铅冶金概述
铅冶金1
2、焙烧——还原熔炼法
是现今采用最普遍的方法，占铅生产总 量的85~90%。 该方法生产纯金属铅有三个主要工序： （1） 烧结—焙烧 （2） 还原熔炼 （3） 精炼
流程讲解
• 硫化铅精矿的粒度大部分小于200目，在入鼓风 炉前必须进行焙烧，其目的是：氧化脱硫，同时 把精矿中的砷、锑顺便去除；另外烧结成块，将 细粒构料烧结成具有一定硬度和孔隙度的烧结块。 烧结过程中主要有如下反应： 2PbS +O2 → PbO + PbSO4 + SO2 3PbSO4 + PbS → 4PbO + 4SO2 PbSO4 + PbS → 2Pb + 2SO2 PbS + 2PbO → 3Pb + SO2 （Pb会被再次氧化） • 焙烧后主要为PbO，少量Pb和PbSO4。
6、世界铅消费大国
世界精炼铅消费大国有美国、中国、德国、 韩国、日本、英国、墨西哥、意大利和西班牙 等，年精炼铅消费量均在 20 万吨以上，美国 是世界上最大的精炼铅消费国， 2004 年其消 费量为 141.31 万吨，占当年世界消费量的 19.8 ％。中国是世界第二大精炼铅消费国， 2004 年精炼铅消费量 139 . 88 万吨，占当年 世界消费量的 19.6 ％。
①火法精炼
• 熔析除Cu： Cu在铅液中的溶解度随温度降低而减小。 降低温度，Cu就会析出，浮于铅液面。 • 加S除Cu：2Pb + S2 → 2PbS PbS + 2Cu → Pb + Cu2S 硫化亚铜浮于铅液面 • 真空除锌：在13.33~1.33Pa、600℃时，Zn挥发 率96~98%，而铅的挥发率仅为0.03~0.07%。 • 加Zn除Ag：Zn和Ag可形成AuZn5、Ag2Zn3将于 铅液面。
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。
铅冶金概述和22硫化铅精矿烧结焙烧
PbCO3＋H2SiF6=PbSiF6＋H2O＋CO2 PbCO3＋4NaOH=Na2PbO2＋Na2CO3＋2H2O
这些性质在湿法提铅中得到应用。
5．硫酸铅(PbSO4)
天然的硫酸铅矿物称铅矾。硫酸铅为白色单斜方晶体，带甜 味。硫酸铅的密度为6.34g·cm-3。
铅的消费
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
铅管、铅片、合金
等
5.5 9.8
1
3.1 5.1 1.5
3.1
2.3 38.3 14.5 14.8 28.7
颜料、化工产品 0 10.5 21.8
18
表：2009 年我国铅资源区域结构表（万吨）
省份 内蒙古
储量 290.67
占比% 21.38
省份 江苏
储量 17.26
占比% 1.27
云南
广东 湖南
甘肃 青海 四川 浙江 江西 新疆 河南 福建 广西 西藏
276.33
115.56 113.06
101.87 92.56 71.97 41.2 34.47 32.13 28.3 21.07 19.13 18.47
在冶金中，铅的氧化物最重要的是PbO，而Pb2O、 Pb2O3和Pb3O4都不稳定，只是冶金过程中的中间产物。
PbO是一种强氧化剂，它易使Te、S、As、Sb、Sn、Bi、 Zn、Cu、Fe等全部氧化或部分氧化，所形成的氧化物或造渣 或挥发。此种性质广泛地应用在铅的火法精炼中。PbO又是 良好的助熔剂，它可与许多氧化物形成易熔共晶或化合物等， 特别是PbO过剩时更易熔。此种特性表现在高铅炉渣（如直 接炼铅的初渣）的易熔，并且应用在贵铅灰吹法提银以及试 金的渣化过程中。
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》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。
现代铅冶金工程设计综述
现代铅冶金工程设计综述汇报人：陈智和长沙有色冶金设计研究院有限公司二零一六年四月二十二日零六年四月十日汇报提纲、概念现代铅冶金一、概念——二、现代铅冶金工艺简介三、现代铅（粗铅）冶金工厂设计实例三现代铅（粗铅）冶金工厂设计实例四、我国铅冶金工艺需要完善或解决的问题—、概念——现代铅冶金《现代铅冶金》定义：现代铅冶金是相对于传统铅冶金即烧结—鼓风炉还原熔炼工艺而言的，是指铅原料不需烧结直接熔炼的各种炼铅（粗铅）方法。
二、现代铅冶金工艺简介1、两大类：闪速熔炼：3种，卡尔多法、基夫赛特法、灵宝闪速工艺。
熔池熔炼：7种，分别是：Q.S.L炼铅；富氧双底吹直接炼铅（氧化及还原）富氧底吹氧化及富氧侧吹还原炼铅富氧双侧吹炼铅（氧化及还原）富氧双顶吹炼铅—ISA法（氧化及还原）富氧顶吹氧化及侧吹还原炼铅富氧顶吹炼铅—AUSMELT法详见表21：现代铅冶金工艺览表（1）（2）2—1：现代铅冶金工艺一览表（~二现代铅冶金工艺简介（部分）二现代铅冶金工艺简介（部分）三现代铅冶金工厂设计实例311三、现代铅冶金工厂设计实例3.1 闪速熔炼——厂1和厂2、厂23.1.1工厂设计实例见表3—1 闪速炼铅工程——Kaldo 炼铅和Kivcet炼铅工厂三现代铅冶金工厂设计实例312三、现代铅冶金工厂设计实例3.1 闪速熔炼——厂1和厂2、厂23.1.2设计经验（主要针对基夫赛特工艺）1）工艺评述基夫赛特法既是炼铅的工艺，也可以称其为一种炼基夫赛特法既是炼铅的工艺，也可以称其为种炼渣工艺，因为搭配渣料的比例可以达到原料量的约60%，而且铅、金、银、铜、铋、锌的回收率也很理想。
经济效益方面，如果仅仅用粗铅的能耗、加工成本等指标来衡量与现代炼铅工艺的优劣势，是不全面的，也是不合理的基夫赛特工艺的清洁生产水平（含现场环境）无理的，基夫赛特工艺的清洁生产水平（含现场环境）无疑是最好的，它对解决锌系统渣处理的环保问题是彻底的。
三现代铅冶金工厂设计实例312三、现代铅冶金工厂设计实例3.1 闪速熔炼——厂1和厂2、厂23.1.2设计经验主要针对基夫赛特工艺）2）原料的适应性Pb 25%∽a)含Pb 25%70%原料。
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。
重金属冶金技术-铅冶金-5
◆ 碱浸出法；
◆ 胺浸出法； ◆ 含氨硫酸铵浸出法。
2.5 湿法炼铅
一、氯化物浸出法
（1）NaCl，NaCl-CaCl2浸出法 该法包括将铅精矿或含铅物料中的PbS转变为PbC12或PbSO4；PbC12或 PbSO4用NaCl或NaC1-CaC12溶液浸出，反应如下： PbC12＋2NaC1＝Na2PbC14 PbSO4＋4NaCl＝Na2PbC14＋Na2SO4 从净化后的溶液中提取金属铅可用下列方法： 使PbCl2结晶，然后在NaCl熔体中将PbC12进行电解； 用海绵铁或废铁片使铅沉淀； 用可溶阳极（熟铁或铸铁）或不溶阳极（石墨）进行电解 以获得海绵铅； 加人消石灰以生成Pb(OH)2沉淀，再进行Pb(OH)2的还原熔 炼。
再生胺过程的反应：
EN· H2SO4＋Ca(OH)2＝CaSO4· 2H2O＋EN EN· H2CO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋2H2O＋EN
碱式碳酸铅可在高温下还原为99.99%的金属铅，也可用 电解法从溶液中回收铅。
四、含氨硫酸铁浸出法
该法的基础是硫酸铅或氧化铅在NH3-(NH4)2SO4溶液中有一定的溶解度。 其过程包括：将精矿或其它含铅物料中的PbS转变为PbSO4；常温常压下于 NH3-(NH4) 2SO4溶液中溶浸；用电解法胺溶剂再生，同时SO42-成石膏分
离出来。
溶浸过程反应： PbSO4＋2EN＝[Pb(EN)2]SO4 PbO＋EN＋EN· H2SO4＝[Pb(EN)2]SO4＋H2O 碳酸化过程的反应：
2[Pb(EN)2]SO4＋3CO2＋5H2O＝PbCO3· Pb (OH)2 ＋ 2EN· H2CO3＋2EN· H2SO4
第二章 铅冶金
2.5 湿法炼铅
这里输入课程名称或课题名称
金属冶炼中的铅冶炼与铅生产
粗铅精炼
通过加入适量的添加剂 ，去除粗铅中的杂质，
得到较为纯净的铅。
产品储存与运输
将精炼后的铅进行储存 和运输，供应给各行业
使用。
CHAPTER 02
铅冶炼技术
烧结焙烧技术
烧结焙烧是铅冶炼的第一道工序，目的是将铅精矿中的硫化铅氧化为硫酸铅，以便 在后续的熔炼过程中更有效地提取铅。
烧结焙烧过程中，将铅精矿与一定比例的添加剂混合，经过高温焙烧后形成熟料。
ห้องสมุดไป่ตู้
01
直接熔炼技术是一种新型的铅冶 炼技术，通过一步法直接将铅精 矿中的硫化铅转化为金属铅。
02
该技术具有流程短、能耗低、环 保性能好等优点，但目前仍处于 研究开发阶段，尚未大规模应用 。
烟化挥发技术
烟化挥发技术是利用高温烟气将铅精矿中的铅和锡等有价金属以挥发态 的形式从矿石中提取出来。
在烟化挥发过程中，加入适量的氧化剂和熔剂，使矿石中的有价金属氧 化并形成可挥发的氧化物，然后通过冷凝和收集得到金属或其氧化物。
生产方式
全球铅生产主要以硫化铅矿为主，同时还有部分氧化铅矿 和混合矿。硫化铅矿的冶炼主要采用烧结焙烧-鼓风炉熔 炼工艺，而氧化铅矿则采用直接熔炼工艺。
中国铅生产现状
产量与消费量
中国是全球最大的铅生产国和消费国，近年来，随着环保要 求的提高和产业结构的调整，中国的铅产量呈现出波动下降 的趋势。同时，消费量也呈现出缓慢下降的趋势。
铅冶炼过程中的环境保护
减少废气排放
通过改进冶炼工艺和设备，降低 铅冶炼过程中产生的废气排放量
，减少对大气的污染。
废水处理
对铅冶炼过程中产生的废水进行有 效的处理，确保废水达到排放标准 ，避免对水体造成污染。
有色冶金概论-铅冶金概论
➢3.6 铅烧结块的鼓风炉熔炼
烧结焙烧-鼓风炉还原熔炼法是目前世界上主要的炼铅方法。 由于铅精矿烧结焙烧时已经配入熔剂，所以鼓风炉炉料主要是 烧结块(占85~100%)和为了改善操作和提高铅的回收率而可能加入 的返渣、其它含铅物料及铁屑等。鼓风炉的燃料是焦炭，同时也是 熔炼过程的还原剂。
在烧结块中铅主要以氧化物的形态存在。烧结块中游离的PbO 与炉气中的气体还原剂CO发生还原反应：
1.2.1 炼铅原料
用作炼铅的原料包括矿物原料和二次铅料两大类。矿物原料有 硫化矿和氧化矿两种。
✓硫化矿：铅的硫化矿是炼铅的主要原料，主要是方铅矿(PbS)，伴 生有闪锌矿(ZnS)、辉银矿(Ag2S)、辉铋矿(Bi2S3)、黄铁矿(FeS2)、 硫砷铁矿(FeAsS) 和其他硫化矿物。
自然界中铅矿多数是多金属矿，最常见的是铅锌混合矿。密闭 鼓风炉熔炼法和基夫赛特熔炼法可处理铅锌混合矿。
《有色冶金概论》
——铅冶金
昆明理工大学冶金与能源工程学院
1 概述
➢1.1铅的新的断口具有金属光泽。固态铅的密度为 11.273~11.488g/cm3。铅的熔点为327.502℃，沸点1525℃。
纯铅是重金属中最柔软的金属，其莫氏硬度为1.5。铅有很好 的展性，可压轧成铅皮和锤制成铅箔，但铅的延性很差，不能拉成 铅丝。铅在低于熔点3~10℃下很脆，用力摇动时可制成铅粒。
✓氧化矿：主要有白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4 )，属次生矿，是原 生矿经风化作用和含有碳酸盐的地下水作用而成。
✓二次铅料：是指回收的各种铅废件和铅废料。其中以废蓄电池回 收的数量最大，其次如化工冶金器械的耐酸衬里铅皮、铅管、电缆 包皮，各类铅基的轴承合金，铅锡焊料以及各种含铅下脚料和碎屑 等。
铅冶金概述
第一章 绪 论1.1 铅的性质1.1.1 铅的物理性质铅是蓝灰色金属，新的断口具有明显的金属光泽。
铅的蒸汽压较大，在不同温度下铅的平衡蒸汽压如下表1-1：表1-1 同温度下铅的平衡蒸汽压 温度/K 893983 1093 1233 蒸汽压/Pa0.13 1.33 13.33 133.32 温度/K1563 1633 1798 蒸汽压/Pa 6666.1 13332.2 100324.72由于高温时铅的挥发性较强，易导致铅的损失，所以炼铅厂必须具有完善的收尘设备，以保证铅的回收，同时防止工作人员铅中毒。
铅在重金属中是最柔软的金属，硬度为莫氏1.5，能用指甲刻划；展性很好，可轧成铅皮，锤成铅箔；延展性差，不能拉成铅丝。
铅为热和电的不良导体，如果银的热导率和电导率为100，则铅的热导率仅为8.5，而电导率仅为10.7，铅的主要物理性质如表1-2所示。
表1-2 铅的主要物理性质性质单位 数值 半径熔点沸点熔化热汽化热 Pm K K kJ/mol kJ/mol 132（Pb +2），84（Pb 4+）175（Pb ） 600.65 2013 5.121密度热导率电阻率kg/m3w/(m﹒k)Ω﹒m177.811350（293k）35.3（300k）20.648×10-8（293k）1.1.2 铅的化学性质铅是元素周期表中第6周期ⅣA族元素，元素符号Pb，原子序数82，相对原子质量207.2.。
铅原子的外电子构型为[Xe]4f145d106s26p2,在形成化合物时可失去6p轨道上的2个电子，也可同时失去6s轨道上的2个电子，故铅有+2价和+4价，常温下为+2价为主。
常温下铅在完全干燥的空气中，或者在不含空气的水中，都不会起化学变化；在潮湿的和含有CO2的空气中，铅失去金属光泽而变成暗灰色，其表面被次氧化铅（Pb2O）薄膜所覆盖。
铅与氧生产四种氧化物 PbO Pb2O Pb3O4Pb2O3，其中最稳定的是PbO，其余都不稳定，只是冶金过程的中间产物。
铅冶金
铅冶金铅是最软的重金属，呈灰白色。
熔点低（327.4℃）、密度大（11.68g/cm3）、展性好、延性差。
对电和热的传导性能不好。
高温下易挥发。
铅在空气中表面能生成氧化铅膜，在潮湿和含有二氧化碳的空气中，表面生成碱式碳酸铅膜，这两种化合物，均能阻止铅的继续氧化。
铅是两性金属，既能生成铅酸盐，又能与盐酸、硫酸作用生成PbCl2和PbSO4的表面膜。
因其膜几乎不再溶解，而能起到阻止继续被腐蚀的钝化作用。
铅还具有吸收放射线的性能。
铅的用途：由于铅具有高密度、良抗蚀性、熔点低、柔软、易加工等特性，因此在许多工业领域中得到应用，铅板和铅管广泛用于制酸工业、蓄电池、电缆包皮及冶金工业设备的防腐衬里。
铅能吸收放射性射线，可作原子能工业及X射线仪器设备的防护材料。
铅能与锑、锡、铋等配制成各种合金，如熔断保险丝、印刷合金、耐磨轴承合金、焊料、榴霰弹弹丸、易熔合金及低熔点合金模具等。
铅的化合物四乙基铅可作汽油抗爆添加剂和颜料。
还可以作建筑工业隔音和装备上的防震材料等。
铅毒：铅的蒸汽和粉尘容易通过呼吸道和食道进入人体。
铅和氧化铅溶于血液会引起中毒。
中毒后，常有消化不良、易疲劳、牙龈发紫、腹痛、头痛、痉挛、贫血、眼和肾受损等症状。
铅生产中均须十分重视安全防护工作。
铅矿石分为硫化矿和氧化矿两类。
硫化矿主要的矿物成分是方铅矿（PbS），氧化矿的基本成分是白铅矿（PbCO3）。
全世界所产的铅大部分来自硫化铅矿，少部分从废杂含铅物料中再生，氧化铅矿炼铅目前不具有重要意义。
硫化铅矿常与闪锌矿（ZnS）共生，并常伴有黄铁矿、黄铜矿等硫化物，还有石灰石、石英等脉石。
中国铅锌矿资源比较丰富，全国除上海、天津、香港外，均有铅锌矿产出。
产地有700多处，保有铅总储量3572万吨，居世界第4位；锌储量9384万吨，居世界第4位。
从省际比较来看，云南铅储量占全国总储量17%，位居全国榜首；广东、内蒙古、甘肃、江西、湖南、四川次之，探明储量均在200万吨以上。
铅冶炼与提纯技术
绿色生产。
副产品回收利用
02
对铅冶炼过程中产生的副产品进行回收利用，如硫磺、石膏等
，提高资源利用率。
再ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ铅产业的发展
03
鼓励发展再生铅产业，对废旧铅酸电池等废弃物进行回收、拆
解和再利用，减少对原生资源的依赖。
未来发展趋势与挑战
1 2 3
技术创新与升级
加强铅冶炼与提纯技术的研发和创新，提高生产 效率和资源利用率，降低能耗和污染物排放。
现代铅冶炼
现代铅冶炼技术采用更加先进的工 艺和设备，如氧气顶吹熔炼、连续 熔炼等，进一步提高了生产效率和 产品质量。
现代铅冶炼技术的主要方法
氧气顶吹熔炼
将富集的铅精矿和氧气通过喷枪吹入 熔炼炉中，使炉料充分反应并熔化， 产出粗铅和炉渣。
连续熔炼
电解精炼
将粗铅电解精炼成纯铅，通常采用碱 性电解方法，通过电解液中的离子交 换和电化学反应去除杂质，得到高纯 度铅。
VS
详细描述
真空蒸馏法提纯铅是一种较为先进的方法 ，通过在真空条件下加热粗铅，使杂质元 素的沸点较低而首先汽化，从而实现铅的 提纯。真空蒸馏法提纯铅具有较高的纯度 ，同时还可以减少能耗和降低环境污染。
05 环保与可持续发展
CHAPTER
铅冶炼过程中的环境保护
减少废气排放
通过改进冶炼工艺和设备，降低铅冶炼过程中的废气产生量，同 时采用高效除尘技术，确保废气达标排放。
总结词
通过化学反应将粗铅中的杂质转化为可分离的物质，从而实现铅的提纯。
详细描述
化学法提纯铅通常采用氧化还原反应，将粗铅中的杂质转化为可溶性盐类或气体，然后通过过滤、沉 淀、蒸发等方法将杂质去除。化学法提纯铅具有操作简单、成本较低的优点，但纯度相对较低。
铅冶金
5.3.4.1.4 烧结过程 使细物料结块，是烧结焙烧的目的。 使细物料结块，是烧结焙烧的目的。 硅酸铅于923~973K下开始形成 硅酸铅于923~973K下开始形成： 下开始形成：
xPbO+ySiO2=xPbO.ySiO2
铁酸铅于998~1025K下开始形成 铁酸铅于998~1025K下开始形成： 下开始形成：
方铅矿
白铅矿
铅矾矿
5.3 铅的生产工艺
铅的冶炼方法有火法和湿法两种，目前世界上以火法为主，湿 铅的冶炼方法有火法和湿法两种，目前世界上以火法为主， 法炼铅尚处于试验研究阶段。 法炼铅尚处于试验研究阶段。火法按冶炼原理不同可分为反应 熔炼、沉淀熔炼和焙烧-还原熔炼。 熔炼、沉淀熔炼和焙烧-还原熔炼。 5.3.1 反应熔炼 部分氧化PbS为PbO和 与未氧化的PbS相互反应生成铅 相互反应生成铅： 部分氧化PbS为PbO和PbSO4，与未氧化的PbS相互反应生成铅：
（2）一次焙烧（返回焙烧）：一次焙烧得到的烧结块与硫 一次焙烧（返回焙烧）： ）：一次焙烧得到的烧结块与硫 化铅精矿混合后进行焙烧， 化铅精矿混合后进行焙烧，得到的焙烧矿一小部分送至鼓风 炉熔炼，大部分（65%~70%） 炉熔炼，大部分（65%~70%）仍返回烧结过程与精矿混合 配料后焙烧。我国炼铅厂多采用此法。 配料后焙烧。我国炼铅厂多采用此法。 5.3.4.1.3 焙烧过程的反应 硫化铅精矿的焙烧是使硫化铅以及精矿中的其他金属硫化物 转变为氧化物的过程。 转变为氧化物的过程。 焙烧时PbS发生如下反应 发生如下反应： 焙烧时PbS发生如下反应：
5.1.2 .铅的化学性质 .铅的化学性质 铅在干燥的空气或不含空气的水中化学性质稳定。在潮湿 铅在干燥的空气或不含空气的水中化学性质稳定。 的含有CO 的空气中，表面形成碱式碳酸铅薄膜， 的含有CO2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 。 铅能很快与氧、 铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎 卤素化合；铅与冷盐酸、 不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应， 不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应， 但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。 但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。 铅与氧能形成PbO， 铅与氧能形成PbO，Pb2O、Pb3O4和Pb2O3，其中最稳定 的是PbO，其余都是冶金过程的中间产物。 的是PbO，其余都是冶金过程的中间产物。
铅冶炼过程
通过电流的作用使铅离子在阴极上还原为金属铅。
电解精炼的优点是能够获得高纯度铅，适用于处理复杂成分的
03
铅物料。
04 铅冶炼的环境影响与处理
铅冶炼的排放物
01
02
03
废气排放
铅冶炼过程中会产生大量 的废气，主要成分包括二 氧化硫、氮氧化物、颗粒 物等。
废水排放
铅冶炼过程中产生的废水 含有铅、锌、镉等重金属 离子和有害化学物质。
中分离出来。
03 铅的冶炼过程
铅的氧化还原反应
铅的氧化还原反应是铅冶炼过程中的 基本化学反应，通过控制反应条件， 使铅元素在不同的化学形态之间转化 。
铅的氧化还原反应对于控制冶炼过程 中的化学反应和产物生成具有重要意 义。
在氧化还原反应中，铅的氧化物与还 原剂相互作用，发生电子转移，生成 铅的金属态或不同价态的化合物。
固体废弃物
铅冶炼过程中会产生大量 的废渣，主要成分包括铁 锰化合物、硅酸盐、重金 属氧化物等。
排放物的处理和利用
废气处理
采用烟气脱硫、除尘等技 术，降低废气中的污染物 浓度，达到排放标准。
废水处理
采用化学沉淀、吸附、离 子交换等技术，去除废水 中的重金属离子和有害化 学物质。
固体废弃物处理
对废渣进行回收、综合利 用或安全处置，减少对环 境的污染。
能源回收技术
从冶炼过程中产生的余热、余压中回收能源，实现能源的循环利用 。
06 案例研究：某铅冶炼厂的 工艺流程和环境保护措施
工艺流程
氧化焙烧
在沸腾炉中，加入空气使铅的 硫化物氧化，生成硫酸铅和二 氧化硫气体。
鼓风炉熔炼
烧结块与焦炭、石灰石一起在 鼓风炉中熔炼，得到粗铅和炉 渣。
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• 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· 2，俗称铅丹）。 PbO
• 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。
7
—铅冶金—
2、主要铅化合物的性质
• （1）硫化铅
• 硫化铅（PbS）在自然界呈方铅矿存在，色黑
（结晶状态呈灰色），具有金属光泽。PbS含
Pb86.6%，密度7.4～7.6g/cm3，熔点1135℃，
熔化后流动性很大，可透过粘土质材料而不起 侵蚀作用，易渗入砖缝。
8
—铅冶金—
• PbS在600℃时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系 如下：
第二章 铅冶金 Lead Metallurgy
—铅冶金—
第一节 铅冶金的一般知识
—铅冶金—
一、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Pb2O4、Pb2O6、Pb2O7及 Pb2O8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。
15
—铅冶金—
二、铅的生产与消费
• 根据世界和我国铅冶炼生产及消费情况，世界
铅产量近5年间变化相对较小，而我国铅产量
明显增长。世界铅消费量增长缓慢，但我国铅
消费量迅速增长。由于我国的汽车工业快速发
展，汽车保有量猛增，蓄电池需求量随之增加。 预计未来几年国内消费量继续保持过去5年的 增长速度，价格也将有持续上扬的趋势。
• PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下：
温 度（C) 蒸气压(kPa)
943 0.133
1039 0.667
1085 1.33
1222 7.99
1265 1330 13.3 26.7
1402 53.3
1472 101.3
12
—铅冶金—
PbO是强氧化剂，能氧化Te、S、As、Sb、Bi和Zn等。 PbO是两性氧化物，既可与SiO2、Fe2O3结合成硅酸盐或 铁酸盐；也可与CaO、MgO等形成铅酸盐（如 PbO2+CaO=CaPbO3）；还可与Al2O3结合成铝酸盐。 PbO对硅砖和粘土砖的侵蚀作用很强烈。 所有的铅酸盐都不稳定，在高温下离解并放出氧气。 PbO是良好的助熔剂，它可与许多金属氧化物形成易熔的 共晶体或化合物。 在PbO过剩情况下，难熔的金属氧化物即使不形成化合物 也会变成易熔物。此种作用在炼铅过程中具有重要意义。 PbO属于难离解的稳定化合物，但容易被C和CO所还原 。
28.4 26.3 26.5 27.1
26.8 27.9 29.0 28.3
23.4 21.5 19.9 21.2
20.8 29.4 30.2 29.7
663.4 617.3 601.4 597.4
注：以2006年前10名产量列出
25
—铅冶金—
4）铅消费状况
• 1999-2006年世界精炼铅消费年均增长0.8%，2006年达到 630.8万吨，见表1-6。世界铅增长缓慢的原因是环保的限 制和除蓄电池之外的其它消费逐渐下降。
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。
6
—铅冶金—
• 这就是湿法炼铅工业化规模生产的困难所在， 也是粗铅电解精炼不得不采用较昂贵的H2SiF6
作电解质的缘故。
• 铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物， 可吸收放射性线，且具有抵抗放射性物质透过 的性能。
（万吨）
意大 利 哈萨克 斯坦 世界总量
2006 2005 2004 2003
143.7 138.1 142.1 144.9
101.0 82.1 75.7 70.8
41.5 37.4 38.0 32.9
33.8 27.0 26.3 24.6
33.4 34.8 35.0 38.4
31.2 29.4 30.2 29.7
（万吨）
瑞典 10.8 11.6 11.4 10.7 南非 8.5 8.0 8.4 8.3 摩洛 哥 8.2 6.9 7.0 7.4 波兰 6.8 6.8 6.0 5.5 世界总量 318.4 299.0 302.0 305.1
年份 2006 2005 2004 2003
23
—铅冶金—
3）精铅的生产
14
—铅冶金—
• （4）氯化铅 • 氯化铅（PbCl2）为白色，其熔点为498℃，沸点为 954℃，密度为5.91g/cm3。 • PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，25℃时为1.07%，
100℃时才为3.2%。
• 但PbCl2溶解于碱金属和碱土金属的氯化物（如NaCl等） 水溶液中。PbCl2在NaCl水溶液中的溶解度随温度和 NaCl浓度的提高而增大，当有CaCl2存在时，其溶解度 更大。例如，在50℃下NaCl饱和溶液中铅的最大溶解度 为42g/L；当有CaCl2存在下NaCl饱和溶液加热至100℃ 时，则铅的溶解度可达100～110 g/L 。
（2）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。
4
—铅冶金—
• 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
温 度（C) 蒸气压(kPa)
852 1.033 928 0.267 975 1.33 1074 7.99 1108 13.3 1160 26.7 1221 53.3 1281 101.3
• PbS的离解压很小，1000℃时仅为16.8Pa。但PbS中 的Pb可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于 1000℃时，铁可置换PbS中的Pb（PbS+Fe= FeS+Pb）。
5
—铅冶金—
• 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。
• 可见，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、
• 上层含PbS 89.5%,Pb 10.5%；
• 下层含PbS 19.4%,Pb 80.6%。
10
—铅冶金—
• 当冷却时PbS以纯净的结晶体从Pb-PbS熔合体中析出， 这是鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一。 • PbS溶解于HNO3与FeCl3的水溶液中，所以HNO3和
FeCl3均可用来作为方铅矿的浸出剂。
序号
—铅冶金—
2005年铅产量5万吨以上的生产企业
企业名称 产量 105.7 23.0 10.5 10.3
小计
1 2 3 河南豫光金铅集团有限责任公司 徐州春兴合金有限公司 河南省安阳市豫北金属冶炼厂
4
5 6 7
水口山有色金属有限责任公司
湖南株洲冶炼集团有限公司 济源市万洋冶炼（集团）有限公司 深圳中金岭南有色金属股份有限公司
• 自20世纪90年代中期开始，西方国家精炼
铅的生产发生了重大的变化，冶炼能力不
稳定，再生铅得到很大发展，原生铅生产
萎缩。1999-2006年，世界精铅产量仅以年 均0.86%的速度增长，2002-2006年增长略 快，2000年为663.4万吨。
24
—铅冶金—
世界精炼铅的主要产地
年份 美国 中国 德 国 墨 西 哥 英 国 日本 加拿 大 法 国
20
—铅冶金—
世界上著名的铅资源国家
铅储量国家 澳大利亚 美国 加拿大 秘鲁 南非 墨西哥 原苏联地区 其它 合计 铅储量 2000 800 400 200 200 100 900 1800 6400
（万t）
铅储量基础 3400 2000 1300 300 300 200 1200 4300 13000
• 熔点：327.4℃，沸点：1725℃。
• 密度：11.336克/厘米3（20℃）。
• 铅对人有毒。
2
—铅冶金—
1、铅的性质
（1）物理性质
• 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。
3
—铅冶金—
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。
22
—铅冶金—
2003-2006年铅精矿主要产量
中 国 71 54.7 58.1 71.2 澳 洲 68.6 68.1 61.7 53.1 美 国 43.8 51.4 49.1 45.8 秘 鲁 27.1 27.1 25.8 25.8 墨西 哥 15.3 12.6 16.6 17.5 加拿 大 14.9 16.1 19.0 18.6
9.8
9.6 8.7 8.3
8
9 10
云南冶金集团总公司
金城江成源冶炼厂 济源市金利冶铁有限责任公司
7.3