【正文】 化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和用途的認(rèn)識(shí)、鉛生產(chǎn)方法的了解、鉛直接熔煉原理及工藝流程的選擇、計(jì)算熔煉爐煉鉛的物料平衡與熱平衡計(jì)算。 關(guān)鍵詞 : 鉛頂吹直接熔煉爐、年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸、工藝 流程的選擇、物料平衡與熱平衡計(jì)算、尺寸定型、畫(huà)結(jié)構(gòu)圖。中國(guó)的鉛產(chǎn)量接近世界的 188。隨著鉛工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)鉛冶煉的技術(shù)裝備水平也在提高，但與國(guó)外相比仍有差距，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ⑴、鉛冶煉企業(yè)的規(guī)模較??； ⑵、技術(shù)裝備相對(duì)落后； ⑶、再生資源利用率低； ⑷、環(huán)境污染比較嚴(yán)重； ⑸、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)偏低。 中國(guó)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。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(duì)我們將來(lái)的發(fā)展有著重要作用?？捎糜诰勐纫蚁┑姆€(wěn)定劑。 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(diǎn)為硬度小、密度大、熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、展性好、延性差、對(duì)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(dòng)性大。 s 鉛在空氣中加熱熔化時(shí)，最初氧化成 Pb2O，溫度升高時(shí)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。 CO2對(duì)鉛的作用不大；浸沒(méi)在水中 (無(wú)空氣 )的鉛很少腐蝕。 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(guò)的性能。但 PbS 中的 Pb 可被對(duì)硫親和力大的金屬所置換，如溫度高于 1000℃時(shí)，鐵可置換 PbS中的鉛 (PbS+Fe=FeS +Pb)。當(dāng)爐料中存在大量CaS時(shí)，會(huì)降低鉛的回收率，因?yàn)?CaS 將與 PbS 形成穩(wěn)定的 CaS當(dāng)冷卻時(shí) 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。 ⑵、 氧化鉛 氧化鉛 (PbO)又名密陀僧，熔點(diǎn) 886℃，沸點(diǎn) 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。 PbO對(duì)硅磚和粘土磚的侵蝕作用很強(qiáng)烈。此種作用在煉鉛過(guò)程中具有重要意義。 PbS、 ZnS和 Cu2S 等的存在可促進(jìn) PbSO4的分解，促使其開(kāi)始分解溫度降低。 PbCl2在水溶液中的溶解度甚小， 25℃時(shí)為 ％， 100℃時(shí)才為 ％。 2 鉛生產(chǎn)方法概述 鉛 從原 礦 開(kāi)始，經(jīng)過(guò)采 礦 和 選礦 ，得到含 鉛 45%－ 70%的 鉛 精礦 ，然后送入 冶煉 廠進(jìn)行 冶煉 。該工藝是由原蘇聯(lián)的莫斯科有色研究院和哈薩克斯坦共同研制完成的。 由于 氧化 與還原在同一個(gè)裝置中完成，終渣含鉛為 5%10%，氧耗高、電耗高。 （ 4）氧氣 頂吹 煉鉛法：此法是兩段（氧化和還原）操作的直接煉鉛法，澳大利亞 MIM 公司和 Ausmelt公司分別擁有類(lèi)似的技術(shù)。 2 傳統(tǒng)煉鉛法 傳統(tǒng)煉鉛法主要為燒結(jié)鼓風(fēng)爐熔煉法，而鼓風(fēng)爐煉鉛歷史悠久，到 19 世紀(jì)已出現(xiàn)較大規(guī)模的生產(chǎn)，主要是將燒結(jié)塊和焦炭從爐頂分層加入鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。由于該法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)穩(wěn)定、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，多年來(lái)被廣泛采用，所生產(chǎn)的鉛占世界鉛產(chǎn)量的 80%以上。為使氧化熔煉過(guò)程盡可能脫除硫（包括溶解在金屬鉛中的硫），有更多的 PbO生成是不可避免的，在操作上合理控制氧 /料比就成為直接熔煉的關(guān)鍵。在該區(qū)域，隨著硫勢(shì)或 SO2勢(shì)增大，燒結(jié)產(chǎn)物中的硫酸鹽增多；圖下部為 Pb PbS 共晶物的穩(wěn)定區(qū)，由于 Pb 和 PbS 的互溶度很大，因此在高溫下溶解在金屬鉛中的 S 含量可在很大范圍內(nèi)變化。等 PSO2線表示在多相體系中存在的平衡反應(yīng) 1/2S2+O2=SO2. 在一定 PSO2下，體系中的氧勢(shì)增大，則硫勢(shì)降低。該法的核心技術(shù)是頂吹噴槍系統(tǒng)。由于噴槍以漩渦狀高速?lài)姵鰵怏w , 使?fàn)t料在高氧位的條件下和有限的空間內(nèi) , 進(jìn)行氣 固 液三相的充分接觸和迅速反應(yīng) , 加速了冶煉過(guò)程的傳熱和傳質(zhì)速度 , 大大強(qiáng)化了爐內(nèi)熔煉的氧化過(guò)程 。 ISA熔煉爐產(chǎn)出的高濃度 SO2煙氣通過(guò)余熱鍋爐回收余熱、 收塵系統(tǒng)收塵后 , 送往硫酸車(chē)間制酸。 13 圖 21艾薩 鼓風(fēng)爐熔煉工藝流程 艾薩 鼓風(fēng)爐煉鉛工藝具有如下優(yōu)點(diǎn) : ⑴、 處理能力大 , 生產(chǎn)效率高。 ⑶、 設(shè)備配套靈活。 同時(shí)產(chǎn)生高 SO2濃度煙氣 , 完全滿足制酸要求 , S 回收利用率高。 FeS氧 化成 FeO、 Fe2O Fe3O4 并形成 2FeO ⑵ 、 銅的硫化物 銅在硫化鉛精礦中 ， 以黃銅礦 Cu FeS銅藍(lán) （ CuS） 、輝銅礦 （ Cu2S） 15 等形態(tài)存在 ， 部分在高溫下分解、氧化成氧化物 ， 以及生成各種硅酸鹽和鐵酸鹽。少部分未揮發(fā)的進(jìn)一步氧化成難揮發(fā)的 As2O5，與其它金屬氧 化物作用生成很穩(wěn)定的砷酸鹽入渣。 極 大部分進(jìn)一步氧化成穩(wěn)定且難揮發(fā)的 Sb2O Sb2O5，與其它金屬氧 化物作用生成銻酸鹽入渣。 16 鉛 直接熔煉主要產(chǎn)物 ⑴、 粗鉛 在整個(gè)熔煉系統(tǒng)中，相對(duì)于還原熔煉所產(chǎn)粗鉛而言，稱(chēng)其為一次粗鉛。 ⑵、 高鉛渣 相對(duì)于下步還原熔煉所產(chǎn)爐渣而言，稱(chēng)其為初渣。 Fe2O3 爐內(nèi)液態(tài)高鉛渣由渣口、溜槽直接入還原爐熔煉；目前大部分廠家，利用鑄渣機(jī)鑄成高鉛渣塊料（冷態(tài)），再進(jìn)行鼓風(fēng)爐還原熔煉（雖然要消耗昂貴的冶金焦，但是工藝相對(duì)成熟的多）。 當(dāng)處理含砷物料時(shí)，收砷系統(tǒng)得到的砷塵一般含 As2O3 達(dá) 85%以上，經(jīng)袋裝作為副產(chǎn)品外售。 1 艾薩爐的爐體結(jié)構(gòu) 2 艾薩爐噴槍 18 噴槍是艾薩爐的核心技術(shù)。最外層是富氧空氣，供艾薩爐熔煉需要的氧。正常作業(yè)情況下，噴嘴停油，但供風(fēng)作 業(yè)熔煉補(bǔ)充風(fēng)用。其缺點(diǎn)是需要設(shè)置泥炮，定期打孔、放液、堵孔；清理溜槽，操作較繁瑣。 ⑵、 熔煉操作 熔池熔煉第一步是造熔池，為了確保在接近正常生產(chǎn)爐溫投產(chǎn)。先放渣，后放鉛在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，加料連續(xù)進(jìn)行，只有排放作業(yè)是周期性。 ⑹、 艾薩爐及余熱鍋爐的清理。 在生產(chǎn)運(yùn)行中，由于各種原因可能引起鍋爐爆管，必須及時(shí)處理，否則會(huì)影響鍋爐上水，造成嚴(yán)重后果。這樣可以保證艾薩爐仍然繼續(xù)保溫，減少頻繁啟動(dòng)， 21 減少爐體耐火材料因冷熱反復(fù)變化而降低使用壽命。業(yè)主提供的原煤干基成分見(jiàn)表 3— 2， ,碎煤灰分化學(xué)成分見(jiàn)表 3— 3. 表 3— 2 原料干基成分（ %） C 用 S 用 H 用 O 用 N 用 A 用 碎煤含水約 8% 表 3— 3 原煤灰分化學(xué)成分（ %） Fe SiO2 CaO 2 粉煤 頂吹熔煉爐使用粉煤為燃料，年需要量為產(chǎn)量的？。輕柴油采用 GB25287 標(biāo)準(zhǔn)中的 0油。 （ 7）工作制度： 富氧頂吹熔煉爐熔煉車(chē)間： 6732h/a。 3）煙塵產(chǎn)出率及其化學(xué)成分和物相組成計(jì)算 4）熔渣產(chǎn)出率及其化學(xué)成分和物相組成計(jì)算 5）熔煉需要的空氣量及產(chǎn)出煙塵量與 組成計(jì)算 6）熔煉爐物料平衡計(jì)算 7）熱平衡計(jì)算 三、設(shè)備選擇計(jì)算 27 1）熔煉爐（爐床面積） 2）鼓風(fēng)機(jī) 3）引風(fēng)機(jī) 四、參考書(shū)目 1．銅鉛鉛設(shè)計(jì)參考資料 銅鉛鉛冶煉設(shè)計(jì)參考資料編寫(xiě)組 1978 2．重金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)（鉛鉛鉍卷）冶金工業(yè)出版社 1994 年 3．有色冶金工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 陳楓 1989 4．重金屬冶金學(xué) 趙天從編 1987 第二版 5．鉛冶金 彭容秋 中南大學(xué)出版社 6．鉛冶金學(xué) 東北工學(xué)院有色重金屬冶煉教研室等 冶金工業(yè)出版社