铅冶炼知识 鼓风炉炼铅炉渣及其烟化处理

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    铅冶炼已有悠久的历史,尚书禹贡记载[1],商朝以前,山东青州已生产铅。但由于铅比较柔软、强度不高,不适宜做生产工具和武器;又由于铅在潮湿空气中,表面极易氧化而失去光泽,也不适合做各种装饰品,因此铅冶炼在人类历史的长河中发展较慢。在古代,铅主要用于医药和化妆品,且用量较少。
    铅的原子价是2和4。铅在各种成分的大气、水和常用化学物质体系中是相当稳定的。常温下在干燥的空气中铅不会氧化。但铅在潮湿及含有CO2的空气中,在其表面先生成氧化亚铅(Pb20 ),再慢慢转化成碱式碳酸铅(3PbC03·Pb(OH):)薄膜,此膜可阻止铅在大气中进一步氧化,使铅在常温下大气中长期不被腐蚀。铅在熔融状态下,氧化过程加剧,最初生成Pb20,继续升温则生成Pb0,温度升至330~450℃时,Pb0转化成Pb203,温度升至450~490℃时,Pb203转化成Pb304(红丹),温度升至550一600℃时,Pb304转化成Pb0(黄丹)。
    同时,铅又是有毒金属,铅在冶炼过程中产生大量二氧化硫气体和铅蒸气,严重污染了环境。为了消除铅冶炼时对环境的危害,近百年来,特别是20世纪70一80年代,各国冶金工作者开展了铅冶炼的新工艺(包括火法和湿法工艺)和新设备研究,并取得了一批成果,推动了铅工业的发展。但自20世纪90年代起,由于铅价长期低迷,对铅冶炼的研究走向低潮,新的铅冶炼工艺和设备尚难在生产中得到应用。
    鼓风炉炼铅炉渣是一种非常复杂的高温熔体体系,它由FeO、SiO2、CaO、Al2O3、ZnO、MgO等多种氧化物组成,它们相互结合而形成化合物、固溶体、共晶混合物,还含有少量硫化物、氟化物等。
    在铅鼓风炉中,烧结块中的锌一部分在炉内焦化区被还原挥发进入烟尘,大部分锌留下进入铅炉渣,少量进入铅锍。当烧结块含硫高,在熔炼中产出锍时,进入锍的锌会有所增加。值得注意的是,ZnS在粗铅和炉渣中的溶解度都较小,当其数量多时,会自行析出,形成熔点高、密度介于炉渣与粗铅之间的且粘度大的,以ZnS为主体的单独产品,称为“横隔膜层”,它是造成鼓风炉炉结的重要原因。所以处理含锌高的原料时,应在烧结时完全脱硫,使锌在熔炼时以ZnO形态进入炉渣。
      炉渣烟化可用固体、液体或气体还原剂兼作燃料。目前,大多数工厂仍采用固体还原剂。还原剂中含氢愈多,则烟化过程的效果愈好。所以,即使是以煤作还原剂,最好选用含氢量较高的煤,即挥发分较多的煤,而煤的灰分量和发热值对烟化过程影响不大。因此,对煤的质量要求不太高,煤在烟化过程中既是发热剂又是还原剂,其消耗量因含碳量而异,为渣量的14%~26%。烟化过程中固体碳和CO同时起作用,粉煤的粒度愈细愈好,因为细粉煤比表面积大,有利于温度迅速升高和还原速度加大,锌的挥发效率高。
      烟化炉吹炼的操作
      用烟化炉处理炉渣,分进料、吹炼和放渣三个步骤进行。在前一炉吹炼完并放完渣后,用黄泥堵住渣口,插入水冷堵枪,打开进料闸门,由吊车将电热前床盛满熔渣的渣包吊至烟化炉进料溜槽,将液体炉渣缓慢倒入炉内。待装到一定高度(一般渣深为1~1.5m),关闭进料闸门,转入正常吹炼。
       铅的工业规模生产是16世纪开始的,到19世纪中叶,人们发现了铅的许多特殊性质,如耐酸、耐碱、防辐射、便于与其他金属组成合金、能用于制造蓄电池等,使铅冶炼工业有了重大发展。
      



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  • 2014-03-11