重金屬冶金技術(shù)-鉛冶金-1講述

1、這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子冶金與材料工程系冶金與材料工程系取精用弘取精用弘卓爾不群卓爾不群學無止境學無止境行至于善行至于善這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子第二章 鉛冶金這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子鉛及其主要化合物的性質(zhì)鉛及其主要化合物的性質(zhì)1.1煉鉛的原料煉鉛的原料1.2鉛冶金方法鉛冶金方法1.31 1 鉛冶金一般知識鉛冶金一般知識這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子前前言言 鉛鉛是史前人類所用的五種金屬之一，煉鉛術(shù)和煉銅是史前人類所用的五種金屬之一，煉鉛術(shù)和煉銅術(shù)大致始于同一歷史時期。術(shù)大致始于同一歷史時期。 直至公元前直至公元前16001400

2、16001400年，鉛才成為常見的金屬。年，鉛才成為常見的金屬。 鉛以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)開始于鉛以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)開始于1616世紀。世紀。17301730年英國德彼年英國德彼郡開創(chuàng)了膛式爐煉鉛法。至郡開創(chuàng)了膛式爐煉鉛法。至18711871年后發(fā)展為大型鼓風爐年后發(fā)展為大型鼓風爐煉鉛流程。至本世紀初，除少部分地區(qū)還用膛式爐煉鉛煉鉛流程。至本世紀初，除少部分地區(qū)還用膛式爐煉鉛外，均改用燒結(jié)機燒結(jié)焙燒外，均改用燒結(jié)機燒結(jié)焙燒鼓風爐還原熔煉法。鼓風爐還原熔煉法。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子 我國采用燒結(jié)一鼓風爐煉鉛始于我國采用燒結(jié)一鼓風爐煉鉛始于1910年。解年。解放后，相繼建成株洲冶煉廠、白銀

3、冶煉廠、韶關(guān)放后，相繼建成株洲冶煉廠、白銀冶煉廠、韶關(guān)冶煉廠、雞街冶煉廠等諸多煉鉛企業(yè)，構(gòu)成了我冶煉廠、雞街冶煉廠等諸多煉鉛企業(yè)，構(gòu)成了我國當今鉛生產(chǎn)領(lǐng)域的主體。國當今鉛生產(chǎn)領(lǐng)域的主體。 2002年產(chǎn)電鉛年產(chǎn)電鉛132.5萬萬t(包括再生鉛回收包括再生鉛回收)，其中礦產(chǎn)鉛其中礦產(chǎn)鉛1228萬萬t(包括進口含鉛物料包括進口含鉛物料)，國產(chǎn)，國產(chǎn)鉛精礦含鉛鉛精礦含鉛64.1萬萬t，再生鉛，再生鉛9.7萬萬t。全國已建成。全國已建成鉛冶煉廠鉛冶煉廠400多家。多家。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)1.鉛的性質(zhì)鉛的性質(zhì)（1）物

4、理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 1）鉛為）鉛為金屬，但略帶藍色，在空氣中失金屬，但略帶藍色，在空氣中失去光澤，變成暗灰色。熔點低，為去光澤，變成暗灰色。熔點低，為327.5 ，沸，沸點高，為點高，為1525。 2）鉛是）鉛是最軟的重金屬最軟的重金屬，有良好的，有良好的展性展性，能壓成，能壓成薄片；延性差，不能拉成細絲；鍛接性能良好。薄片；延性差，不能拉成細絲；鍛接性能良好。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì) 3）鉛的密度很大，為）鉛的密度很大，為11350kgm3。能很好地阻。能很好地阻擋擋X射線和放射性射線。射線和放射性射線。 4

5、）鉛是電和熱的不良導體。）鉛是電和熱的不良導體。 5）鉛在高溫下的蒸汽壓大，易揮發(fā)，液態(tài)下流）鉛在高溫下的蒸汽壓大，易揮發(fā)，液態(tài)下流動性好。動性好。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)（2）化學性質(zhì)化學性質(zhì)這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)2.鉛的化合物鉛的化合物 （1）硫化鉛（硫化鉛（PbS） 天然產(chǎn)出的硫化鉛稱方鉛礦。天然產(chǎn)出的硫化鉛稱方鉛

6、礦。 按金屬硫化物分子形成熱的大小，可將其按金屬硫化物分子形成熱的大小，可將其排列成下列順序：排列成下列順序：Mn，Cu，F(xiàn)e，Sn，Zn，Pb，Ag，As，Sb。亦即是說，在適當溫度。亦即是說，在適當溫度下，位于鉛前面的金屬都可以從下，位于鉛前面的金屬都可以從PbS中把鉛中把鉛置換出來。置換出來。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì) （2）氧化鉛氧化鉛(PbO) 鉛的氧化物最重要的是鉛的氧化物最重要的是PbO（密陀僧密陀僧），而），而PbO2、Pb2O3和和Pb3O4都不穩(wěn)定，只是冶金過程中的中間產(chǎn)物。都不穩(wěn)定，只是冶金

7、過程中的中間產(chǎn)物。 PbO是兩性氧化物。是兩性氧化物。 PbO是一種強氧化劑，它易使是一種強氧化劑，它易使Te、S、As、Sb、Sn、Bi、Zn、Cu、Fe等全部氧化或部分氧化，所形成的氧化等全部氧化或部分氧化，所形成的氧化物或造渣或揮發(fā)。物或造渣或揮發(fā)。 PbO是良好的助溶劑。是良好的助溶劑。 PbO屬于難離解的穩(wěn)定化合物，但容易被屬于難離解的穩(wěn)定化合物，但容易被C和和CO所還所還原。原。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)（3）硫酸鉛硫酸鉛(PbSO4) 天然的硫酸鉛礦物稱鉛礬。硫酸鉛為白天然的硫酸鉛礦物稱鉛礬。硫酸鉛

8、為白色單斜方晶體，帶甜味。硫酸鉛的密度為色單斜方晶體，帶甜味。硫酸鉛的密度為6.34gcm-3，熔點熔點1170。 硫酸鉛是比較穩(wěn)定的化合物，硫酸鉛是比較穩(wěn)定的化合物，800時時便開始分解，其反應(yīng)為：便開始分解，其反應(yīng)為： PbSO4= PbOSO21/2O2 這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)（4）碳酸鉛碳酸鉛(PbCO3) 天然產(chǎn)出的碳酸鉛稱天然產(chǎn)出的碳酸鉛稱。它是。它是氧化氧化鉛礦鉛礦中的主要組分。碳酸鉛與硫酸鉛（鉛中的主要組分。碳酸鉛與硫酸鉛（鉛礬礬PbSO4）都是）都是次生礦次生礦，它們是，它們是原生礦風化原生

9、礦風化及含碳酸鹽的地下水影響而漸次變成的。及含碳酸鹽的地下水影響而漸次變成的。礦石中的鉛以白鉛礦或鉛礬形態(tài)存在時，礦石中的鉛以白鉛礦或鉛礬形態(tài)存在時，因其中皆含有氧，所以統(tǒng)稱氧化鉛礦。因其中皆含有氧，所以統(tǒng)稱氧化鉛礦。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì)（5）硅酸鉛硅酸鉛 (xPbOySiO2) PbO與與SiO2可形成三種化合物可形成三種化合物4PbOSiO2，2PbO SiO2和和PbO SiO2 。硅酸鉛硅酸鉛不溶于一般溶劑，溶于氫氟酸，用于不溶于一般溶劑，溶于氫氟酸，用于光學儀器和焊接。光學儀器和焊接。（6）氯化鉛

10、）氯化鉛 (PbC12) 為為，其熔點為，其熔點為498，沸點為，沸點為954，密，密度為度為5.91g/cm3。PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，在水溶液中的溶解度甚小，25時為時為1.07%，100時才為時才為3.2%。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.12.1.1 鉛鉛及其主要化合物的性質(zhì)及其主要化合物的性質(zhì) 3.鉛的用途鉛是電氣工業(yè)部門制造蓄電池、汽油添加劑和電纜的原鉛是電氣工業(yè)部門制造蓄電池、汽油添加劑和電纜的原材料。材料。鉛具有很高的耐酸、堿性，廣泛用于化工設(shè)備和冶金工鉛具有很高的耐酸、堿性，廣泛用于化工設(shè)備和冶金工廠電解槽內(nèi)襯。廠電解槽內(nèi)襯。鉛能吸收放射性射線，用

11、作原子能工業(yè)和醫(yī)學中的防護鉛能吸收放射性射線，用作原子能工業(yè)和醫(yī)學中的防護屏。屏。鉛合金被廣泛用于鉛基軸承合金、活字金、焊料等。鉛合金被廣泛用于鉛基軸承合金、活字金、焊料等。鉛的化合物用于軍事工業(yè)，顏料、玻璃及橡膠工業(yè)部門。鉛的化合物用于軍事工業(yè)，顏料、玻璃及橡膠工業(yè)部門。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 目前用作煉鉛的原料包括目前用作煉鉛的原料包括礦物原料礦物原料和和二次鉛料二次鉛料兩大兩大類。類。 礦物原料有礦物原料有硫化礦硫化礦和和氧化礦氧化礦兩種。分布最廣的是硫兩種。分布最廣的是硫化礦化礦(方鉛礦方鉛礦PbS)，屬，屬原生礦原生礦，

12、也是煉鉛的主要礦石，也是煉鉛的主要礦石，多與輝銀礦多與輝銀礦(Ag2S)、閃鋅礦、閃鋅礦(ZnS)共生。共生。 氧化鉛礦氧化鉛礦主要由白鉛礦主要由白鉛礦(PbCO3)和鉛礬和鉛礬(PbSO4)組成組成，屬，屬次生礦次生礦，它是原生礦受風化作用或含有碳酸鹽的，它是原生礦受風化作用或含有碳酸鹽的地下水的作用而逐漸產(chǎn)生的，常出現(xiàn)在鉛礦床的上層地下水的作用而逐漸產(chǎn)生的，常出現(xiàn)在鉛礦床的上層，或與硫化礦共存而形成復(fù)合礦。，或與硫化礦共存而形成復(fù)合礦。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料中國鉛資源分布結(jié)構(gòu)中國鉛資源分布結(jié)構(gòu)這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師

13、：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料中國鉛資源分布結(jié)構(gòu)中國鉛資源分布結(jié)構(gòu) 這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料2009年全球鉛儲量分布圖表 這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料20042004年年20052005年年20062006年年20072007年年20082008年年中國中國99.7114.2133134154.3澳大利亞澳大利亞64.271.562.158.959.4美國美國44.543.642.943.442.2秘魯秘魯30.631.931.332.934.5墨西哥墨

14、西哥11.813.513.513.714.6歐洲歐洲23.225.524.728.730.9世界合計世界合計313.1342.1352.5361.1388.5這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 方鉛礦 白鉛礦 鉛釩礦（PbS） （PbCO3） （PbSO4）這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 鉛冶煉工藝對鉛精礦成分有一定要求。 (1)主金屬含量不宜過低，通常要求大于40。 (2)雜質(zhì)銅含量不宜過高，通常要求

15、小于1.5。 (3)鋅含量不宜過高，一般要小于5。 (4)砷、銻等雜質(zhì)含量也有嚴格的要求，通常要求As+Sb小于1.2。 另外，MgO、Al2O3等雜質(zhì)會影響鼓風爐渣型，故一般要求MgO2，Al2O34。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 我國鉛精礦等級標準品級品級鉛鉛( () ) 雜質(zhì)雜質(zhì)( () )不大于不大于不小于不小于CuCu ZnZn AsAs MgOMgO A1A12 20 03 3 一級品一級品70701.51.55 5 0.30.3 2 2 4 4 二級品二級品6565l.5l.55 5O.35O.352 2 4 4 三級品三

16、級品60601.51.5 5 50.40.42 24 4四級品四級品55552.O2.O6 60.50.52 24 4 五級品五級品50502.O2.O 7 7 2 2 4 4 六級品六級品45452.52.58 8 2 2 4 4 七級品七級品40403.O3.O9 9 2 2 4 4這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 再生鉛原料 從廢舊金屬和工業(yè)金屬廢料中提取的金屬稱為再生金屬，或稱二次金屬?？捎脕砩a(chǎn)再生鉛的原料很廣泛，如回收的廢蓄電池殘片及填料，蓄電池廠及煉鉛廠所產(chǎn)的鉛浮渣，二次金屬回收廠和有色金屬生產(chǎn)廠所產(chǎn)的含鉛爐渣，二次金屬回收和

17、貴金屬冶煉廠所產(chǎn)含鉛的煙塵，濕法冶金所產(chǎn)的浸出鉛渣，鉛熔煉所產(chǎn)的鉛锍，鉛消費部門的各種廢料等，其中以廢蓄電池的回收量最大。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.2 2.1.2 煉鉛的原料煉鉛的原料 再生鉛原料具有物理形態(tài)和化學成分變化大的特點，從這類原料中提鉛應(yīng)根據(jù)具體的原料對象采取不同的處理方法，總的原則是：同一組別的金屬及合金廢料因化學成分一致或接近一致，可采取直接重熔、然后精煉的方法。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.3 2.1.3 鉛的生產(chǎn)方法鉛的生產(chǎn)方法 鉛的冶煉方法有鉛的冶煉方法有火法火法和和濕法濕法兩種，目前世兩種，目前世界上以火法為主，濕法煉鉛尚處于

18、試驗研究階界上以火法為主，濕法煉鉛尚處于試驗研究階段?；鸱ò匆睙捲聿煌煞譃榉磻?yīng)熔煉、沉段?；鸱ò匆睙捲聿煌煞譃榉磻?yīng)熔煉、沉淀熔煉和焙燒淀熔煉和焙燒-還原熔煉。還原熔煉。 據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上的礦產(chǎn)鉛約據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上的礦產(chǎn)鉛約75%是采是采用用燒結(jié)焙燒一鼓風爐熔煉燒結(jié)焙燒一鼓風爐熔煉流程生產(chǎn)的，約流程生產(chǎn)的，約l0%是用是用鉛鋅密閉鼓風爐鉛鋅密閉鼓風爐生產(chǎn)的，約生產(chǎn)的，約15是用是用直接直接熔煉熔煉的方法生產(chǎn)的。的方法生產(chǎn)的。 這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.3 2.1.3 鉛的生產(chǎn)方法鉛的生產(chǎn)方法 （1）燒結(jié)焙燒一鼓風爐還原熔煉 該法屬傳統(tǒng)煉鉛工藝。硫化鉛精礦經(jīng)燒結(jié)焙燒后得到鉛燒結(jié)塊，在鼓風爐中進行還原熔煉，產(chǎn)出粗鉛。 燒結(jié)焙燒鼓風爐熔煉法雖然工藝穩(wěn)定、可靠，對原料適應(yīng)性強，經(jīng)濟效果尚好。但該工藝的缺點是燒結(jié)煙氣SO2濃度低，采用常規(guī)制酸工藝難以實現(xiàn)SO2的利用，嚴重地污染了環(huán)境。這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.3 2.1.3 鉛的生產(chǎn)方法鉛的生產(chǎn)方法這里輸入課程名稱或課題名稱主講教師：張公子2.1.3