鉛燒結(jié)礦的鼓風(fēng)爐還原熔煉

1、鉛燒結(jié)礦的鼓風(fēng)爐還原熔煉1第1頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四一、概述燒結(jié)焙燒得到的鉛燒結(jié)塊中的鉛主要以PbO（包括結(jié)合態(tài)的硅酸鉛）和少量的PbS、金屬Pb及PbSO4等形態(tài)存在，此外還含有伴存的Cu、Zn、Bi等有價(jià)金屬和貴金屬Ag、Au以及一些脈石氧化物。鼓風(fēng)爐熔煉的主要過(guò)程有：碳質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程、金屬氧化物的還原過(guò)程、脈石氧化物（含氧化鋅）的造渣過(guò)程，有的還發(fā)生造锍、造黃渣過(guò)程，最后是上述熔體產(chǎn)物的沉淀分離過(guò)程。2第2頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四鼓風(fēng)爐還原熔煉的目的：（1）最大限度地將燒結(jié)塊中的鉛還原出來(lái)獲得粗鉛，同時(shí)將Ag、 Au

2、 、Bi等貴金屬富集其中；（2）將Cu還原進(jìn)入粗鉛；若燒結(jié)塊中含Cu、S都高時(shí)，則使銅呈Cu2S形態(tài)進(jìn)入鉛锍（俗稱(chēng)鉛冰銅）中，以便進(jìn)一步回收；（3）如果爐料中含有Ni、Co時(shí)，使其還原進(jìn)入黃渣（俗稱(chēng)砷冰銅）；（4）將燒結(jié)塊中一些易揮發(fā)的有價(jià)金屬化合物（如CdO）富集于煙塵中，便于進(jìn)一步綜合回收；（5）使脈石成分（SiO2、FeO、CaO、MgO、Al2O3）造渣，鋅也以ZnO形態(tài)入渣，便于回收。3第3頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四二、鉛鼓風(fēng)爐熔煉的爐料組成及對(duì)爐料的要求鼓風(fēng)爐煉鉛的原料由爐料和焦炭組成。爐料主要組成為自熔性燒結(jié)塊，它占爐料組成的80%100%。除此之

3、外，根據(jù)鼓風(fēng)爐正常作業(yè)的需要，有時(shí)也加入少量鐵屑、返渣、黃鐵礦、螢石等輔助物料。焦炭是熔煉過(guò)程的發(fā)熱劑和還原劑。一般用量為爐料量的9%13%左右，即為焦率。4第4頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四1、燒結(jié)塊的化學(xué)成分和物理性能 （1）化學(xué)成分要求主金屬鉛含量為40%50%。造渣成分的含量應(yīng)符合鼓風(fēng)爐選定的渣型。燒結(jié)塊含硫應(yīng)小于3%，當(dāng)燒結(jié)塊含銅1.5%以下，控制燒結(jié)塊含硫1.5%2.0%。某些煉鉛廠的鉛燒結(jié)塊化學(xué)成分如表3-1。5第5頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四（2）物理規(guī)格塊度為50120mm，小于50mm的碎塊和大于120mm的大塊不大

4、于25%；孔隙度不小于50%60%；燒結(jié)塊強(qiáng)度一般要求它的轉(zhuǎn)鼓率為28 %40%，或者從1.5m高處三次自然落至水泥地面或鋼板上后，塊度小于10mm的重量少于15%20%。6第6頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四2、焦炭質(zhì)量焦炭在鉛鼓風(fēng)爐還原熔煉過(guò)程中的作用：焦炭燃燒放出的熱量為吸熱化學(xué)反應(yīng)和爐料熔化造渣提供充足的熱量，保證熔體過(guò)熱所必需的溫度；產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，使?fàn)t料中的金屬氧化物還原成金屬。焦炭質(zhì)量具體要求見(jiàn)表3-2。7第7頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四3、輔助物料鼓風(fēng)爐熔煉一般不需要添加熔劑，只有在爐況不正常時(shí)可能加螢石（CaF2)、黃

5、鐵礦（FeS2)，主要用作洗爐。后者還作硫化劑使用，在爐料中鉛高、硫不足時(shí)，使銅進(jìn)入鉛，以提高銅的回收率。此外，為了改善爐況，使熔煉過(guò)程比較容易進(jìn)行，有時(shí)也加塊度為50120mm的鼓風(fēng)爐渣。當(dāng)燒結(jié)塊含硫高時(shí)，可添加鐵屑，置換殘存PbS中的鉛，降低銅锍含鉛量，以提高鉛的回收率。8第8頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四三、鉛鼓風(fēng)爐還原熔煉的基本原理1、爐內(nèi)料層沿不同高度所起的物理化學(xué)變化 爐料在爐內(nèi)形成垂直的料柱，它支承在盛接熔煉液態(tài)產(chǎn)物的爐缸上，一部分壓在爐子的水套壁上。因?yàn)檠貭t內(nèi)高度的不同，爐氣成分和溫度也各異，故大致可沿爐高將爐子分為六個(gè)區(qū)域，如圖3-1所示。9第9頁(yè)

6、，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四3-110第10頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 1、爐料預(yù)熱區(qū)（100140），在此區(qū)，物料被預(yù)熱，帶入的水分被蒸發(fā)。水分蒸發(fā)是吸熱過(guò)程，故爐頂料面溫度較低，降低了鉛的揮發(fā)損失。繼而化學(xué)結(jié)晶水開(kāi)始被分解蒸發(fā)，易還原的氧化物如Bi2O3及游離的PbO開(kāi)始被還原。 2、上還原區(qū)（400700），物料本身所有的結(jié)晶水被分解蒸發(fā)，各種金屬的炭酸鹽及硫酸鹽開(kāi)始離解，易于還原的金屬氧化物（如PbO、CdO、CuO、Cu2O等）還原金屬，高價(jià)氧化物開(kāi)始被還原成低價(jià)氧化物（如Fe2O3Fe3O4FeO等），PbS、氧化鉛及硫酸

7、鉛開(kāi)始相互反應(yīng)而形成鉛及SO2，生成的鉛象雨滴似地沖洗在爐料上，并從中富集金和銀。 11第11頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 3、下還原區(qū)（700900），所有在上述區(qū)域中開(kāi)始的反應(yīng)，在此區(qū)將更為強(qiáng)烈的進(jìn)行。各種碳酸鹽的離解作用在此大致完成，各種硫酸鹽（如BaSO4、PbSO4、CaSO4等）的離解反應(yīng)以及硫化物的沉淀反應(yīng)均分別進(jìn)行；固體碳的還原作用加強(qiáng)，CO的還原作用更為激烈，因而還原過(guò)程加快。金屬Cu和鉛在硫化反應(yīng)過(guò)程中形成低價(jià)化合物，未分解的以及被還原的硅酸鉛在此區(qū)熔化，流至下區(qū)還原。 12第12頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 4、

8、熔煉區(qū)（9001300），此區(qū)位于燃燒層上，上述各區(qū)反應(yīng)均在此區(qū)完成，SiO2、FeO、CaO造渣，并將Al2O3、MgO、ZnO溶解其中，CaO、FeO置換硅酸鉛中的PbO，游離出來(lái)的氧化鉛則被還原為金屬鉛，爐料完全熔融，形成的液體流經(jīng)下面赤熱的焦炭層過(guò)熱，進(jìn)入爐缸，而灼熱的爐氣則上升與下降的爐料作用，發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)。 5、風(fēng)口區(qū)：幾乎由赤熱的焦炭充滿(mǎn)，其厚度為0.8-1.0米左右，前述各區(qū)反應(yīng)所得到的熔體均在此區(qū)過(guò)熱。約1米厚的焦炭層，粗略又可分為兩個(gè)帶。近風(fēng)口的一層是爐內(nèi)燃料的燃燒帶（氧化帶）。在氧化帶發(fā)生碳的燃燒反應(yīng)。由此產(chǎn)生高溫，其溫度可達(dá)14001500度，通常稱(chēng)此高溫區(qū)為焦點(diǎn)，

9、實(shí)際為一個(gè)區(qū)域，可稱(chēng)焦點(diǎn)區(qū)。13第13頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 焦點(diǎn)區(qū)以上為還原帶，主要是燃燒帶產(chǎn)生的大量CO2，通過(guò)此赤熱焦炭層而發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)出大量CO，反應(yīng)式為：CO2C2CO 此反應(yīng)式為吸熱反應(yīng)，故此帶溫度降至12001300度。 6、爐缸區(qū) 包括風(fēng)口以下至爐缸底部，其溫度上部為1200 1300，下部為10001100，深度為0.8 1.3米。過(guò)熱后的各種熔融液體，流入爐缸按比重分層。由于鉛的比重（約10.5）最大，故沉于缸底；其上層為砷冰銅（比重6 7）；再上層為鉛冰銅（比重4.1 5.5），最上層為爐渣（比重3.3 3.6）。 分層以后，鉛冰銅、

10、砷冰銅、爐渣等從爐缸的排渣口（俗稱(chēng)咽喉口）一道排出，至前床或沉淀鍋；而粗鉛（800 1000）經(jīng)虹吸道連續(xù)排出爐外鑄錠或流入鉛包送往精煉14第14頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四2、焦炭的燃燒反應(yīng)碳燃燒的主要反應(yīng)： C + O2 = CO2 + 408568 （J） （1）完全燃燒反應(yīng) CO2 + C = 2CO - 162297 （J） （2） 碳的氣化反應(yīng) 2C + O2 = 2CO + 246270 （J） （3）不完全燃燒反應(yīng) 從鼓風(fēng)爐頂加入的焦炭在下落過(guò)程中逐漸被爐氣加熱并發(fā)生上述燃燒反應(yīng)，至風(fēng)口區(qū)爐內(nèi)溫度高達(dá)1000以上，焦炭發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒產(chǎn)物為CO和

11、CO2。15第15頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四在上述反應(yīng)中，反應(yīng)（1）、（3）的平衡常數(shù)值非常大，實(shí)際上可視為不可逆反應(yīng)。惟有反應(yīng)（2）為可逆反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)。在一定溫度下，當(dāng)反應(yīng)（2）達(dá)到平衡時(shí)，如果不考慮氣相中惰性氣體N2的存在，其平衡氣相組成與溫度的關(guān)系如圖3-2所示。16第16頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四在風(fēng)口區(qū)，隨著鼓風(fēng)爐中的空氣向爐子中心運(yùn)動(dòng)，空氣中的氧與焦炭發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生了CO2與CO，氧的含量急劇減少（如圖3-3），但由于布多爾反應(yīng)的發(fā)生，爐氣中CO顯著增加， CO2逐漸降低，風(fēng)口區(qū)爐子中心CO的含量可達(dá)到50%

12、以上。這表明，由于碳的完全燃燒和金屬氧化物被CO還原產(chǎn)生的大量CO2，而被灼熱（1000）的焦炭層迅速還原成CO，從而為鼓風(fēng)爐金屬氧化物還原源源不斷地提供還原劑量。17第17頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四3、鉛鼓風(fēng)爐內(nèi)金屬氧化物的還原反應(yīng)（1）鉛及其主要雜質(zhì)鐵的氧化物還原鼓風(fēng)爐還原熔煉在以焦炭做還原劑時(shí)，固體C的還原氧化物的固-固或固-液反應(yīng)，與用CO還原的氣-固或氣-液反應(yīng)相比，前者反應(yīng)速度緩慢，因?yàn)楣腆wC的還原反應(yīng)一開(kāi)始后，就被反應(yīng)產(chǎn)物隔開(kāi)，固-固（液）之間的擴(kuò)散幾乎不再發(fā)生。對(duì)于燒結(jié)塊和焦炭的鼓風(fēng)爐還原條件，相互接觸更為有限，固體C的還原作用微弱，實(shí)際上是靠C

13、O來(lái)起還原作用。在高溫下，CO比CO2更穩(wěn)定，在CO+CO2的混合氣體中占優(yōu)勢(shì)，隨著溫度升高這種優(yōu)勢(shì)更加增長(zhǎng)，只要有固體C存在就可以提供大量的CO作為還原劑。18第18頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四從氧化鉛還原的熱力學(xué)考察，由于爐內(nèi)上下區(qū)域溫度的差別有下述三種情況：上述三式均為放熱反應(yīng)，其反應(yīng)的平衡常數(shù)方程式如下：19第19頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四硅酸鉛（xPbOySiO2)是燒結(jié)塊中最多的一種結(jié)合態(tài)氧化鉛，熔化溫度為720800，熔融后的硅酸鉛還原反應(yīng)進(jìn)行的程度是降低鼓風(fēng)爐渣含鉛的關(guān)鍵所在。還原反應(yīng)進(jìn)行的極限或以氧化物形態(tài)殘留在爐

14、渣中的金屬鉛量，可按下式計(jì)算加以判斷：PbO（液）+CO=Pb（液）+CO2G0 = - 87230 + 8.97T 若熔煉溫度為1200 ，則20第20頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四21第21頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用一氧化碳還原游離狀態(tài)的氧化鉛及硅酸鉛的還原速度相差很大，其還原率也很不相同（見(jiàn)圖3-5）。 這種動(dòng)力學(xué)上的差別：一方面是由于游離氧化鉛中氧離子與鉛離子直接鍵合，而硅酸鉛中還存在有SixOyz-硅氧復(fù)合離子；另一方面是由于在此溫度下，一氧化碳在硅酸鹽中的擴(kuò)散系數(shù)比在純氧化物中要小。22第22頁(yè)，共57頁(yè)

15、，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 從上面計(jì)算可以看出，當(dāng)采用強(qiáng)還原氣氛時(shí)，有利于降低渣含鉛。但是，強(qiáng)還原氣氛除在熱的利用上不經(jīng)濟(jì)以外，還受到鐵的還原反應(yīng)的制約：FeO(液) + CO = Fe (液) + CO2 在鉛冶煉中，鉛鐵是完全不互溶的，所以金屬鉛幾乎不含鐵。為使有足夠的還原氣氛以降低渣含鉛，局部的很少量的鐵還原是很難避免的，對(duì)熔煉過(guò)程無(wú)多大妨礙。但當(dāng)還原氣氛強(qiáng)時(shí)，則固體鐵作為獨(dú)立相析出，從而影響熔煉的順利進(jìn)行。23第23頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 鉛燒結(jié)塊中的Fe2O3應(yīng)還原為FeO，但不能還原為Fe3O4，因?yàn)镕e3O4也會(huì)導(dǎo)致像金屬鐵

16、一樣的爐缸“積鐵”，迫使?fàn)t子停產(chǎn)，也只有FeO才能形成性質(zhì)很好的鐵硅酸鹽爐渣。因此對(duì)于熔渣中PbO的充分還原和Fe3O4還原成FeO來(lái)說(shuō)，煉鉛鼓風(fēng)爐的氣體組成應(yīng)居于Fe3O4 還原線和FeO還原線之間（圖3-4）。24第24頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四25第25頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四（2）鉛燒結(jié)塊中其他組分在還原熔煉中的行為鉛燒結(jié)塊中除含主金屬鉛和主要雜質(zhì)金屬鐵的化合物之外，還含有鋅、銅、砷、銻、鉍、鎘等氧化物，它們?cè)谌蹮捴械男袨榉謩e敘述如下： 1）銅的化合物燒結(jié)塊中的銅大部分以Cu2O、Cu2OSiO2和Cu2S的形態(tài)存在。

17、Cu2S在還原熔煉過(guò)程中不起化學(xué)變化而入鉛锍； Cu2O則視燒結(jié)塊的焙燒程度而有不同的化學(xué)變化。如果燒結(jié)塊中殘留有足量的硫，則Cu2O將與其他金屬硫化物發(fā)生反應(yīng)，例如：Cu2O+FeS= Cu2S+FeO 這便是鼓風(fēng)爐熔煉的硫化（造锍）過(guò)程。26第26頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 2）鋅的化合物鋅在燒結(jié)塊中主要以ZnO及ZnOFe2O3狀態(tài)存在，只有小部分呈ZnS和ZnSO4的狀態(tài)。 ZnSO4在鉛鼓風(fēng)爐還原熔煉過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng)：2ZnSO4=2ZnO+2SO2+O2ZnO在熔煉時(shí)的有害影響不大，這是因?yàn)榇蟛糠諾nO能溶解在爐渣中。實(shí)踐證明，爐渣溶解ZnO的能力

18、隨渣中FeO含量的增高和SiO2與CaO含量的降低而增大。因此，當(dāng)鉛精礦中含有相當(dāng)多的鋅時(shí)，則需完全焙燒，在配料時(shí)，應(yīng)選用高鐵的渣型。ZnS為爐料中最有害的雜質(zhì)化合物，在熔煉過(guò)程中不起變化而進(jìn)入爐渣及鉛锍。 ZnS熔點(diǎn)高，密度又較大（4.7g/cm3),進(jìn)入鉛锍和爐渣后增加兩者的粘度，減少兩者的密度差，使渣與鉛锍分離困難。27第27頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 3）砷、銻、錫、鎘及鉍的化合物鉛燒結(jié)塊中砷以砷酸鹽狀態(tài)存在。在還原熔煉的溫度和氣氛下，被還原為As2O3和砷，As2O3揮發(fā)入煙塵，元素砷一部分溶解于粗鉛中，一部分與鐵、鎳、鈷等結(jié)合為砷化物并形成黃渣。銻的

19、化合物在還原熔煉中的行為與砷相似。錫主要以SnO2形態(tài)存在，SnO2在還原熔煉中按下式還原：SnO2+2CO=Sn+2CO2還原后的Sn進(jìn)入粗鉛，一小部分進(jìn)入煙塵、爐渣和鉛锍。鎘主要以CdO形態(tài)存在，在600700下被還原為金屬鎘。由于鎘的沸點(diǎn)低（776 ），易于揮發(fā)，故在熔煉中大部分鎘進(jìn)入煙塵。鉍以Bi2O3存在，在鼓風(fēng)爐熔煉時(shí)被還原為金屬鉍而進(jìn)入粗鉛中。28第28頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 4）金和銀鉛是金、銀的捕收劑，熔煉時(shí)大部分金、銀進(jìn)入粗鉛，只有很少一部分進(jìn)入鉛锍和黃渣中。 5）脈石成分爐料中的SiO2、CaO、MgO、Al2O3等脈石成分，在熔煉中都

20、不被還原，全部與FeO一道形成爐渣。29第29頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四4、煉鉛爐渣的組成和性質(zhì)（1）SiO2-FeO-CaO三元系爐渣 在有色金屬硫化精礦原料中，雜質(zhì)金屬含量較多的是鐵。精礦中的硫化鐵經(jīng)氧化脫硫和高價(jià)氧化鐵還原形成相對(duì)穩(wěn)定的低價(jià)鐵氧化物氧化亞鐵（FeO）進(jìn)入爐渣，成為爐渣的主要組成之一。 FeO是一種堿性氧化物，熔點(diǎn)1370，它與酸性氧化物二氧化硅（SiO2，熔點(diǎn)1713 ）結(jié)合形成穩(wěn)定的的鐵硅酸鹽，如鐵橄欖石（2FeO SiO2），熔點(diǎn)1205 ，因此火法煉鉛一般都添加石英石作熔劑，以補(bǔ)充鉛精礦原料中SiO2成分的不足。30第30頁(yè)，共57頁(yè)

21、，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四在鐵硅酸鹽爐渣中，由于FeO含量高，爐渣密度大，對(duì)金屬硫化物（如鉛锍）的溶解能力大，造成隨渣帶走的金屬損失大。因此，在工業(yè)實(shí)踐中，一般不單獨(dú)采用氧化亞鐵硅酸鹽作爐渣，而必須加入CaO，以改善爐渣性能。氧化鈣（ CaO）也是硫化精礦中的常見(jiàn)脈石成分，但其含量相對(duì)較少， CaO熔點(diǎn)很高，為2570，是比FeO堿性更強(qiáng)的堿性氧化物，在成分接近鐵橄欖石（其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為70% FeO，30%SiO2）的爐渣中加入一定量的CaO，可降低爐渣的熔點(diǎn)、密度和爐渣對(duì)金屬（锍）的溶解能力，可得到享受熔化溫度在11001150 適合于熔煉要求的爐渣。在SiO2- FeO

22、- CaO三元渣系中，熔點(diǎn)最低的爐渣成分位于45% FeO，20% CaO和35%SiO2附近，為1100 左右。這個(gè)組成與鉛鼓風(fēng)爐還原熔煉的爐渣成分大致相同。31第31頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四粘度是影響爐渣流動(dòng)性，影響爐渣與金屬（锍）分離程度，并關(guān)系到冶金過(guò)程能否順利進(jìn)行的重要性質(zhì)。酸性爐渣含SiO2高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硅氧復(fù)合離子（SixOy2-）導(dǎo)致?tīng)t渣粘度上升。適當(dāng)增加堿性氧化物有利于降低爐渣粘度。但堿性氧化物過(guò)高時(shí)可能生成各種高熔點(diǎn)化合物，使?fàn)t渣難熔，爐渣粘度升高。對(duì)于SiO2- FeO- CaO爐渣系粘度最小的組成為10%30% CaO，20%30%Si

23、O2和40%60%FeO。這與上述最低熔度的爐渣成分范圍大體一致。由前面分析可知，能符合鼓風(fēng)爐熔煉要求的爐渣的基本渣型是鐵鈣硅酸鹽的熔合體。32第32頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四（2）鼓風(fēng)爐煉鉛爐渣的特點(diǎn) 煉鉛原料中的脈石氧化物以及在燒結(jié)-還原熔煉過(guò)程中爐料發(fā)生物理化學(xué)變化而生成的鐵、鋅氧化物是鉛鼓風(fēng)爐爐渣的主要組成。因此，煉鉛爐渣的成分包括SiO2、 FeO、 CaO、ZnO、Al2O3、MgO等，與其他有色金屬熔煉的渣型一樣， SiO2、 FeO、 CaO是鉛爐渣的基本成分，但相對(duì)其他有色冶金爐渣而言，高CaO、高ZnO含量又是鉛爐渣的特點(diǎn)。33第33頁(yè)，共5

24、7頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四爐渣一般都含百分之幾的鋅。鋅對(duì)氧的親和力大，難被碳還原，故大部分呈ZnO狀態(tài)入渣，但也有少量的ZnO在爐子下部被CO、C還原，還原反應(yīng)產(chǎn)出的鋅蒸氣隨爐氣上升，被爐氣中CO2、H2O和O2氧化為ZnO，也可被爐氣中SO2所硫化為ZnS，此時(shí)ZnO和ZnS若沉積于半融狀態(tài)的碎料上或爐壁上，則引起上部爐結(jié)的形成；若ZnO沉積于爐料表面孔隙之間，會(huì)隨爐料一起下降到爐子下部，又被還原為Zn蒸氣，并隨爐氣上升，如此反復(fù)循環(huán)。 ZnS是非常有害的難熔物質(zhì)，在熔煉過(guò)程中進(jìn)入爐渣會(huì)增大爐渣粘度，使?fàn)t渣含鉛升高，嚴(yán)重情況下會(huì)造成爐結(jié)，迫使生產(chǎn)停爐。這也是煉鉛鼓風(fēng)爐

25、處理高鋅精礦要求燒結(jié)塊殘硫低的原因，并且一般要求鉛精礦含鋅在5%以下，渣含鋅一般控制在15%以?xún)?nèi)。34第34頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四煉鉛廠普遍采用高CaO渣型，其出發(fā)點(diǎn)是降低渣含鉛，提高金屬回收率，原因如下： CaO是強(qiáng)氧化物，可將硅酸鉛中的PbO置換出來(lái)使其變得容易被碳不還原； 高CaO的爐渣可提高爐溫，降低爐渣密度； CaO可提高燒結(jié)塊的軟化溫度，故高CaO渣型適宜于處理高品位鉛燒結(jié)塊可防止其在爐內(nèi)過(guò)早軟化影響透氣性和過(guò)早熔化影響硅酸鉛的充分還原。35第35頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 此外提高爐渣中的CaO，可使Si-O及F

26、e-O-Zn的結(jié)合能力減弱，增加鋅和鐵在熔渣中的活度，有利于爐渣的煙化處理； 提高爐渣中的CaO能破壞熔渣中硅氧復(fù)合離子SixOY2-，降低爐渣的粘度。 基于上述觀點(diǎn)，又派生出高ZnO、高CaO渣型和高SiO2、高CaO渣型熔煉，達(dá)到綜合利用的目的。36第36頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四株洲冶煉廠在燒結(jié)配料中配入10%的氧化鋅浸出渣，混合料含鋅達(dá)6%左右，因而實(shí)行高ZnO、高CaO渣型熔煉，達(dá)到綜合利用的目的。原沈陽(yáng)冶煉廠在燒結(jié)配料中加入含金高、含SiO2也高的金鉛塊礦和金鉛精礦，燒結(jié)塊含SiO2高達(dá)到15%37第37頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)5

27、8分，星期四爐渣的主要作用 1)使礦石中的脈石、熔劑及燃料中的灰分造渣，并在高溫下與欲提取的金屬分離；2)熔渣是一種介質(zhì)，其中進(jìn)行著許多極為重要的冶金反應(yīng)。例如，在鉛還原熔煉時(shí)，溶解在爐渣中的硅酸鉛可直接被還原劑還原，鉛在爐渣中的損失決定于這一反應(yīng)的完全程度；3)在爐渣中發(fā)生金屬液滴或锍液滴的沉降分離。沉降分離的完全程度對(duì)金屬在爐渣中的機(jī)械夾雜損失起著決定性的作用；38第38頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四4)在鼓風(fēng)爐內(nèi)爐渣是熱狀況的調(diào)節(jié)劑。爐內(nèi)最高溫度決定于爐渣的熔點(diǎn)，一般最高溫度為爐渣熔點(diǎn)再過(guò)熱150250。當(dāng)爐渣組成一定時(shí)，向爐內(nèi)增加熱量不可能提高爐溫，只會(huì)增加

28、爐料溶化的速度；5)在用于爐渣沉淀保溫的電熱前床中，爐渣和電極周?chē)臍饽て鹬娮璧淖饔?，可用調(diào)節(jié)電極插入渣中深度的方法來(lái)調(diào)節(jié)前床內(nèi)的溫度。要使?fàn)t渣起到上述作用，就必須根據(jù)冶煉過(guò)程中的特點(diǎn)，合理選擇爐渣成分，使之具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，即適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)，較低的密度和粘度等。39第39頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四總的來(lái)說(shuō)，對(duì)爐渣成分的選擇應(yīng)滿(mǎn)足：盡可能選用自熔性渣型，減少熔劑消耗；粘度小，在熔煉溫度下粘度不大于0.5 1.0Pas；密度小，渣與鉛的密度差應(yīng)大于1t/m3;適應(yīng)的熔點(diǎn)，為100 1150。40第40頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四四

29、、鉛鼓風(fēng)爐熔煉產(chǎn)物 當(dāng)在鼓風(fēng)爐中還原熔煉鉛爐料時(shí)，可獲得下列各種熔煉產(chǎn)物：粗鉛、鉛冰銅、砷冰銅、煙塵和爐渣。 1、粗鉛：一般含鉛9699，并含有銅、鉍、錫等金屬雜質(zhì)和金、銀、碲等稀貴金屬。因此，粗鉛必須進(jìn)一步精煉，以提高鉛的純度和回收有價(jià)金屬。其處理方法有由火法初步精煉與電解精煉組成的聯(lián)合法和火法精煉兩種。 41第41頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 2、鉛、砷冰銅 鉛冰銅是由硫化鉛、硫化亞鐵及硫化亞銅所組成的合金，此外，尚有少量的硫化銀、硫化鋅及其它金屬硫化物或砷、銻的化合物。只有當(dāng)爐料中存在大量砷與銻時(shí)才會(huì)生成砷冰銅（又稱(chēng)黃渣），它主要由砷、銻與鎳、鈷的金屬化合物

30、組成。 由于各廠在鉛生產(chǎn)過(guò)程中使用的原料不同，因此產(chǎn)出的鉛、砷冰銅成分波動(dòng)較大，故其處理方法也不一致，如某廠將粉狀冰銅先在小鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，然后鑄成塊，塊狀冰銅則直接裝入轉(zhuǎn)爐，采用固體冰銅吹煉法進(jìn)行處理。 42第42頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四43第43頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 3、煙塵：煙塵中含有許多有價(jià)金屬，如鉛、鎘、鉈等。煙塵成分在很大程度上取決于熔煉條件和原料成分。 煙氣：鉛鼓風(fēng)爐料面氣體取決于操作制度，入爐物料成分及供風(fēng)條件。 4、爐渣：爐渣主要是由各種金屬氧化物組成，這些氧化物相互之間又形成某種化合物、固溶體和液體熔

31、液與低熔點(diǎn)混合物。此外，還含有金屬硫化物、金屬和氣體。因此，爐渣是一種混雜的多種組成物系統(tǒng)。 44第44頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四五、煉鉛鼓風(fēng)爐的構(gòu)造及其操作 鼓風(fēng)爐是一種古老的冶金設(shè)備，它的發(fā)展已有幾千年的歷史，隨著現(xiàn)代化大型生產(chǎn)的發(fā)展，世界各國(guó)廣泛采用的是上寬下窄的傾斜爐腹型的全水套矩形鼓風(fēng)爐，有的國(guó)家采用椅形（異形爐的一種型式）鼓風(fēng)爐。優(yōu)點(diǎn)： 由于上寬下窄，形成爐子截面向上擴(kuò)大，降低了爐氣上升速度，延長(zhǎng)了還原氣體與爐料的接觸時(shí)間，有利于氣相與固相熱交換及反應(yīng)的進(jìn)行; 由于爐氣上升速度減慢，被爐氣帶走的煙塵相對(duì)減少； 爐腹向下傾斜，斷面積逐漸縮小，使熱量集中

32、在焦點(diǎn)區(qū)，有利于熔煉的進(jìn)行和熔體產(chǎn)物的過(guò)熱。45第45頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四1、皮里港式鼓風(fēng)爐 特點(diǎn)：雙排風(fēng)口；椅形水套。46第46頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四2、普通鼓風(fēng)爐的結(jié)構(gòu) 鉛鼓風(fēng)爐由爐基、爐缸、爐身、爐頂、風(fēng)管、水管系統(tǒng)及支架組成。47第47頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四48第48頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四49第49頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 1、爐基：即鼓風(fēng)爐的基礎(chǔ)。要求能承受鼓風(fēng)爐的全部重要。一般能承受4060噸/米2，通常

33、是用混凝土搗固或石塊砌成。 2、爐缸：砌筑在爐基上，常用厚鋼板制成爐缸外殼，此外殼強(qiáng)度必須能抵抗生產(chǎn)時(shí)爐缸內(nèi)熔煉的壓力和砌體的受熱膨脹壓力。 沿爐子的長(zhǎng)度一側(cè)，砌筑有一個(gè)橫截面積不大的虹吸道，鉛液由此連續(xù)放出，流至鉛包再送往火法精煉或流入鑄鋼模中鑄錠。 3、爐身：由上下兩列不同高度的水套組成（也有將水套排成上、中、下三列或只排一列的）。水套的冷卻，分為水冷卻或汽化冷卻兩種。若是汽化冷卻，則有供水及汽包等一套循環(huán)系統(tǒng)。水套內(nèi)壁用鍋爐鋼板制成，外壁一般為普通鋼板。 50第50頁(yè)，共57頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)58分，星期四 爐腹的傾斜度一般是爐高增加一米，大約收縮150300mm。處理塊度較大的爐料，傾斜度宜大些。 風(fēng)口比：是指全部風(fēng)口的總垂直斷面積與爐子風(fēng)口區(qū)水平斷面積的比值。風(fēng)口比波動(dòng)范圍37。近年來(lái)。趨于減少風(fēng)口直徑和增大風(fēng)壓，故風(fēng)口比波動(dòng)在25，在連接風(fēng)口與總風(fēng)管的支管上，裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量的閘門(mén)，視爐況調(diào)整入爐風(fēng)量。 4、爐喉（裝料口）：一般為鑄鐵鋼板構(gòu)成，為上大下