第一章、鉛冶金的一般知識(已修改)
2025-08-17 10:42 本頁面
【正文】 第一章 鉛冶金的一般知識目的要求：要求同學(xué)們掌握鉛及鉛的主要化合物的知識，掌握鉛的主要礦石，鉛冶金的兩種主要流程。重點難點：鉛的主要礦石； 鉛冶金的兩種主要流程。 物理性質(zhì)金屬鉛屬于等軸晶系，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11所示：鉛的蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下： 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(OH)3。鉛在空氣中加熱熔化時，最初氧化成PbO2，溫度升高時則氧化成PbO，繼續(xù)加熱到330～450℃形成的PbO氧化成Pb2O3，在450～470℃的溫度范圍內(nèi)，則形成Pb3O4（即2PbOPbO2，俗稱鉛丹）。無論是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?？梢姡I(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。 主要鉛化合物的性質(zhì)1．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。%，～，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： PbS的離解壓很小，1000℃。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Pb（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+ PbSCaS+ 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PbSCaS。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 %,Pb %；下層含PbS %,Pb %。當(dāng)冷卻時PbS以純凈的結(jié)晶體從PbPbS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入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℃。2．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℃。PbO在不同溫度下的平衡蒸氣壓如下：PbO是強(qiáng)氧化劑，能氧化Te、S、As、Sb、Bi和Zn等。PbO是兩性氧化物，既可與SiOFe2O3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(qiáng)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，但容易被C和CO所還原。3．硫酸鉛硫酸鉛（PbSO4）,熔點為1170℃。PbSO4是比較穩(wěn)定的化合物，開始分解的溫度為850℃，而激烈分解的溫度為905℃。PbS、ZnS和Cu2S等的存在可促使PbSO4的分解，促使其開始分解溫度降低。例如PbSO4+PbS系中，反應(yīng)開始溫度為630℃。PbSO4和PbO均能與PbS發(fā)生相互反應(yīng)生成金屬鉛，是硫化鉛精礦直接熔煉的反應(yīng)之一。4．氯化鉛氯化鉛（PbCl2）為白色，其熔點為498℃，沸點為954℃。PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，25℃%，100℃%。但PbCl2溶
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