铅冶金概述

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
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—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。
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
7.3 5.5
11
河池市南方有色冶炼有限责任公司
5.4
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2、国内外铅行业发展现状 （1）国外铅行业概况 1）资源状况 据2006年美国地调局统计，已查明世界的铅 资源量为15亿吨，2006年已查明世界的铅储量为 6400万吨，储量基础13000万吨。
• 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。
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—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
• 熔点：327.4℃，沸点：1725℃。
• 密度：11.336克/厘米3（20℃）。
• 铅对人有毒。
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—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。
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—铅冶金—
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）。
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。
• 上层含PbS 89.5%,Pb 10.5%；
• 下层含PbS 19.4%,Pb 80.6%。
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—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。
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—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、
表1-3 年 份 铅产量 铅消费量
1999 91.8 52.4
我国铅产量及消费量 （单位：万t ）
2000 110 65 2001 119.5 80.0 2002 132.5 95.0 2003 156.4 110 2004 193.5 136 2005 239 174
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2000年铅产量超过5万吨的企业有7家， 2005年增加到 11家，这11家企业见表16。 表1-4
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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。
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—铅冶金—
• PbS在600℃时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系 如下：
• PbS几乎不与C和CO发生作用。 • PbS在空气中加热时生成PbO和PbSO4，其开始氧化温
度为360～380℃。
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—铅冶金—
• （2）氧化铅
• 氧化铅（PbO）又名密陀僧，熔点886℃，沸点1472℃，
有两种同素异形体：属于正方晶系的红密陀僧和斜方 晶系的黄密陀僧。 • 熔化的密陀僧急冷时呈黄色，缓冷时呈红色，前者在 高温下稳定，两者的相变点为450～500℃。
（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。
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—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
序号
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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
2002-2006年金属铅的主要消费地
美国 年份 中国 德国 日本 韩国 英国 意大 利 法 国
这就是炼铅常见的“沉淀反应”。
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—铅冶金—
• 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。 • 在铅的熔点附近，PbS不溶于铅中，随着温度的升高， PbS在铅中的溶解度增加。到1040℃时，PbS与Pb的熔合 体分为两层：
• 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。
（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
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—铅冶金—
3）精铅的生产
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• （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℃，
而激烈分解的温度为905℃。 • PbS、ZnS和Cu2S等的存在可促使PbSO4的分解，促使其 开始分解温度降低。例如PbSO4+PbS系中，反应开始温度 为630℃。 • PbSO4和PbO均能与PbS发生相互反应生成金属铅，是硫 化铅精矿直接熔炼的反应之一。
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。
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—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。
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—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ห้องสมุดไป่ตู้
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。
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—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
（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
• 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
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—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 。
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• （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 。
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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
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—铅冶金—
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。
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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 2001 654.7 654.7 2002 665.6 665.6 2003 676.2 681.3 2004 679 696 2005 740 744
需求减少。
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—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