粗鉛初步火法精煉ppt課件

粗鉛的火法精煉,1,2,鉛的用途在現(xiàn)代工業(yè)所有消耗的有色金屬中，鉛居第四為，僅次于鋁、銅和鋅，成為工業(yè)基礎(chǔ)的重要金屬之一。鉛的用途主要表現(xiàn)在：鉛蓄電池（蓄電池工業(yè)的用鉛量最大，當(dāng)今世界60以上的鉛用于蓄電池生產(chǎn)）；運(yùn)輸行業(yè)用鉛作軸承合金；建筑行業(yè)中的隔音材料；X射線室的屏蔽材料；化學(xué)和冶金工中的防腐、防漏以及溶液貯存設(shè)備等。,3,一、概述視處理方法和原料的不同，生產(chǎn)的粗鉛都含有一定量的雜質(zhì)，一般雜質(zhì)含量為2%4%，少數(shù)也有低于2%或高于5%的，粗鉛成分下表。,4,粗鉛中含的雜質(zhì)有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、S、Se、Te、Bi等。雜質(zhì)含量主要取決于鉛精礦的成分，冶煉方法也影響雜質(zhì)含量。粗鉛需經(jīng)過精煉才能廣泛使用。精煉目的是除去雜質(zhì)。由于鉛含有上述雜質(zhì)，影響了鉛的性質(zhì)，使鉛的硬度增加，韌性降低，對某些試劑的抗蝕性能減弱，使之不適于工業(yè)應(yīng)用。用這樣的粗鉛去制造鉛白、鉛丹時(shí)，也不能得到純凈的產(chǎn)品，因而降低了鉛的使用價(jià)值。所以，要通過精煉，提高鉛的純度。,5,粗鉛精煉的原料有三類：第一類是鉛熔煉或鉛鋅冶煉產(chǎn)出的粗鉛，俗稱礦產(chǎn)粗鉛（簡稱礦鉛）；第二類是再生鉛；第三類是錫冶煉副產(chǎn)粗鉛。,6,粗鉛的冶煉方式介紹,粗鉛精煉的方法有兩類，第一類為火法精煉，第二類為先用火法除去銅與錫后，再鑄成陽極板進(jìn)行電解精煉。目前世界上火法精煉的生產(chǎn)能力約占80%。采用電解精煉的國家主要有中國、日本、加拿大等國。我國大多數(shù)企業(yè)粗鉛的處理均采用電解法精煉。火法精煉是利用雜質(zhì)金屬與主金屬（鉛）在高溫熔體中物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)方面的差異，形成與熔融主金屬不同的新相（如精煉渣），并將雜質(zhì)富集于其中，從而達(dá)到精煉的目的。例如：銅在粗鉛中的溶解度隨溫度降低面減小，因而可采用熔析除銅;銅對硫的親和力大于鉛，因而有加硫除銅；砷、銻、錫等雜質(zhì)對氧的親和力大于鉛，因而有氧化（或氧化加堿）精煉和堿性精煉除砷、銻、錫；在含雜質(zhì)金屬的粗鉛中添加第三種甚至更多種金屬，它們與雜質(zhì)金屬形成金屬化合物（合金）的親和力大于鉛，因而有加鋅除銀、加鈣鎂除鉍等方法。,7,火法精煉的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資少、占地面積小，并可以按粗鉛成分和市場需求采用不同的工序。從而產(chǎn)出多種牌號的精鉛。含鉍和貴金屬少的粗鉛最宜采用火法精煉?；鸱ň珶挼娜秉c(diǎn)是鉛直收率低，勞動條件差，工序繁雜，中間產(chǎn)品處理量大。當(dāng)前，世界上粗鉛火法精煉的生產(chǎn)能力約占總精煉能力的70，而電解精煉多在我國、日本和加拿大等國采用。,粗鉛火法精煉的典型流程,8,鉛的電解精煉技術(shù)在我國、日本和加拿大等國家廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)品質(zhì)量高,生產(chǎn)過程穩(wěn)定,操作條件好。缺點(diǎn):生產(chǎn)周期長,占用資金大,投資大,生產(chǎn)成本略高。鉛電解精煉的一般工藝流程如圖所示：,粗鉛火法精煉的目的視采用精煉流程不同而異。全火法精煉的目的是除去銅、錫、砷、銻、銀、鋅、鉍等雜質(zhì)，將粗鉛提純，生產(chǎn)出合格的精鉛產(chǎn)品。對于電解精煉而言，確切地講，它所采用的火法精煉只是初步火法精煉，其基本任務(wù)是將粗鉛中的雜質(zhì)銅、錫除至一定程度，并調(diào)整銻量，澆鑄成化學(xué)質(zhì)量和物理規(guī)格均滿足電解要求的陽極板；,10,二、鉛電解精煉時(shí)雜質(zhì)的行為,在粗鉛陽極中，通常含有金、銀、銅、銻、砷、錫、鉍等雜質(zhì)，雜質(zhì)在陽極中除以單質(zhì)存在外，還以固溶體、金屬間化合物、氧化物、硫化物等形態(tài)存在。陽極中的雜質(zhì)在電解過程中的行為是很復(fù)雜的，按其標(biāo)準(zhǔn)電位可將陽極中的雜質(zhì)分為三類：,11,（1）電位比鉛負(fù)的金屬Zn、Fe、Cd、Co和Ni等,（2）電位比鉛正的Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等,（3）電位與鉛很相近的Sn,由于它們具有比鉛高的析出電位，電解時(shí)同鉛一道從陽極溶解，但含量較少，且極易除去。,由于它們具有比鉛更低的析出電位，電解時(shí)一般不溶解，而留于陽極泥中。,Sn與SiF62生成SnSiF6，Sn，但并不完全溶解，部分留在陽極泥中。,根據(jù)金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位可把鉛中的雜質(zhì)金屬分為三類：,12,第一類雜質(zhì)金屬能與鉛一道從陽極溶解進(jìn)入電解液，由于其析出電位較鉛負(fù)，故在正常情況下不會在陰極上放電析出。由于這些雜質(zhì)在粗鉛中含量很小，且在火法精煉過程中很易除去，所以一般情況下不會在電解液中積累到有害的程度。,13,第二類雜質(zhì)在電解熔煉過程中基本上不溶解，從而在陽極表面上形成陽極泥層。當(dāng)陽極泥散落或脫落，這些雜質(zhì)將被帶入電解液中，并隨著電解液流動而被粘附在和夾雜于陰極析出鉛中，對陰極質(zhì)量影響很大。尤其是銅、銻、銀和鉍顯著。下面分別敘述：,14,銅：陽極中銅的活性很小，在沒有氧的參與下，不會呈離子狀態(tài)進(jìn)入電解液中，所以在電解液中含量很少。陽極中銅的存在嚴(yán)重影響陽極泥的物理性質(zhì)。當(dāng)陽極中含銅超過0.06%時(shí)，陽極泥將顯著地變硬和致密，以致阻礙鉛的正常溶解，并使槽電壓升高而引起雜質(zhì)的溶解和析出。因此，電解前粗鉛必須先進(jìn)行火法精煉，將銅降至0.06%以下。,15,砷：在電解過程中砷與銻的性質(zhì)相似，難溶于電解液。陽極中砷含量一般不大于0.4%。砷和銻都具有增大陽極泥強(qiáng)度的效果。工廠實(shí)踐證明，控制陽極泥中砷、銻的總量0.8%,可以確保陽極泥不脫落。,16,銻:銻在陽極中呈固溶體的形態(tài)存在，由于其標(biāo)準(zhǔn)電位較正，在電解過程中很少進(jìn)入電解液，而是留在陽極泥中。但銻能在陽極表面的陽極泥中形成堅(jiān)固而又疏松多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包裹陽極泥使之具有適當(dāng)?shù)母街鴱?qiáng)度而不脫落。當(dāng)陽極含銻2%時(shí)，陽極泥會變得堅(jiān)硬而難于刷下。當(dāng)陽極含銻0.5%時(shí)，陽極泥容易散碎脫落，電解液渾濁，貴金屬損失嚴(yán)重，析出鉛質(zhì)量難以保證。因此，生產(chǎn)中陽極含銻一般控制在0.8%1.2%。如果粗鉛生產(chǎn)配料有困難，致使粗鉛含銻太高或太低，在初步火法精煉裝鍋時(shí)就要適量配入含銻低或銻高的雜鉛或粗鉛，確保陽極有適量的銻，這在生產(chǎn)上稱之為“調(diào)銻”。,17,鉍：鉍和砷一樣，標(biāo)準(zhǔn)電位比銻還正，在電解過程中不會呈離子狀態(tài)進(jìn)入電解液，而是保留在陽極泥中，所以用電解法分離鉛和鉍是最徹底的。生產(chǎn)中偶然出現(xiàn)電解液含鉍增高，導(dǎo)致析出鉛質(zhì)量不合格，多是由于掉極造成陽極泥溶解污染電解液造成的。,18,銀：銀通常是粗鉛陽極中含量較高的雜質(zhì)金屬，也是陽極泥中回收價(jià)值最大的貴金屬。電解時(shí)銀和鉍一樣絕大部分保留在陽極泥中，在陽極泥中得到富集而有利于貴金屬回收。,熔析除銅的基本原理是基于銅在鉛液中的溶解度隨著溫度的下降而減少，當(dāng)含銅高的鉛液冷卻時(shí)，銅便成固體結(jié)晶析出，由于其比重較鉛小(約為9)，因而浮至鉛液表面，以銅浮渣的形式除去。銅在鉛液中的溶解度隨著溫度的變化而變動，溫度下降時(shí)，液體合金中的含銅量相應(yīng)地減少，當(dāng)溫度降至共晶點(diǎn)(326)時(shí)，銅在鉛中的含量為0.06%，這是熔析除銅的理論極限。熔析操作有兩種方法：1.加熱熔析法；2.冷卻熔析法。二者熔析原理是相同的，前者是將粗鉛錠在反射爐或熔析鍋內(nèi)用低溫熔化，使鉛與雜質(zhì)分離；后者是將鼓風(fēng)爐放出的鉛水鉛泵汲送到熔析設(shè)備，然后降低溫度使雜質(zhì)從鉛水中分凝出來。,粗鉛的初步火法精煉,當(dāng)粗鉛中含砷銻較高時(shí)，由于銅對砷、銻的親合力大，能生成難溶于鉛的砷化銅和銻化銅，而與銅浮渣一道浮于鉛液表面而與鉛分離。實(shí)踐證明，含砷、銻高的粗鉛，經(jīng)熔析除銅后，其含銅量可降至0.020.03%。粗鉛中含砷、銻低時(shí)，用熔析除銅很難使鉛液含銅降至0.06%。這是因?yàn)椋篴、熔析作業(yè)溫度通常在340以上，銅在鉛液中的溶解度大于0.06%；b、含銅熔析渣的上浮取決于鉛液的粘度，鉛液溫度降低則粘度增大，銅渣細(xì)粒不易上浮。在熔析過程中，幾乎所有的鐵、硫（呈鐵、銅及鉛的硫化物形態(tài)）以及難熔的鎳、鈷、銅、鐵的砷化物及銻化物都被除去；同時(shí)貴金屬的一部分也進(jìn)入熔析渣。,21,22,除銅工藝,23,加硫除銅原理粗鉛經(jīng)熔析脫銅后，一般含銅仍在0.1%左右，不能滿足電解要求，需再進(jìn)行加硫除銅。在熔融粗鉛中加入元素硫時(shí)，首先形成PbS，其反應(yīng)如下：2Pb+2S=2PbS由于銅對硫的親和力大于鉛對硫的親和力，所以硫化鉛中的鉛被銅置換，繼而發(fā)生以下反應(yīng)：PbS+2Cu=Pb+Cu2SCu2S比鉛的比重小，且在作業(yè)溫度下不溶于鉛水，因此，形成的固體硫化渣浮在鉛液面上。最后鉛液中殘留的銅一般為0.0010.002%。加硫除銅的硫化劑一般采用硫磺。加入量按形成Cu2S時(shí)所需的硫計(jì)算，并過量20-30%。加硫作業(yè)溫度對除銅程度有重大影響，鉛液溫度越低，除銅進(jìn)行得越完全，一般工廠都是在330-340范圍內(nèi)。加完硫磺后，應(yīng)迅速將鉛液溫度升至450-480，大約攪拌40分鐘以后，待硫磺渣變得疏松，呈棕黑色時(shí)，表示反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，則停止攪拌進(jìn)行撈渣，此種浮渣由于含銅低，只約2-3%，而鉛高達(dá)95%，因此返回熔析過程。加硫除銅后鉛含銅可降至0.001-0.002%，送去下一步電解精煉。,24,粗鉛除銅實(shí)例,粗鉛的連續(xù)脫銅是應(yīng)用熔析除銅的原理。在CDF爐內(nèi)進(jìn)行，此時(shí)，脫銅爐要有足夠深的熔池和其他降溫設(shè)施，以造成鉛熔池自上而下有一定的溫度梯度，銅及其化合物從熔池較冷的底層析出，上浮至高溫的上層，被鉛液中所含的硫化鉛或特意加入的硫化劑（鉛精礦或黃鐵礦）所硫化，形成冰銅，其反應(yīng)式如下：Pbs(FeS)+2Cu=Cu2S+Pb(Fe)因此，上部鉛液的溫度要求較高又要有足夠的硫化劑，使上浮的銅不斷被硫化，從而又促使底部的銅上浮。隨著這兩個(gè)過程的進(jìn)行，底部鉛中的銅就越來越少。除硫化劑外，配料時(shí)還配入鐵屑、蘇打。鐵屑與硫化鉛發(fā)生沉淀反應(yīng)而降低冰銅中的含鉛量，蘇打在過程中進(jìn)行如下反應(yīng)：4PbS+4Na2CO3=4Pb+3Na2S+Na2SO4+4CO2從而降低了冰銅的熔點(diǎn)及含鉛量。其余部分則形成砷酸鹽，銻酸鹽及錫酸鹽進(jìn)入爐渣。粗鉛脫銅程度取決于熔池底層的溫度，鉛在熔池的停留時(shí)間和粗鉛中的砷銻含量等因素。產(chǎn)出的冰銅和爐渣從熔池上部放出，脫銅后的鉛液從底部虹吸放出。,連續(xù)脫銅原理,在一定意義上說，連續(xù)脫銅過程就是把浮渣反射爐處理銅質(zhì)浮渣的過程于粗鉛熔析除銅過程有機(jī)的結(jié)合起來，連續(xù)脫銅就是把浮渣反射爐置于除銅鍋上的聯(lián)合設(shè)備，在這里不斷地實(shí)現(xiàn)銅的析出和硫化，使其形成冰銅，消除了中間產(chǎn)物浮渣。連續(xù)脫銅具有的優(yōu)點(diǎn)是：a、簡化了流程，能在一個(gè)爐子內(nèi)完成多種任務(wù);b、充分利用鉛液的潛熱，節(jié)約燃料；c、減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率，降低了生成成本；d、便于實(shí)踐機(jī)械化和自動化。,28,銅浮渣的處理所謂“浮渣”，一般都是指火法精煉過程中浮在熔融(主)金屬表面上，由精煉過程形成的雜質(zhì)化合物及機(jī)械夾帶的主金屬液滴(塊)所組成的固體物質(zhì)。熔析除銅產(chǎn)出的浮渣一般含u10%-20%，Pb60%-80%。,就是利用煤氣用富氧燃燒，在高溫下利用無煙煤把金屬鉛，銻從它們的氧化物還原出來，其脈石成分與添加的熔劑（Na2CO3）造渣，從而與還原出來的金屬鉛、銻等分離，產(chǎn)出的冰銅中有部分元素以氧化物和硫化物形態(tài)存在，在高溫下配入還原劑、熔劑，使其中的部分氧化物被還原成金屬，F(xiàn)e與加入的熔劑組成二元系的渣，F(xiàn)e被除去。采用銅與鉛的密度的差異，降溫使銅浮于上