铅冶金学第4章
《冶金是怎样炼成的》每章主要内容
《冶金是怎样炼成的》每章主要内容冶金是怎样炼成的
第一章：冶金概述
本章主要介绍冶金的定义和基本原理。
冶金是一门研究金属的提取、加工和利用的科学。
它涉及了矿石的选矿、冶炼过程和金属制品的加工等内容。
第二章：矿石的选矿
本章主要讲述了矿石的选矿过程。
选矿是指通过物理或化学方法，将矿石中的有用矿物与无用矿物分离，以达到提取有用矿物的目的。
本章介绍了常用的选矿方法和设备，并简要介绍了选矿过程中的一些关键技术。
第三章：冶炼过程
本章主要介绍了冶炼过程。
冶炼是将选矿后的矿石通过加热、还原等方式，将其中的金属提取出来的过程。
本章详细描述了冶炼的几个主要步骤，包括矿石的熔炼、转炉炼钢和电解精炼等技术。
第四章：金属制品的加工
本章主要介绍了金属制品的加工过程。
金属制品的加工是指将冶炼后的金属通过锻造、轧制、焊接等方式，将其转化为各种需要的形状和尺寸的过程。
本章讲解了不同类型金属制品的加工方法和相关设备。
第五章：冶金应用与发展
本章主要探讨了冶金在现代社会中的应用和发展趋势。
在这个章节中，我们介绍了金属的广泛应用领域，如建筑、交通、航空航天等，并讨论了冶金技术的发展方向和未来可能的突破。
以上为《冶金是怎样炼成的》每章的主要内容概览，详细内容请参考原文。
铅冶金
铅冶炼中、高级工培训资料1铅冶金的一般知识1．1铅的性质1.1..1物理性质金属铅结晶属于等轴晶系，其物理性质方画的特点为硬度小、密度大、熔点低、佛点高、展性好、延性差、对电与热的传导性能差、高温下容易挥发、在液态下流动性大。
这些性质如表1-1所示。
1.1.2化学性质铅在完全干燥的常温空与中或在不含空与的水中，不发生任何化学变化；但在潮湿和含有CO2的空气中，则失夫光泽而变成暗灰色，其表画被PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅 3PbCO3 Pb（OH）2。
铅在空气中加热熔化时，最初氧化成PbO2，温度升高时则氧化为PbO继续加热到330～450℃形成的PbO氧化为Pb2O3，在450～470℃的温度范围内，则形成Pb3O4（即2PbO•PbO2，俗称铅丹）。
无论是Pb2O3或Pb3O4在高温下都会离解生成PbO因此PbO是高温下惟一稳定的氧化物。
1.2 铅精矿的化学成分及冶炼工艺对铅精矿质量的要求铅精矿是由主金属铅（Pb）、硫（S）和伴生元素Zn、Cu、Fe、As、Sb、Bi、Sn、Au、Ag以及脉石氧化物SiO2、CaO、MgO、Al2O3等组成。
为了保证冶金产品质量和获得较高的生产效率，避免有害杂质的影响，使生产能够顺利进行，铅冶炼工艺对铅精矿成分有一定要求。
（1）主金属含量不宜过低，通常要求大于40％。
过低，对整个铅冶炼工艺来讲，单位物料产出的金属铅量减少，从而降低了生产效率。
（2）杂质铜含量不宜过高，通常要求小于1．5％。
铜过高，烧结块中铜含量会相应升高，在鼓风炉还原熔炼过程中，所产生的锍量增加：一则使溶于锍中的主金属铅损失增加，二则易洗刷鼓风炉水套，缩短了水套使用寿命，并易造成冲炮等安全事故。
另外，含铜太高，也易造成粗铅和电铅中铜含量超标。
（3）锌的硫化物和氧化物均是熔点高、粘度大，特别是硫化锌。
如含锌过高，则在熔炼时，这些锌的化合物进入熔渣和铅锍，会使它们熔点升高，粘度增大，密度差变小，分离困难。
第六次课铅冶金
铅储量基础
3400 2000 1300 300 300 200 1200 4300 13000
21
—铅冶金—
2）铅精矿生产 • 20世纪80年代曾是世界铅精矿产量增长最快、年
产量最高的时期，年产量在340-360万吨（金属铅 量，下同）之间，进入80年代以来逐年下降， 1999-2006年间年均下降0.4%，2006年略有回升为 318.4万吨。 • 世界铅精矿产量下降的主要原因是80年代后，再 生铅生产得到了很大发展，对精矿的需求减少。
10.3
4
水口山有色金属有限责任公司
9.8
5
湖南株洲冶炼集团有限公司
9.6
6
济源市万洋冶炼（集团）有限公司
8.7
7
深圳中金岭南有色金属股份有限公司
8.3
8
云南冶金集团总公司
7.3
9
金城江成源冶炼厂
7.3
10
济源市金利冶铁有限责任公司
5.5
11
河池市南方有色冶炼有限责任公司
5.4
19
—铅冶金—
2、国内外铅行业发展现状 （1）国外铅行业概况
16
1、铅的用途
• 铅主要用于铅酸蓄电池（65-70%）。 • 电缆护套。 • 氧化铅。颜料化学品。 • 铅材。防腐和防辐射。 • 各种合金。 • 弹药军火。 • 石油添加剂。
—铅冶金—
17
—铅冶金—
表1-2 世界铅产量及消费量 （万t）
年份 铅产量
铅消费量
1999 627.9 627.9
2000 664.9 664.9
13
—铅冶金—
• （3）硫酸铅 • 硫酸铅（PbSO4）的密度为6.34g/cm3,熔点为1170℃。 • PbSO4是比较稳定的化合物，开始分解的温度为850℃，
铅冶金学
铅冶金学第一章绪论我国采用烧结—鼓风炉炼铅始于1910年。
解放后，相继建成株洲冶炼厂、白银冶炼厂、韶关冶炼厂、鸡街冶炼厂等诸多炼铅企业，构成了我国当今铅生产领域的主体。
一、铅的用途在现代工业所有消耗的有色金属中，铅居第四位，仅次于铝、铜和锌，成为工业基础的重要金属之一。
铅的用途主要表现在：u铅蓄电池（蓄电池工业的用铅量最大，当今世界60 ％以上的铅用于蓄电池生产）；u运输行业用铅作轴承合金；u建筑行业中的隔音材料；u X射线室的屏蔽材料；u化学和冶金工中的防腐、防漏以及溶液贮存设备等。
二、铅的消费从2004年始，中国超过美国成为全球第一大精铅消费国。
2006年，全球精炼铅消费量为805万吨，其中中国占全球28%，达到229万吨。
表1-2 主要铅消费国的消费构成/%消费形式美国日本德国英国法国意大利澳大利亚蓄电池90.9 72.9 56.5 33.7 70.4 60.8 66 电缆护套0.4 1 1 3.1 5.1 1.5 3.1铅管、铅片、合金等5.5 9.8 2.3 38.3 14.5 14.8 28.7 颜料、化工产品0 10.5 21.8 18 8.9 15.4 0.95 其他 3.2 5.8 0.36.9 0.9 3.6 1.2 表1-3 我国铅的消费结构及预测2000年2005年2010年使用部门消费量/×104t 需求量/×104t年均递增/%需求量/×104t年均递增/%蓄电池37 48 5.3 59 4.2电缆护套 2.7 2.8 0.7 2.5 -2.2铅材及合金（含管板）8.3 8.5 0.5 8.7 0.5氧化物7.5 8.2 1.8 8.5 0.7其他行业 2.5 1.5 1.3全国合计58 69 3.5 80 3.0请列举出铅的主要化合物及其重要性质；请列举出各种提炼铅的方法并写出氧化还原熔炼的工作流程。
1、铅的生产量世界年产精铅20×104t以上国家共有12个，依次为中国、美国、德国、墨西哥、英国、日本、加拿大、法国、意大利、澳大利亚、韩国和哈萨克斯坦。
铅冶金概论2
氧化矿是次生矿，是原 生矿经风化作用和含有碳酸 盐的地下水作用而成。白铅 矿和铅矾统称为铅的氧化矿。 其贮量比硫化矿少得多，故 其经济价值较小。
Байду номын сангаас
方铅矿(PbS)
白铅矿（PbCO3）
1.5.1 铅精矿的化学成分及冶炼工艺对铅精矿质量的要求
铅精矿是由主金属铅(Pb)、硫(S)和伴生元素Zn、Cu、Fe、 As、Sb、Bi、Sn、Au、Ag以及脉石氧化物SiO2、CaO、 MgO、A12O3等组成。为了保证冶金产品质量和获得较高 的生产效率，避免有害杂质的影响，使生产能够顺利进行， 铅冶炼工艺对铅精矿成分有一定要求。 (1)主金属含量不宜过低，通常要求大于40％。含量过低，对 整个铅冶炼工艺来讲，单位物料产出的金属铅量减少，从 而降低了生产效率。
1.2.2 我国的铅消费结构
我国铅产品消费主要集中在铅酸蓄电池领域，2009年我 国铅酸蓄电池耗铅所占铅消费总量的比例在72％左右，接 下来是氧化铅、铅合金及铅材，所占比例分别是15％和7 ％。
目前，铅酸蓄电池最终消费领域主要集中在三方面：汽车 领域（不包括农用车、军用车等）、电动车领域和铅酸蓄 电池的出口。2008年，上述三方面所占蓄电池耗铅量的比 例分别达到了25％、24％和16％。
氧化熔炼产生一种必须还原回收铅的高铅渣，用粉煤、 碎焦等代替昂贵的优质冶金焦作还原剂，在充分接触的还 原炉（段）内完成高铅渣的还原过程。
直接熔炼可在一座炉内分设氧化段和还原段来完成整个 冶金过程，也可用两座或多座炉来分别完成，因而出现了 多种不同的直接熔炼方法。
图1-1 QSL法直接炼铅示意图
1.4 国内外铅冶炼现状
序号
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11
铅冶金学第4章讲解
（四）布料和点火
点火料斗设在点火 炉的前面，铺设底料供 点火用，料层厚度一般 为 30 ～ 40mm ， 主 料 斗 设在点火炉的后面，当 烧结机台车向前运行进 入点火炉下方时，借吸 风箱的抽力使底料均匀 着火，然后运行至主料 斗的下方铺设本料，由 鼓风箱向上鼓风进行烧 结作业。
1）粗铅：Pb95-98%,含Cu、As、Sb、Sn、Bi等 2）炉渣：SiO2、FeO、CaO、ZnO 3）铅冰铜（锍)：PbS、Cu2O、FeS、ZnS和少量Ag2S 4）黄渣（砷冰铜）：铁与砷锑的砷化物和锑化物是主体 5）烟气 6）烟尘
鼓风炉炼铅工艺约占世界产铅量的85％左右。铅锌密闭鼓 风炉生产的铅约为10％，其余约5％是从精矿直接熔炼得 到的。
铅鼓风炉熔炼时各种组分在产物中的分布如下表所示。
表4-2 鼓风炉熔炼时各组分在产物中的分布（w/%）
组分 Pb
Cu
Zn
Bi
Cd
As
Sb
Sn
粗铅 95～97 80～90 0.2～2 93～97 6～10 82 90～96 80
炉渣 1.5～2 5～20 95～97 1～7 5～11 17～17.5 3～9 18
通常，烧结块含硫wS=1.5%～2.5％。
（一）烧结焙烧方法
铅精矿烧结焙烧设备可采用： 烧结锅； 烧结盘； 带式烧结机烧结。
带式烧结机烧结又有： 吸风烧结； 鼓风烧结。
（二）烧结的配料
铅烧结配料时必须考虑到下列的技术条件：
炉料中所含的造渣成分SiO2,FeO,CaO等的质量比率必须符合选
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5.2 富氧底吹－鼓风炉熔炼（SKS法 ）
此法彻底改变了我国铅冶炼污染的现状，成为铅冶炼的重大技术进步 范例。
《铅冶金》课程标准
《铅冶金》课程标准课程代码：00520109适用专业：冶金技术学时：39学时学分：3学分开课学期：第四学期第一部分前言1.课程性质与地位《铅冶金》是冶金技术专业的主干课程，也是培养学生就业岗位必需的核心技能课程。
本课程以铅冶炼生产过程为行动领域，贯彻国家火法冶炼工职业标准，以岗位技能培养为教学目标，全面提高学生知识、能力、素质。
本课程以铅的冶炼过程为基本主线，围绕环境保护和可持续发展两大问题，着重介绍底吹炉、顶吹炉、鼓风炉、铅电解等新理念、新技术、新工艺、新设备以及技术经济分析和冶炼过程管理等知识。
同时，在操作实习和组织管理过程中可以培养学生的科学态度，激发学生的学习兴趣，培养学生的团结协作精神和组织协调能力，对职业素养的养成起着积极促进作用。
该学习领域以《冶金基础化学》、《冶金制图》、《冶金过程检测与控制》等课程为前导，为学生走上工作岗位奠定坚实的基础。
同时，也是学习《有色冶金设计原理》、《毕业设计》等后续课程的基础。
2.课程的设计思路《铅冶金》课程是现代直接炼铅新技术富氧底（顶）吹一鼓风炉还原熔炼一电解精炼等冶炼新技术为基础，按照企业真实的生产流程，依次介绍了富氧底吹技术、富氧顶吹技术、鼓风炉还原技术、电解精炼技术等冶炼工作任务，并根据完成每个工作任务对知识能力的需求，将冶炼原理、冶炼工艺、冶炼设备、冶炼操作、经济技术指标等知识融于课程教学中，实现“做、教、学”一体化。
本课程是以任务驱动的行动导向的教学模式为主，围绕铅冶炼职业能力，以铅冶金工作过程为依据，以校企合作企业为依托，以实际铅冶炼工作任务为驱动，将知识、技能和态度有机融合，根据不同的教学内容，有针对性地采用任务驱动教学法、案例教学、现场教学等多种教学方法。
第二部分课程目标1.知识目标（1）使学生能够完成铅冶炼生产的炉料准备工作，满足底吹（顶吹）等冶炼工艺对原料的要求。
（2）使学生能够掌握底吹炉熔炼的工艺及设备知识，掌握冶炼过程的工艺控制及经济技术指标。
重金属冶金学--铅冶金--直接炼铅理论
lg pO
-1
2
低 铅 渣
PbS Pb
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
-2 -3 -4 -5
lg ps2 / Pa
图4-2 1200 ℃ Pb-S-O系平衡状态图
(二) 难点所在
1、难于同时得到“低S铅”和“低Pb渣”
1.0 0.6 0.4
α
PbO
0.2
αPbO
0.1 0.06 0.04
S Pb P
0.02
1500 K pSO2=105 Pa
0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0
0.01
粗铅含S/(wt%)
2 1 0 -1 -2 -3 -4
2
PbSO4 PbO PbSO4·xPbO
lg pO
αPbO=0.3(~20%Pb)
0.3%S
pS
1
Pb
-5 -4 -3 -2 -1 0
O2 =1 4 0
2
3
13.4%S
αPbO=0.1 (~ 5%Pb)
PbS
4
5
lg ps2 / Pa
3、获得“低挥发率”的条件
pS2 < 10-1 Pa (尽量降低粗铅含S) 适度降低温度，将少PbS的挥发
pPbS
2、难于同时得到“低Pb渣”和“低挥发率”
0.3 0.6
13 00
℃
0.4
11 00
P∑Pb /×105 Pa
0.2
12
0.1
13 00 ℃
00 ℃
1200℃ 1100℃
0.2
0 0 1 2 3
粗铅含S/(wt%)
αPbO
℃
有色金属冶金学
有色金属冶金学前言轻金属：铝、镁、铍、钛、钾、钠、锂、钙、锶、钡等十余种金属重金属：铜、镍、钴、锌、锡、锑、汞等二十余种金属稀有金属：钨、钼、锆、铪、铌、钽、稀土金属等数十种金属贵金属：金、银、铂族金属等几种第一篇轻金属冶金学第一章氧化铝生产1.摩尔比（苛性比）：溶液中Na2O浓度为135g/l，Al2O3为130g/l，则该溶液的摩尔比为MR=(135/130)*(102/62)=1.708。
式中的102和62分别为Na2O和Al2O3的分子量2.拜耳法生产氧化铝的主要工序包括：铝土矿原料准备、熔出、赤泥分离洗涤、分解、氢氧化铝分离洗涤、煅烧、蒸发和苛化3.拜耳法：是直接利用含有大量游离苛性钠的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，并用加氢氧化铝种子（晶种）分解的方法，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。
种分母液经蒸发后返回用于溶出铝土矿。
4.铝土矿的溶出及影响因素：铝土矿的溶出通常是在高于溶液常压沸点的温度下用苛性碱溶液处理的化学反应过程，所以也叫“高压（高温）溶出”。
影响因素：铝土矿的矿物成分及其结构；溶出温度；循环母液碱浓度；配料摩尔比；搅拌强度5.单流法、双流法：在溶出流程上可分将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的“单流法”及仅将一部分循环母液送去磨制矿浆，大部分母液单独预热到溶出温度，再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的“双流法”6.赤泥分离洗涤过程步骤：赤泥料浆稀释；沉降分离；赤泥反向洗涤；溢流控制过滤7.铝酸钠溶液加种子分解：实际上应包括铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶8.含铝矿物的分子式（刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石）：高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉Al2O3、三水铝石Al(OH)3、一水铝石AlOOH 、明矾石(K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2。
铅冶金课程设计
铅冶金课程设计一、课程设计背景铅是一种重要的有色金属，广泛应用于电子、电器、建筑、汽车、武器等众多领域。
铅冶金技术是铅资源有效利用和保护环境的重要途径，因而在工业界和学术界引起了广泛关注。
同时，随着我国环保要求的提高和人们对健康环境的重视，掌握铅冶金技术的人才需求也越来越大。
因此，建立一套完整的铅冶金课程体系，培养具备铅冶金领域知识和技能的高素质人才，是当务之急。
二、课程设计目标与内容（一）课程设计目标本课程设计旨在：1.系统介绍铅资源和产业现状，并阐述铅冶金技术的重要性和应用前景；2.深入讲解铅冶金技术的基本原理、工艺流程和特点，使学生全面了解铅冶金技术；3.强调铅冶金技术在环保、安全和高效方面的要求，提高学生的环保与安全意识，增强其工作实践能力；4.给学生提供一定的实践训练机会，使其掌握铅冶金技术的实际应用能力。
（二）课程设计内容本课程设计涵盖以下内容：1. 铅资源和产业现状介绍铅的概念、性质和用途，重点分析国内外铅资源与产业现状及发展趋势。
2. 铅冶金技术概述系统介绍铅冶金技术的基本原理、工艺流程和特点，阐述铅冶金技术的优点和局限性。
3. 硫化冶金和氧化冶金分别讲解硫化冶金和氧化冶金的工艺流程、特点、优缺点以及应用领域。
4. 电解冶金详细介绍铅电解冶金的原理、流程、设备等，提高学生对铅电解冶金技术的理解和运用能力。
5. 铅冶金过程中的环保与安全着重介绍铅污染现状和防治措施，强化学生的环保与安全意识。
6. 铅冶金实验参照实际铅冶金生产过程进行实验演示，让学生亲手操作，提高其实际操作能力。
三、课程设计教学方法和评价方式（一）课程设计教学方法1.理论授课：由专家教师进行铅冶金理论授课，讲解铅冶金技术的基本原理、工艺流程和特点，强调环保与安全，创造良好学习氛围；2.实验教学：将铅冶金理论知识融入实际操作过程中，进行铅冶金实验演示；3.讨论研究：在课堂上组织和带领学生进行相关案例的研讨和讨论，提升学生的分析和解决问题的能力。
重金属冶金学-新-铅冶金--铅烧结矿的鼓风炉还原熔炼
铅烧结矿的鼓风炉还原熔炼
一、概述 1、鼓风炉还原熔炼目的
使铅的氧化物还原，并与贵金属和铋等聚集进入粗铅，而 使各种造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及锌等进 入炉渣，以达到相互分离。
1
1、鼓风炉还原熔炼目的
目的：使铅的氧化物还原，并与贵金属和铋等聚集进入粗 铅，而使各种造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及 锌等进入炉渣，以达到相互分离。
由图可见，在1000℃时金属氧化 物还原的先后顺序是: Cu2O、PbO、NiO、CdO、SnO2、 Fe3O4、FeO、ZnO、Cr2O3、MnO。
图3-2 金属氧化物还原曲线比较
11
2）金属氧化物的固体碳还原（直接还原）
固体碳还原反应可用下式表示：
MeO+C=Me+CO
（3-4）
固体氧化物的直接还原，实质上是下列
• 铅烧结块中的铅主要以PbO（包括结合态的硅酸铅） 和少量的PbS、金属Pb及PbSO4等形态存在，此外还 含有伴存的Cu、Zn、Bi等有价金属和贵金属Ag、Au 以及一些脉石氧化物。
5
2) 焦炭
• 焦炭在铅鼓风炉还原熔炼过程中的作用： ①发热剂。焦炭燃烧放出的热量为吸热化学反应和
炉料熔化造渣提供充足的热量，保证熔体过热所必需的 温度；
氧化物的理论开始还原温度。
图3-3 金属氧化物的固体碳还原 平衡曲线图
12
4、铅的还原反应△Go-T 图
氧化铅和硅酸铅的直接还原和间接还原反应的吉布斯标准自由能变化与 温度的关系可用图2-15 的△Go-T 图表示（P96）。
图2-15 铅化合物还原反应的△G--T图
13
对同一类型的还原 反应，直接还原的吉 布斯标准自由能变化 的负值总比间接还原 时要大。
重金属冶金学=第三部分
4-1
4-2
在转炉吹炼条件下，镍硫化物不能与其氧化物生成金属 镍，温度高于1700℃时（在氧气顶吹转炉内），才可能。
4.3 间断吹炼过程的理论分析
1、FeS和Cu2S氧化顺序
从图4-1可知，在吹炼初期FeS优先Cu2S氧化，随着FeS
氧化造渣，它在锍中的浓度降低，而Cu2S浓度提高，二
者同时氧化的趋势增长，实践中，白锍的Fe含量降低1％ 以下，Cu2S才开始氧化。以上分析说明了在间断吹炼铜 锍时分为两个周期的根据。
3、缺点
结构复杂，设备投资大，占地面积大，约比普通转炉多30％， 耐火材料消耗较多，全部更新炉衬时约比普通转炉多20％
4.7.3 闪速吹炼
1、工艺过程
闪速熔炼炉产出的高品位铜锍（68％～70％），经水淬、磨 细、干燥后，用风力输送至闪速炉顶料仓。磨细的铜锍、石灰和烟 尘与含氧75％～85％的富氧空气或工业氧气一起从反应塔顶喷入塔 内，吹炼成含硫0.2%～0.4%的粗铜。用CaO作熔剂，产出含铜约 11％～18％，含CaO约18％的炉渣。富氧空气的采用使烟气量减少 且稳定，SO2浓度35％～40％。烟气经废热锅炉、电收尘后稀释制 酸。收下来的尘或返回闪速吹炼炉，或返回闪速熔炼炉。
2、杂质元素在吹炼产物中分配，如表4-3所示
4-3
4.6 锍吹炼过程热化学 1、空气吹炼
铜锍转炉吹炼是自热过程，造铜期（1kgCu2S氧化成金属铜放 出1.37kJ热量）的热条件远不于造渣期（1kgFeS氧化造渣反应放出 5.85kJ热量）好。 吹炼正常温度1150～1300℃。当温度低于1150℃时，熔体有凝 结的危险，风眼易粘结、堵塞。而当温度高于1300 ℃，转炉炉衬耐 火材料的损坏明显加快。控制炉温的办法主要是调节鼓风量和加入 冷料（固体锍、锍包子上的冷壳等）。
有色冶金概论-铅冶金
3.7.2 粗铅的电解精炼
阴阳极反应： 阳极反应： 阴极反应：
Pb-2e＝Pb2+ Pb2+ + 2e = Pb
电 解 液 组 成 (g/L) ： Pb 60~120, 游 离 H2SiF6 60~120, 总 酸 (SiF62-) 100~190和少量金属杂质离子及添加剂(胶质和β-萘酚等)。 电解液温度：通常为30~45℃。 槽电压： 铅电解槽电压一般为 0.4V左右，随着电解的进行，阳极泥不
断增厚，槽电压也逐渐增至0.55~0.60V甚至0.7V。
电 流 效 率 与 电 能 消 耗 ： 电 流 效 率 为 95~97% ， 电 能 消 耗 为 125~135kWh/t。 电流密度：一般为120~230A/m2。
3.7.2 粗铅的电解精炼
3.8 炼铅炉渣的处理
鼓风炉以及QSL法、基夫赛特法等直接炼铅产出的炉渣，常含 有6~20%Zn 、1~3.5%Pb 以及 Cu 、 Sn 、 Au 、 Ag 、 Ge 、 In 、 Tl 等有价 金属，应该尽量综合回收。工业上常用烟化炉烟化法和回转窑烟化 法处理炼铅炉渣，此外还有旋涡熔炼、电炉熔炼、鼓风炉熔炼、转 炉吹炼、氯化挥发、奥斯麦特熔炼以及湿法处理等等。 烟化法的原理: PbO + CO = Pb(g) + CO2 =PbO + CO ZnO + CO =Zn(g) + CO2 =ZnO + CO
2 铅精矿的烧结焙烧
现代大型炼铅厂均采用带式烧结机进行烧结焙烧，一些中小企 业采用烧结锅或烧结盘烧结。
根据烧结机的供风方式不同，分成吸风烧结和鼓风烧结两种方 法。两种烧结方法所采用的主体设备是相同的，鼓风烧结只是将往 料层送风的方向由吸风烧结的向下吸风改为向上鼓风。
铅冶金
铅冶金1.1铅的性质和用途☐铅是周期表中第四族元素，原子序数为82。
☐在化合物中，铅为两价及四价。
☐原子量为207.21，为Pb204、Pb206、Pb207及Pb208同位素的平均值。
☐颜色：蓝灰色或银灰色。
☐晶体结构：面心立方晶格。
☐熔点：327.4℃，沸点：1725℃。
☐密度：11.336克/厘米3（20℃）。
☐铅对人有毒。
1.1.1铅的性质☐金属铅属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为硬度小、密度大、熔点低、沸点高、展性好、延性差、对电与热的传导性能差、高温下容易挥发、在液态下流动性大。
铅的物理性质☐低熔点、高密度、低刚度以及高阻尼☐低熔点使其可用于易熔合金、软钎焊料、印刷合金以及保险丝合金。
高密度可使其用于防护x射线和γ射线辐射铅的化学性质☐铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水中，不发生任何化学变化;但在潮湿和含有CO2的空气中，则失去光泽而变成暗灰色，其表面被PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅3PbCO3·Pb(OH)2。
☐铅在空气中加热熔化时，最初氧化成 PbO2, 温度升高时则氧化成 PbO; 继续加热到330～450℃形成的PbO氧化成Pb2O3;在450 ～ 470℃的温度范围内，则形成Pb3O4（即2PbO·PbO2，俗称铅丹）。
☐无论是Pb2O3或Pb3O4在高温下都会离解生成PbO，因此PbO是高温下惟一稳定的氧化物。
☐ CO2对铅的作用不大；浸没在水中（无空气）的铅很少腐蚀。
☐铅易溶于硝酸（HNO3）、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸（H2SiF6）、醋酸（CH3COOH）及AgNO3等☐盐酸与硫酸仅在常温下与铅的表面起作用而形成几乎是不溶解的PbCl2和PbSO4的表面膜。
☐工业上常用的“三酸”作为溶剂，都不太适宜用于湿法炼铅和粗金属铅的水溶液电解精炼，因为尽管硫酸、盐酸价廉易得，但生成的PbSO4、 PbCl2在水溶液中溶解度小；而与硝酸形成的Pb（NO3）2在水溶液中不太稳定，容易生成挥发性的氧化氮。
铅冶金
温 度（C ) 蒸气压(kPa)
PbS的离解压很小，1000℃时仅为16.8Pa。
25
PbS可与FeS、Cu2S等金属硫化物形成锍，CaO、BaO
对PbS可起分解作用（4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+ CaSO4）；
在还原气氛下，可发生下列反应：2PbS+CaO+C(CO)= Pb+ PbS· CaS+ CO(CO2)。当炉料中存在大量CaS时， 会降低铅的回收率，因为CaS将与PbS形成稳定的 PbS· CaS。
此外，共生矿物还有黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、辉铋
矿Bi2S3和其他硫化矿物。脉石成分有石灰石、石英石 、重晶石等。矿石中还含有Sb、Cd、Au及少量In、Tl 、Te等元素。
36
氧化铅矿主要由白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）
组成，属次生矿，它是原生矿受风化作用或含有碳酸
盐的地下水的作用而逐渐产生的，常出现在铅矿床的
41
(4) 砷、锑等杂质含量也有严格的要求，通常要求As+Sb
小于1.2%,如过高，则经配料烧结后，在鼓风炉中形成黄
渣的量会增加，而且金属铅的流失量会相应增大，更是会 造成粗铅、阳极铅含砷、锑过高；此外在电解精炼过程中 ，使铅溶解速度变慢，并且阳极泥难以洗刷干净。这样既 影响电流效率，又影响生产效率。
铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水
中，不发生任何化学变化;但在潮湿和含有CO2
的空气中，则失去光泽而变成暗灰色，其表面
被PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性 碳酸铅3PbCO3· Pb(OH)2。
20
有色金属冶金学(每章重点内容小结)..
第一章氧化铝的生产
衡量铝土矿的质量标准？ 答：衡量铝土矿的质量标准是铝硅比，即铝土矿中的氧化 铝与氧化硅的重量比。 4. 单流法 双流法 答：单流法是指将循环母液和铝土矿一起磨制成原矿浆进行预 热溶出的方法。 双流法是指仅将一部分循环母液送去磨制原矿浆，大部分 循环母液单独预热到溶出温度，然后再于溶出器内与浓稠 原矿浆进行混合溶出的方法。 3.
22
第一章氧化铝的生产
25 简述二段脱硅的工艺流程？
粗液 一段常压脱硅 底流
合成含钙添加剂
分 离 溢流 二段常压脱硅 底流 分 离 溢流 去叶滤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
去烧结法配料 或处理后弃之
返回晶种或去拜耳 法溶出系统
23
第一章氧化铝的生产
26铝酸钠溶液的碳酸化分解与加晶种分解有何区别？
其特点是什么？
答： 1）苛性碱中和： 2）氢氧化铝结晶过程：
铝土矿中部分氧化铁还原成FeO和FeS，可以减少配料中碱的配比， 无必要使Fe2O3全部与Na2O结合，故可降低碱耗。
加入还原剂能强化烧结过程，因为生料加入的煤在窑内燃烧带以前
燃烧，等于增加了窑的燃烧空间，提高窑的发热能力。
17
第一章氧化铝的生产
19 熟料回转窑内一般分几个带？各带的主要作
用是什么？
黄料、欠烧结、欠烧结温度
2
第一章氧化铝的生产
什么是铝土矿?铝土矿的主要化学成分有哪些？其中有害 的杂质有哪些？ 答：铝土矿是一种以氢氧化铝矿物为主的成分复杂的岩石，主 要化学成分有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2 ，其中有害 的杂质有SiO2、Fe2O3、TiO2 。 2. 含铝矿物主要有哪些种类？ 答：按铝土矿的矿物成分分：三水铝石型铝土矿、一水软铝石 型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿、混合矿；按铝土矿矿石 结构特点分：粗糙状铝土矿、致密状铝土矿、豆鲕状铝土 矿；按铝土矿地质成因分：海相沉积型铝土矿、陆相沉积 型铝土矿、玄武岩风化壳型铝土矿。 1.
铅冶炼知识
铅冶炼知识目录第一章铅冶炼基本知识 (4)第二章铅精矿的氧化熔炼 (7)第三章高铅渣的还原熔炼 (13)第四章还原渣的烟化吹炼 (17)第五章粗铅的火法初步精炼 (23)第六章铅的电解精炼 (27)第七章铅的再生 (32)第一章铅冶炼基本知识1·铅的性质和用途1·1铅的主要性质·铅属于重有色金属，银白色（有时略带蓝色），化学符号Pb，原子序数82，原子量207.2；在地壳中的含量为1.6×10-3％，很少以游离状态存在于自然界，主要矿物有方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、铅钒矿(PbSO4）；铅是铀和钍的衰变产物，因此也存在于各种铀矿和钍矿中。
·铅硬度小，密度大；熔点低，沸点高；展性好，延性差。
对电和热的传导性能差；高温下易挥发，液态时流动性大。
炼铅厂必须设置完善的收尘设备，防止铅在冶炼过程导致挥发损失和环境污染。
·铅的主要物理性质密度(20℃)：11.3437g／cm3熔点：327.5℃沸点：1740℃平均比热(0℃～1000℃)：129.8J／(kg·K)熔化热：4.98kJ／mol 汽化热：178.8kJ／mol热导率(0℃～100℃)：34.9W／(m·K)电阻率(20 ℃)：20.6μΩ·cm 莫氏硬度：1.5（很柔软）·在空气中失去光泽，慢慢变成暗灰色，在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面形成碱式碳酸铅薄膜，能阻止铅被进一步氧化；在加热时能与氧、硫、卤素化合生成相应的化合物；铅的氧化物有3种：氧化铅(PbO)俗称密陀僧，有红色和黄色的两种变体；二氧化铅(PbO2)为棕色固体，具有强氧化性；四氧化三铅(Pb3O4）俗称铅丹或红丹，是红色粉末。
氢氧化铅〔Pb（OH）2〕是两性氢氧化物，既可溶于酸，又可溶与碱。
Pb不与水作用，与盐酸反应时，生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面，使反应终止,与硫酸的作用和盐酸相似,能溶于浓热的硫酸中，生成可溶性的硫酸氢铅；Pb能溶于硝酸、硼氟酸、硅氟酸、醋酸及硝酸银等。
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圆盘制粒
底吹炉
（占铅氧化渣还原所
需 热 焓 15% 左 右 ） 无
法实现利用；因采用 鼓风炉还原工艺，所 以焦炭消耗量也较大。
鼓风炉
粗铅 渣 (Pb<2%)
底吹操作炉模拟界面
4.5.3 艾萨熔炼
ISA炼铅法同样分为两个阶段 进行。 第一阶段为氧化段，硫化铅 精矿在氧化段被熔炼为富PbO 炉渣； 第二阶段即还原段，在还原 段内利用喷入的粉煤将富铅渣 还原产出粗铅和弃渣。
1500℃）。
在通常情况下，氧化区内的CO：CO2≤1。 影响铅鼓风炉熔炼还原能力的主要因素是焦率、料柱高度、炉温、 还原时间和风焦比。
（三）铅鼓风炉正常作业
鼓风炉是实现逆流原理相当完善的冶金设备。加入炉内
的物料由上而下逐渐运动，而气流运动的方向正相反。鼓风炉 进料顺序为焦炭—返渣—烧结块—其他物料。 鼓风炉内按温度可分为四个区： 预热区（100～400℃）
烧结块含硫升高，烟气中SO2浓度以及单位烧结能力都会降低。而且，从理论上分
析，低温（如＜800℃）下增加富氧浓度，特别容易生成硫酸铅，温度更高时则铅 的硫酸盐开始明显减少。 铅的富氧烧结时，鼓风氧浓度最佳控制在wO2=22.5%～24.0％范围内，这可从表 4-1中的试验结果来证实。
问题: ◆ 富氧鼓风烧结的好处? ◆ 为什么富氧鼓风烧结含氧过高不能过高?
问题:
◆ 影响炉料透气性的两个因素?
（四）布料和点火
点火料斗设在点火 炉的前面，铺设底料供 点火用，料层厚度一般 为 30 ～ 40mm ，主料斗 设在点火炉的后面，当 烧结机台车向前运行进 入点火炉下方时，借吸 风箱的抽力使底料均匀 着火，然后运行至主料 斗的下方铺设本料，由 鼓风箱向上鼓风进行烧 结作业。
氧气底吹直接炼铅法(QSL法)反应器为一卧式可转动的圆筒形炉。
反应器被隔墙分为两部分： 1）左边为氧化段 2）右边为还原段
QSL法直接炼铅流程如图所示：
QSL法炼铅流程图
氧化段的氧枪为两个同心管组成，１）内管输送氧气，２）两管间的环套输送氮 气对氧枪冷却的作用。 还原段的还原枪则为三个同心管组成，１）内管输送空气和粉煤的混合物，２） 内环供给氧气，３）外环供给氮气也是起到冷却喷枪的作用。 QSL法即氧气底吹熔池熔炼法，是直接炼铅法之一。它与传统炼铅工艺比较 省去了烧结工序，故而具有流程短、热利用率高、烟气中SO2浓度高、硫利用率高 并较好地解决了环保问题等优势。QSL法是将铅精矿与熔剂、烟尘、粉煤等按一 定比例，经混合和制粒后直接加入反应器，在一个反应器中先后完成脱硫及还原 过程，产出粗铅和炉渣。熔炼连续进行，依靠反应器底部的喷枪（氧枪及还原枪）
第四章 氧化熔炼和还原熔炼实践
4.1 概述
铅烧结块还原熔炼在于使铅的氧化物还原并与贵金属和铋等聚 集进入粗铅，而使各种造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4 等）及锌等进入炉渣，以达到相互分离。当原料含铜较高时，可产 出铅冰铜将铜富集；若原料含铜不太高，可将铜富集于粗铅中，此
时铜在炉渣中的损失将稍大。原料中镍钴含量较高时，则产出黄渣
工业生产工厂，经多年生产运行，已成为工艺先进、技术成熟的现代直 接炼铅法。基夫塞特炼铅法的核心设备为基夫塞特炉。该炉由四部分即
带氧焰喷嘴的反应塔、具有焦炭过滤层的熔池、冷却烟气的竖烟道（立
式余热锅炉）和铅锌氧化物还原挥发的电热区组成。
基夫塞 特模拟 示意图
4.5 熔池氧化熔炼
4.5.1 QSL氧化熔炼
粗铅 95～ 97 炉渣 1.5～ 2 烟尘 组分 粗铅 炉渣 烟尘 1～ 3 Au 99
93～ 97 6～ 10 1～ 1.5 60～ 80 CaO S iO 2
5～ 11 17～ 17.5
（四）熔炼技术动态
富氧熔炼 双排风口椅形炉 热风熔炼
（五）鼓风炉熔炼产物
1）粗铅：Pb95-98%,含Cu、As、Sb、Sn、Bi等 2）炉渣：SiO2、FeO、CaO、ZnO 3）铅冰铜（锍)：PbS、Cu2O、FeS、ZnS和少量Ag2S 4）黄渣（砷冰铜）：铁与砷锑的砷化物和锑化物是主体 5）烟气 6）烟尘 鼓风炉炼铅工艺约占世界产铅量的85％左右。铅锌密闭鼓 风炉生产的铅约为10％，其余约5％是从精矿直接熔炼得 到的。
KSS法炼铅流程图
4.5.5 卡尔多炉炼铅法
卡尔多炉炼铅主体设备包括干燥窑、筛分机、箕斗提升机、电动抬包车、加料 器、喷枪和卡尔多炉等。卡尔多炉是目前世界上最先进的炼铅装备之一，具有工艺 流程短，综合回收率达98%，吨粗铅能耗比传统工艺低3.5倍，总硫利用率达 98.46%，能满足最严格的环保要求等优点，并可用来处理铜精矿、废杂铝、阳极 泥、废杂铅、铅尘和废旧电子元件等。
（五）烧结正常作业
在铅烧结焙烧的正常生产中，当点火底料通过点火炉下口着火后， 再在其上铺上本料层，吸风转为鼓风，烧结焙烧过程即由下向上发展，炉 料经过脱水、干燥、预热、烧结及冷却等过程。 下图为这种过程的示意图。
烧结时，沿烧结机长度的不同距离区段的烟气温度和烟 气中的SO2浓度变化如下图所示：
烧结过程1-烟气温度、2-体积和3-SO2浓度的变化
（二）焦炭燃烧与还原能力
焦炭的燃烧状况对炉内温度和气氛有决定性的影响。
在正常情况下，焦炭主要在风口区附近燃烧而形成高温集中的“焦 点区”。焦炭既是发热剂又是还原剂，焦炭燃烧产生CO2和CO，其反 应为： C＋O2＝CO2＋408kJ C＋0.5O2＝CO＋123kJ 风口区的氧位最高 ，焦炭强烈燃烧 ，温度也达到最高 （ 1400 ～
供给氧化剂与还原剂，以维持氧化和还原的进行。德国Stolberg和韩国Onsan分别
采用了不同隔墙结构的QSL反应器，已经通过多年的生产实践，目前铅生产能力 已由初期60kt/a提高到100～110kt/a。我国西北铅锌冶炼厂是最早购买该技术建成 了一座年产50 kt的炼铅厂，虽然已经过5个月试生产，但仍存在一些技术问题 有待完善。
（砷冰铜）将其富集。所以，在此特殊情况下，熔炼便可能产出四 种熔体产物，并按其比重的不同分成四层，由上而下分别为①炉渣、 ②铅冰铜（铅锍）、 ③砷冰铜（黄渣）和④粗铅。
4.2 烧结焙烧(Sinter)
烧结焙烧是在高温（大于800℃）下将精矿中的硫化物氧化脱硫生成氧 化物，同时烧结产出坚硬多孔烧结块的过程。所以，烧结焙烧有两个主要 目的： 除去铅精矿中的硫和砷、锑等易挥发的物质； 将粉料烧结成块。 精矿含铜较高（如wCu> 1％）时，烧结块中应残留一部分硫，以便铜在 熔炼时以Cu2S形态进入铅冰铜中。 若精矿含锌较高，则应将硫尽量除净，因为熔炼时ZnS比ZnO更有害。 如果精矿含铜锌都较高，可在烧结时将硫尽量烧去。然后在熔炼时加
艾萨炉
ISA法炼铅工艺流程
铅料、铅渣、电 池碎块 烟气 熔炼阶段 空气、燃料和氧气
渣 还原煤 空气、燃料
含贵金属的粗铅，
送精炼车间
烟气 渣还原阶段 注：所有过程发生在同一个ISA
炉内
弃渣
ISA熔炼采用富氧顶吹熔池熔炼工艺，也称艾萨熔炼。该专 利技术属澳大利亚的Mount Isa和Ausmelt两家公司所有。该工艺 可以采用一台炉间断作业，也可采用两台炉（一台氧化，一台还 原）连续作业。顶吹炉是一个固定立式圆筒形炉子，设有一个浸 没式喷枪供给炉子的富氧或部分燃料，顶吹炉补热所用的燃料为 气体、液体或固体，不同燃料加入方式不一样。现已建成10余座
工业生产炉，主要用于处理含铅的二次物料以及二次物料和铅精
矿的混合料。
4.5.4 KSS 氧化熔炼
前苏联将基夫赛特 (Kivcet)法技术转让给 意大利Snamprogetli设 计院，该院与萨米 (Sammi)公司合作，在 威斯麦（Vesme）港建 设一个年产95000t粗铅 的冶炼厂，将基夫赛特 法改称KSS(KivcetSammi-Snamprogetli) 法，于1987年2月全面 投产。
4.4 闪速氧化熔炼(Kivcet)
氧气闪速熔炼——电热还原法（Kivcet法），也称基夫赛特熔炼，其设 备连接图如下图所示：
作为氧化段的 闪速熔炼炉 作为还原段的 电炉
整个冶炼过程分 为两段： 氧化段 还原段
锌蒸气 冷凝器
基夫塞特炼铅法是一世纪60年代进行试验研究，80年代建设了
4.3 鼓风炉还原熔炼
（一）铅鼓风炉的构造
铅鼓风炉由炉缸、 炉腹、炉身、炉顶 以及水冷风口等组 成。鼓风炉炉井的 垂直断面一般为风 口区收缩，向上扩 张形成炉腹的所谓 普通型炉子，如右 图： 鼓风炉的炉床面积 以风口中心水平断 面的面积来表示。
3
4
2 1
普通型炼铅鼓风炉 1-咽喉口；2-风口；3-加料门；4-排烟口 云锡公司拥有3.6m2和1.7m2两座鼓风炉;祥云飞龙公 司4.87m2,双排风口，床能率5t/m2.h。
卡尔多炉有2支喷枪，一支精矿喷枪用于喷射精矿，另一支氧油喷枪用于升
温。我国已经应用于西部矿业股份有限公司。
卡尔多炉炼铅属于闪速熔炼，分为4个步骤，即加料、氧化、还原、倒渣及 出铅。
◆ 第一步采用箕斗车往炉中加入含铅返料，焦粒和部分熔剂，然后用喷枪加热升
入黄铁矿作硫化剂，使铜硫化为Cu2S进入冰铜。
通常，烧结块含硫wS=1.5%～2.5％。
（一）烧结焙烧方法
铅精矿烧结焙烧设备可采用： 烧结锅； 烧结盘； 带式烧结机烧结。 带式烧结机烧结又有： 吸风烧结； 鼓风烧结。
（二）烧结的配料
铅烧结配料时必须考虑到下列的技术条件：
炉料中所含的造渣成分SiO2,FeO,CaO等的质量比率必须符合选
杂质含量，特别是Zn、A1、Mg的含量。
（三）混料与润湿
混料的目的在于确保烧结料有均匀一致的化学组成和物理组成，