 1330 1402 1472 蒸氣壓(kPa) 3 7 101.3 PbO 是強氧化劑，能氧化 Te、 S、 As、 Sb、 Bi 和 Zn等。 PbO是兩性氧化物，既可與 SiO Fe2O3，結(jié)合成硅酸鹽或鐵酸鹽；也可與 CaO， MgO 等形成鉛酸鹽 (如 PbO2+CaO=CaPbO3)；還可與 Al2O3結(jié)合成鋁酸鹽。 PbO對硅磚和粘土磚的侵蝕作用很強烈。所有的鉛酸鹽都不穩(wěn)定，在高溫下離解并放出氧氣。 PbO是良好的助熔劑，它可與許多金屬氧化物形成易熔的共晶體或化合物。在 PbO 過剩的情況下，難熔的金屬氧化物即使不形成化合物也會變成易熔物。此種作用在煉鉛過程中具有重要意義。 PbO 屬于難離解的穩(wěn)定化合物，但