【文章內(nèi)容簡介】 但容易被 C 和 CO 所還原。 ⑶、 硫酸鉛 硫酸鉛 (PbSO4)的密度為 ，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 等的存在可促進 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。 ⑷、 氯化鉛 氯化鉛 (PbCl2)為白色，其熔點為 498℃，沸點為 954℃，密度為 8 。 PbCl2在水溶液中的溶解度甚小， 25℃時為 ％， 100℃時才為 ％。但 PbCl2溶解于堿金屬和堿土金屬的氯化物 (如 NaCl等 )水溶液中。 PbCl2在 NaCl 水溶液中的溶解度隨溫度和 NaCl 濃度的提高而增大，當有 CaCl2存在時，其溶解度更大。例如，在 50℃下 NaCl飽和溶液中鉛的最大溶解度為 42g/L； 當有 CaCl2存在下的 NaCl 飽和溶液加熱至 100℃時，則鉛的溶解度可達 100~110g/L。 2 鉛生產(chǎn)方法概述 鉛 從原 礦 開始，經(jīng)過采 礦 和 選礦 ，得到含 鉛 45%－ 70%的 鉛 精礦 ，然后送入 冶煉 廠進行 冶煉 。目前世界上鉛的冶煉方法有 火法 和 濕法 兩 種，主要以 火法 為主， 濕法 煉鉛還未實現(xiàn)工業(yè)化?；鸱ㄒ睙捰挚煞譃橹苯右睙挿ê蛡鹘y(tǒng)冶煉法。 1 直接煉鉛法 直接冶煉法主要有以 下幾種： （ 1）基夫塞特法 (Kivcet)煉鉛： 1967年前蘇聯(lián) 有色 金 屬礦冶研究院開始試驗； 1988年實現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。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。意大利薩米公司購買了該項專利權(quán)并在威斯麥港，基夫塞特法煉鉛對物料的制備要求嚴格，入爐爐料經(jīng)配料后要求充分干燥至水份 %以下，粒度要求 100目左右。終渣含鉛 3%以上，仍有低空污染問題，生產(chǎn)能耗高。 （ 2）氧氣底吹煉鉛法（ QSL）：由德國魯奇公司等研制的，已在中國、德國、韓國建廠，該工藝對 原料 制備要求相對較為寬松，物料水份、粒度組成不受嚴格的限制。 由于 氧化 與還原在同一個裝置中完成，終渣含鉛為 5%10%，氧耗高、電耗高。 （ 3） 水 口山煉鉛法（ SKS)；該法是中國自行開發(fā)的直接煉鉛新工 藝。它是在一臺氧氣底吹回轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉的。鉛精礦不經(jīng)焙燒和燒結(jié)，在此煉出一步分粗鉛，另一部分鉛氧化成 PbO 進入爐渣，爐渣含鉛 9 40%，鑄塊后進鼓風(fēng)爐還原熔煉。 （ 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 公司分別擁有類似的技術(shù)。所建的工廠有處理鉛精礦和廢舊電池的，也有用于煉鉛爐渣煙化回收鋅的。爐型和煉銅的艾薩爐或奧氏爐相同。 MIM 公司最初建設(shè)的一套生產(chǎn)設(shè)施是由兩臺相互連通的爐子組成，一臺氧化熔煉爐產(chǎn)出粗鉛和高鉛爐渣的混合熔體，該混合熔體經(jīng)過連通管進入還原 爐，高鉛爐渣在還原爐用噴槍噴入粉煤還原。 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)進行還原熔煉。粗鉛和爐渣從各自的放出口間斷或連續(xù)放出。粗鉛品位為 96%～ 98%，需進一步精煉。爐渣進行煙化處理，回收其中的鋅、鉛和其它有價金屬后棄去。由于該法工藝簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定、回收率高等優(yōu)點，多年來被廣泛采用，所生產(chǎn)的鉛占世界鉛產(chǎn)量的 80%以上。 3 鉛直接熔煉 1 鉛直接熔煉的基 本原理 金屬硫化物精礦直接熔煉的特點之一是利用工業(yè)氧氣 ,二是采用強化冶煉過程的現(xiàn)代冶金設(shè)備 ,從而使金屬硫化物受控氧化熔煉在工業(yè)上應(yīng)用成為可能。 在鉛精礦的直接熔煉中，根據(jù)原料主成分 PbS 的含量 ,按照 PbS氧化發(fā)生的基本反應(yīng) PbS+O2== Pb+SO2,控制氧的供給量與 PbS 的加入 10 量的比例 (簡稱為氧 /料比 ),從而決定了金屬硫化物受控氧化發(fā)生的程度。 實際上 ,PbS 氧化生成金屬鉛有兩種主要途徑：一是 PbS 直接氧化生成金屬鉛，較多發(fā)生在冶金反應(yīng)器的爐膛空間內(nèi)；二是 PbS 與PbO 發(fā)生交互反應(yīng)生成金屬鉛，較多發(fā)生在 反應(yīng)器熔池中。為使氧化熔煉過程盡可能脫除硫（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。 在理論上，可借助 PbSO 系硫勢 — 氧勢化學(xué)勢圖（圖 41）進行討論。 在圖 41 中，橫坐標和縱坐標分別代表 PbSO 系中的硫勢和氧勢，并用多相體系中硫的平衡分壓和氧的平衡分壓表示，其對數(shù)值分別為 lgPs2和 （折線）將該體系分成上下兩個穩(wěn)定區(qū)（又稱優(yōu)勢區(qū)）。上部 PbOPbSO4為熔鹽，代表 PbS 氧化生成 11 的燒結(jié)焙燒產(chǎn)物。在該區(qū)域，隨著硫勢或 SO2勢增大，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。 如圖所示，在低氧勢、高硫勢條件下，金屬鉛相中的硫可達 13%，甚至更高，這就形成了平衡于縱坐標的等硫量（ S%)線。隨著硫勢降低，意味著粗鉛中更多的硫被氧化生成 SO2進入氣相。在這里，用點實線（斜線）代表二氧化硫的等分壓線（用 PSO2表示）。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，體系中的氧勢增大，則硫勢降低。反之亦然。 2 鉛直接熔煉工藝流程 該法屬于頂吹熔池熔煉技術(shù) , 其爐體為圓筒形 , 內(nèi)襯耐火材料 , 噴槍由頂部插入。精礦、 熔劑、 粉煤等物料 , 通常經(jīng)混合制粒后 , 由加料口加入爐內(nèi) (細料也可由噴槍直接加入爐內(nèi) ), 爐料被噴入的空氣或富氧空氣所氧化 , 熔煉產(chǎn)出的高鉛渣進入第二段熔爐中 , 在有還原劑的條件下 , 由噴槍噴入空氣 (或富氧空氣 )及燃料燃燒供熱 , 使高鉛渣還原 , 產(chǎn)出粗鉛。該法的核心技術(shù)是頂吹噴槍系統(tǒng)。該噴槍在 作業(yè)時通常置于渣層下面 , 但卻能受冷渣層的保護而不損壞。作業(yè)時 , 噴入的氣體和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的作用使熔池中的熔體產(chǎn)生劇烈運動 , 從而加速反應(yīng)進行。 鉛精礦、熔劑、煙塵和含鉛渣料等按配料比例充分混合并經(jīng)制粒 12 后由皮帶運輸機從爐頂加料口送入爐子 , PbS 氧化反應(yīng)所需的氧氣和空氣及燃油通過噴槍直接以旋渦狀噴射到熔池渣層中 , 并使熔池劇烈攪動。由于噴槍以漩渦狀高速噴出氣體 , 使爐料在高氧位的條件下和有限的空間內(nèi) , 進行氣 固 液三相的充分接觸和迅速反應(yīng) , 加速了冶煉過程的傳熱和傳質(zhì)速度 , 大大強化了爐內(nèi)熔煉的氧化過程 。氧氣由氧氣站供給 , 純度為 90%~93%。操作溫度一般控制在 1050℃ 左右。熔煉過程中硫化鉛和氧氣反應(yīng)生成氧化鉛 , 硫化鉛和氧化鉛反應(yīng)生成粗鉛、 富鉛渣和高濃度 SO2煙氣。 ISA 熔煉爐產(chǎn)出的高濃度 SO2煙氣通過余熱鍋爐回收余熱、 收塵系統(tǒng)收塵后 , 送往硫酸車間制酸。整個反應(yīng)釋放出大量的熱 , 加入的爐料被迅速加熱熔化并完成冶金過程的反應(yīng) , 所生成粗鉛從排鉛口排出 , 采用圓盤鑄錠機澆鑄后送電解精煉。富鉛渣由鑄渣機鑄成渣塊 , 冷卻后經(jīng)重型槽式輸送機送至鼓風(fēng)爐車間進行還原熔煉。 工藝流程如圖 11所示。 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 : ⑴、 處理能力大 , 生產(chǎn)效率高。在生產(chǎn)過程中 , 經(jīng)摸索改進 , ISA 14 爐日處理量可提高到設(shè)計值的 170%左右 , 同時如果要繼續(xù)提高處理能力