【正文】 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。 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?？捎糜诰勐纫蚁┑姆€(wěn)定劑。 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。 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。 4 表 1l 鉛的主要物理性質(zhì) 項(xiàng)目 原子量 密度(20℃ ) 熔點(diǎn) 硬度 (莫氏 ) 沸點(diǎn) 粘度 (340℃ ) 單位 g/cm3 ℃ ℃ Pa s 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 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。 PbO2，俗稱鉛丹 )。 CO2對鉛的作用不大；浸沒在水中 (無空氣 )的鉛很少腐蝕?？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?yàn)楸M管硫酸、鹽酸價(jià)廉易得，但生成的 PbSO PbCl2在水溶液中溶解度小；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。 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。 PbS含 ％，密度 ～ ，熔點(diǎn) 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。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)。 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當(dāng)爐料中存在大量CaS時，會降低鉛的回收率，因?yàn)?CaS 將與 PbS 形成穩(wěn)定的 CaS 在鉛的熔點(diǎn)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。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幾乎不與 C和 CO 發(fā)生作用。 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。 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(qiáng)氧化劑，能氧化 Te、 S、 As、 Sb、 Bi 和 Zn等。 PbO對硅磚和粘土磚的侵蝕作用很強(qiáng)烈。 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。此種作用在煉鉛過程中具有重要意義。 ⑶、 硫酸鉛 硫酸鉛 (PbSO4)的密度為 ，熔點(diǎn)為 1170℃。 PbS、 ZnS和 Cu2S 等的存在可促進(jìn) PbSO4的分解，促使其開始分解溫度降低。 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。 PbCl2在水溶液中的溶解度甚小， 25℃時為 ％， 100℃時才為 ％。 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(dāng)有 CaCl2存在時，其溶解度更大。 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(jìn)行 冶煉 ?；鸱ㄒ睙捰挚煞譃橹苯右睙挿ê蛡鹘y(tǒng)冶煉法。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。終渣含鉛 3%以上，仍有低空污染問題，生產(chǎn)能耗高。 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。它是在一臺氧氣底吹回轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉的。 （ 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)。爐型和煉銅的艾薩爐或奧氏爐相同。 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。粗鉛品位為 96%～ 98%，需進(jìn)一步精煉。由于該法工藝簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，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。 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。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。 在圖 41 中，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)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)）。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。隨著硫勢降低，意味著粗鉛中更多的硫被氧化生成 SO2進(jìn)入氣相。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。 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。該法的核心技術(shù)是頂吹噴槍系統(tǒng)。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(yùn)動 , 從而加速反應(yīng)進(jìn)行。由于噴槍以漩渦狀高速噴出氣體 , 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)熔煉的氧化過程 。操作溫度一般控制在 1050℃ 左右。 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。富鉛渣由鑄渣機(jī)鑄成渣塊 , 冷卻后經(jīng)重型槽式輸送機(jī)送至鼓風(fēng)爐車間進(jìn)行還原熔煉。 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。 ⑵ 、 原料適應(yīng)性強(qiáng)。 ⑶、 設(shè)備配套靈活。 ⑷、 環(huán)保效果優(yōu)越。 同時產(chǎn)生高 SO2濃度煙氣 , 完全滿足制酸要求 , S 回收利用率高。整個工藝采用 DCS 控制系統(tǒng)生產(chǎn) , 自動化程度高 , 生產(chǎn)效率高。 FeS氧 化成 FeO、 Fe2O Fe3O4 并形成 2FeO nFe2O3等 各種硅酸鹽和鐵酸鹽進(jìn)入爐渣。 ⑵ 、 銅的硫化物 銅在硫化鉛精礦中 ， 以黃銅礦 Cu FeS銅藍(lán) （ CuS）