有色金属冶炼部分：粗铅精炼
第6章 粗铅精炼
如是电解精炼，阳极板要含 0.3—0.8%锑，此时要对阳极板含锑进行调整。粗铅的火法精
炼工艺流程如图 6-1：
粗铅
粗铅火法精炼工艺流程图
除铜
铜浮渣
已除铜的铅
精炼除砷锑锡
精炼渣
软化铅
加锌除银
银锌壳
除银的铅
精炼除锌
精炼渣
初步精炼的铅
除铋
含铋浮渣
精铅
图 6-1
6.2.2 粗铅除铜精炼
6.2.2.1 除铜精炼的一般原理
2
A、熔析除铜 基本原理：熔析除铜的基本原理是基于铜在铅液中的溶解度随着温度的下降而减少， 当含铜高的铅液冷却时，铜便成固体结晶析出，由于其比重较铅小(约为 9)，因而浮至铅 液表面，以铜浮渣的形式除去。又铜在铅液中的溶解度随着温度的变化而变动，温度下 降时，液体合金中的含铜量相应地减少，当温度降至共晶点(326℃)时， 铜在铅中的含 量为 0.06%，这是熔析除铜的理论极限。 当粗铅中含砷锑较高时，由于铜对砷、锑的亲合力大，能生成难溶于铅的砷化铜和 锑化铜，而与铜浮渣一道浮于铅液表面而与铅分离。实践证明，含砷、锑高的粗铅，经 熔析除铜后，其含铜量可降至 0.02～0.03%。粗铅中含砷、锑低时，用熔析除铜很难使铅 液含铜降至 0.06%。这是因为： a、熔析作业温度通常在 340℃以上，铜在铅液中的溶解度大于 0.06%； b、含铜熔析渣的上浮取决于铅液的粘度，铅液温度降低则粘度增大，铜渣细粒不易 上浮。 在熔析过程中，几乎所有的铁、硫（呈铁、铜及铅的硫化物形态）以及难熔的镍、 钴、铜、铁的砷化物及锑化物都被除去；同时贵金属的一部分也进入熔析渣。 熔析操作有两种方法：1.加热熔析法；2.冷却熔析法。二者熔析原理是相同的，前 者是将粗铅锭在反射炉或熔析锅内用低温熔化，使铅与杂质分离；后者是将鼓风炉放出 的铅水铅泵汲送到熔析设备，然后降低温度使杂质从铅水中分凝出来。 B、加硫除铜 理论基础：粗铅经熔析脱铜后，一般含铜仍超过 0.04%， 不能满足电解要求，需再 进行加硫除铜。在熔融粗铅中加入元素硫时，首先形成 PbS，其反应如下：
铅是怎么冶炼的
铅是怎么冶炼的？炼铅原料主要为硫化铅精矿和少量块矿.铅的冶炼方法有火法和湿法两种，日前世界上以火法为主，湿法炼铅尚处于试验研究阶段.火法炼铅基本上采用烧结焙烧——鼓风炉熔炼流程，占铅总产量的85—90%;其次为反应熔炼法，其设备可用膛式炉，短窑，电炉或旋涡炉; 沉淀熔炼很少采用.铅的精炼主要采用火法精炼，其次为电解精炼,但我国由于习惯原因未广泛采用电解法.炼锌的原料主要是硫化锌精矿和少量氧化锌产品.火法炼锌采用竖罐蒸馏，平罐蒸馏或电炉;湿法炼锌在近20年以来得到迅速发展，现时锌总产量的70—80%为湿法所生产.火法炼锌所得粗锌采用蒸馏法精炼或直接应用;而湿法炼锌所得电解锌，质量较高，无需精炼.对难于分选的硫化铅锌混合精矿，一般采用同时产出铅和锌的密闭鼓风炉熔炼法处理.对于极难分选的氧化铅锌混合矿，经长期研究形成了我国独特的处理方法，即用氧化铅锌混合矿原矿或其富集产物，经烧结或制团后在鼓风炉熔化，以便获得粗铅和含铅锌的熔融炉渣,炉渣进一步在烟化炉烟化，得到氧化锌产物，并用湿法炼锌得到电解锌.此外，也可以用回转窑直接烟化获得氧化锌产物.精矿杂质对铅锌冶炼的影响编辑本段1.铅精矿中的杂质：铜:在精矿中呈含铜硫化物存在.在烧结焙烧温度下,反应为氧化铜,熔炼时还原为金属铜，进入粗铅,如粗铅含铜高(＞2%)时,则需造冰铜, 对铜进行回收，否则，熔炼时，铅，渣分离困难，且易堵塞虹吸道，造成处理困难，影响工人健康和铅的挥发损失大.铅产品中合铜量较高时易使铅变硬.故要求铅精矿中含铜量＜3%,混合精矿含铜＜1%.锌:在铅精矿中以硫化锌状态存在，焙烧时变成ZnO.在熔炼过程中不起化学变化,大部分进入炉渣,增加炉渣粘度，缩小铅液与炉渣比重差，而使二者分离困难，影响铅的回收率.部分ZnO可能凝结在炉壁上形成炉结，使操作困难.原料中含锌高时，会造成高铁炉渣，增加铅在渣中的损失.锌易使铅金属变硬不能压成薄片，并促使硫酸对铅的腐蚀性.因此要求铅精矿含锌不大于10%.神:在精矿中以毒砂(FeAsS)及雄黄(As2S3)的状态存在,熔炼时，部分还原成As2O3而挥发进入烟气，形成极有害的大气环境污染.部分As进入粗铅和炉渣;粗铅中含As高时,需采用碱性精炼法除As,产出的浮渣中所含的Na3AsO4极易溶于水而污染水源，致使人畜中毒.神易与铅形成合金，使铅硬化，故要求铅精矿中含神不大于0.6%.氧化镁(MgO):熔点2800°C,增加炉渣熔点，且易使铁的氧化物在渣中溶解度降低，炉渣变粘,一般含MgO达3.5%,则故障频繁，因此希望铅精矿含MgO不大于2%.氧化铝(Al2O3):熔点2050C,使炉渣熔点增高，粘度增大，特别是与ZnO结合成锌尖品石(ZnO・Al2O3),在鼓风炉中系不熔物质，使炉渣熔点与粘度显着升高，故要求精矿中A12O3不大于4%.2.锌精矿的杂质:铜:在精矿中常呈铜的硫化物状态存在,焙烧时，主要形成不同形式的氧化亚铜，残余的硫化铜易形成冰铜，降低炉料的熔点.湿法炼锌时,溶液中的Cu++腐蚀管道，阀门，在竖罐蒸馏时，往往有少量进入粗锌, 影响商品锌质量.因此要求锌精矿含Cu不大于2%.铅:锌精矿中含硫化铅较高时，形成易熔的铅硫，铅硫首先促使结块甚至使焙烧料熔化，阻止硫的脱除.氧化铅易与许多金属氧化物形成低熔点共品，在800°C时开始熔化，引起炉料在沸腾炉和烟道中结块.湿法炼铅中，焙砂浸出时，转化为硫酸铅，消耗硫酸.火法炼铅中，铅的氧化物在蒸馏罐中还原所得的铅，部分气化，冷凝成为锌锭中的杂质，影响商品锌质量，焙烧矿中硫酸铅在蒸馏罐中被还原为硫化铅，与其它金属硫化物可形成冰铜,造成罐壁的腐蚀.因此要求锌精矿中含铅不大于3%.铁:铁在锌精矿中呈铁闪锌矿存在时，焙烧时形成铁酸锌.在湿法炼锌过程中，铁酸锌用稀酸浸出不溶解，影响锌的浸出率,增加浸出渣的处理费.精矿中游离的FeS焙烧时转化为Fe2O3,硫酸浸出时呈FeSO4进入溶液,在氧化中和时，生成絮状Fe(OH)3,影响浓密机澄清速度.在火法竖罐蒸馏时，焙烧矿中的Fe2O3还原成FeO与金属铁，其中金属铁在竖罐中形成积铁，影响竖罐温度升高，使锌蒸发不充分，致使渣中含锌高;矿石中存在SiO2时，易与FeO形成硅酸盐侵蚀罐壁;当粗锌进入蒸馏塔时，粗锌含铁量直接影响塔的寿命.因此希望锌精矿含铁一般不大于16%,湿法炼锌不大于10%.神:精矿中含神,在沸腾焙烧时，神进入烟气,造成制硫酸时V2O5触煤中毒.焙烧矿中的神绝大部分在浸出时被除掉，但溶液含As高，则消耗FeSO4量大（铁量为神量20倍），铁多渣多，带走的锌也多.As能在阴极上放电析出，产生烧板现象（阴极反熔）.因此要求精矿混合料中As 不大于0.5%.二氧化硅:精矿中往往含有游离的SiO2和各种结合状态硅酸盐, 在高温下与氧化锌形成硅酸锌.湿法浸出时，硅酸以胶体状进入溶液中, 使产品浓缩,过滤工序极为困难.在蒸馏过程的高温条件下，SiO2与CaO,FeO等形成硅酸盐，腐蚀罐壁有碍蒸馏.要求精矿中SiO2不大于7%.氟:在沸腾焙烧烟气中的氟，易使制酸系统瓷砖腐蚀，损坏设备.电解液中含氟高时，阴极锌不易剥离.要求锌精矿中F不大于0.2%. 铅锌冶炼对伴生组份的综合回收编辑本段1.铅冶炼时的综合回收：硫:在烧结机烟气中予以回收制硫酸.铜:在鼓风炉熔炼时，以冰铜形式回收或在火法精炼时以含铜浮渣形式回收.铊:在烧结烟尘中予以回收.金，银，铂族金属，硒,碲和铋:在电解精炼阳极泥中回收，或在火法精炼的浮渣中回收.锌:在鼓风炉渣中用烟化法回收.镉:在烟尘中予以回收.2.锌冶炼时的综合回收：硫:在沸腾焙烧烟气中回收.铅:在氧化锌浸出渣中回收.金，银:在浸出渣中用浮选法回收为精矿.镉:在铜镉渣中予以回收.铜:在铜镉渣中予以回收.铟，铉，锗:在铟锗渣中回收.钻:在净液时以钻渣形式回收.铊:在除氟氯过程中（多膛炉或回转窑）的烟尘中回收.矿区工业品位指标的计算方法编辑本段根据普查评价阶段所能获得的地质资料和国内铅锌矿山一般生产技术经济指标，计算矿区工业品位（指矿区平均品位）可采用简单易行的"价格法"."价格法"公式如下：①一吨矿石完全成本:为每吨原矿所分摊的采矿，选矿，原矿运输成本及企业管理费和精矿销售费的总和：采矿成本:即出矿成本,不同开拓方式（平硐，竖井），不同采矿方法, 排水量大小等，均影响采矿成本.日前，我国地下开采小型矿山采矿成本约12—23元/吨，大中型矿山10—28元/吨.选矿成本:铅锌矿石一般为浮选，其选矿成本受矿石含泥程度，矿物粒度，药剂消耗量，尾矿输送距离等因素影响.日前，浮选的选矿成本一般为10—16元/吨.原矿运输成本:指采出矿石由坑口至选厂的运输费,受运输距离远近和运输方式（电机车,索道等）的影响.日前，我国坑采矿山一般为1—1.5 元/吨.企业管理费:企业管理费受企业规模大小和管理水平的影响.目前, 我国大中型企业2—4元/吨，小型企业3—5元/吨.精矿销售费:铅锌精矿由矿山选厂运至冶炼厂交货地点的一切费用（运输费,装卸费，管理费等）为精矿销售费.运输费可按公路，铁路，水运的距离和有关部门规定的运价计算.但参与上述公式计算时,应将精矿销售费折算分摊成原矿销售费.②采矿贫化率:因地质条件不同，采矿方法不同和管理水平不同，采矿贫化率而有差异.日前，我国坑内采矿的贫化率一般为10—25%.③选矿回收率:根据具体矿区的矿石可选性试验结果选取指标.④精矿含每吨金属价格:为国家规定的现行价格,其计价单位为精矿中所含每吨金属.由于在公式中，精矿销售费需折算分摊成原矿销售费，而在品位尚未确定的条件下，精矿量难以确定，因此折算分摊存在困难，为避免这一问题,可改用下列公式.在下列公式中，一吨矿石完全成本不包括精矿销售费所分摊折算的费用.公式中精矿价格需进行折算，如锌精矿含Zn 55%时，每吨金属含量的价格为1010元，则每吨精矿价格为1010元x55%=555.5元.公式中精矿销售费,系每吨精矿的销售费，不分摊折算成原矿费用.每一具体矿区在地质评价时，可将具体矿区的各项参数代入上述公式中，求出矿区工业品位，从而对矿区的经济意义作出评价.根据我国当前铅锌矿生产一般技术经济指标的计算，以及有些矿山生产实际资料，矿区工业品位一般要求,硫化矿Pb+Zn 4—5%,混合矿Pb+Zn6—8%,氧化矿Pb+Zn8—10%,这个数据也可供矿床经济评价和考虑矿区是否转入详细勘探的参考.对易采易选，交通方便的矿区，以及生产矿山外围的矿区，这个数据可酌情降低.今后，考虑到矿山管理及采选技术水平的不断提高，上述矿区工业品位的参考数据,也必然会逐步降低.计算矿区工业品位，除"价格法"外，尚有其它一些方法，但多较上述方法繁杂，考虑到普查阶段所能获得的资料有限，故不一一列举，必要时可向工业设计部门了解.。
铅冶炼工艺的特点与应用
THANKS
感谢观看
通过引进先进的节能技术和设备，降低 能耗，提高能源利用效率，降低生产成 本。
VS
自动化与智能化
应用自动化和智能化技术，提高生产过程 的自动化水平，减少人工干预，提高生产 效率。
环保法规的影响
严格的环境监管
各国政府对环保法规的制定和执行越来越严格，要求铅冶炼企业采取更环保的生产方式，对环境的影 响降到最低。
04
CATALOGUE
铅冶炼工艺的前景与挑战
市场需求的变化
全球铅需求持续增长
随着经济的发展和人口的增长，全球铅需求量逐年上升，为铅冶炼工艺提供了广阔的市场空间。
环保法规趋严
各国政府对环保的要求越来越严格，对铅冶炼工艺的环保标准也相应提高，要求企业采取更环保的生产方式。
技术进步与创新
高效节能技术
将选矿后的精矿直接加入熔炼炉中进行熔炼，得 到粗铅。
氧气底吹转炉熔炼法
将精矿、熔剂和燃料混合后加入氧气底吹转炉中 进行熔炼，得到粗铅。
02
CATALOGUE
铅冶炼工艺的特点
高效率
01
铅冶炼工艺通常具有较高的生产 效率，能够快速、准确地提取铅 元素，并将其与其他元素分离。
02
高效率的铅冶炼工艺有助于降低 生产成本，提高企业的经济效益 。
铅冶炼工艺的特点 与应用
目 录
• 铅冶炼工艺简介 • 铅冶炼工艺的特点 • 铅冶炼工艺的应用 • 铅冶炼工艺的前景与挑战 • 结论
01
CATALOGUE
铅冶炼工艺简介
铅冶炼的历史与发展
古代铅冶炼
现代铅冶炼
古代人们已经掌握了简单的铅矿开采 和冶炼技术，主要用于制作铅器皿和 颜料。
现代铅冶炼技术更加注重环保和资源 利用效率，采用更加先进的工艺和技 术，提高产品质量和降低能耗。
粗铅火法精炼的工艺流程
粗铅火法精炼的工艺流程以粗铅火法精炼的工艺流程为标题，写一篇文章。
粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，用于提取和精炼铅金属。
下面将介绍粗铅火法精炼的工艺流程。
一、铅矿破碎和磨矿将原料铅矿进行破碎和磨矿处理，将其细化成粉末。
这一步骤旨在增大铅矿的表面积，便于后续的矿石浸取和反应过程。
二、矿石浸取将磨碎后的铅矿与稀硫酸等酸性溶液进行反应浸取。
这一步骤的目的是将铅矿中的铅物质溶解出来，形成铅离子溶液。
三、铅离子还原将铅离子溶液进行还原反应，使铅离子还原为金属铅。
通常采用焙烧法或碳还原法进行。
焙烧法是指将铅离子溶液与还原剂一起加热，使还原剂与铅离子反应生成金属铅。
碳还原法是指将铅离子溶液与炭粉混合后加热，使炭粉与铅离子反应生成金属铅。
四、铅金属精炼经过还原反应后，得到的金属铅中可能还含有杂质。
为了提高铅金属的纯度，需要进行精炼。
精炼通常采用火法精炼或电解精炼。
火法精炼是指将金属铅加热至一定温度，使其中的杂质氧化并形成气体，然后通过冷却和凝固将杂质分离出去。
电解精炼是指将金属铅作为阳极，在电解槽中进行电解，使杂质被电解掉，从而提高铅金属的纯度。
五、铅金属浇铸经过精炼后，得到的铅金属可以进行浇铸成型。
浇铸可以根据需要选择不同的形状和尺寸，用于制造各种铅制品，如铅板、铅管、铅合金等。
六、废渣处理在粗铅火法精炼的过程中，会产生一定的废渣。
这些废渣中可能含有一些有害物质，需要进行安全处理。
废渣处理通常包括固化、中和、焚烧等步骤，以将有害物质固化、中和或破坏，降低对环境的影响。
总结：粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，通过铅矿破碎和磨矿、矿石浸取、铅离子还原、铅金属精炼、铅金属浇铸和废渣处理等步骤，可以提取和精炼铅金属，并制造各种铅制品。
在整个过程中，需要注意安全环保，对废渣进行正确处理，以减少对环境的污染。
经过粗铅火法精炼，可以获得高纯度的铅金属，为各种应用提供优质的原材料。
粗铅火法精炼
形态存在的镍、钴、铜和铁等几乎全被除去。
部分贵金属进入熔析渣中。
捞出的熔析渣(即浮渣)，含铜10%～28%、铅55%～75%，经过专门处理产出粗铅返回熔铅锅，富集的铜锍送专门回收铜。
熔析操作有加热熔析和冷却熔析两种方法。
前者用于处理含杂质很高的粗铅，将粗铅锭放在反射炉或熔析锅内，在加热升温的过程中，使熔点较低含杂质较少的铅熔析出来，所产的液态粗铅需进一步经冷却熔析脱除杂质;后者是将熔炼炉放出液铅转入熔析设备，然后降温使杂质从液铅中凝析出来。
图2 粗铅的熔析和加硫除铜流程熔析除铜产出的除铜粗铅，要经过加硫除铜作业，进一步降低含铜量。
加硫法除铜在稍高于铅的熔点温度(603～613K)下，把粉状元素硫加入不断用机械搅拌形成的液铅旋涡中，生成难溶于液铅中的Cu2S，达到除铜的目的。
粗铅熔体中铅的浓度远远大于铜的浓度，故加入的元素硫首先与铅作用生成PbS，而PbS在液铅中的溶解度可达0.7%～0.8%。
铜对硫的亲和势大于铅，故在作业温度下PbS又使液铅中的铜硫化;生成的Cu2S，浮于液铅表面而除去：理论上残存在铅中的最小铜量只有百万分之几，实际上达到0.001%～0.002%。
加硫除铜渣，通称硫化浮渣，返回熔析段处理。
除铜过程一般都在半球形的铸钢精炼锅中间断进行。
精炼锅可盛放50～200t液铅，有的超过300t。
澳大利亚皮里港(Port Pirie)铅厂建成了世界上第一座外冷式连续除铜反射炉。
经熔析法除铜的铅含铜从1%降至0.06%～0.1%，然后转入加硫除铜工序处理。
沈阳冶炼厂于1974年建成了中国第一座内冷式连续除铜炉，除铜铅含铜0.04%～0.08%，满足电解精炼含铜要求，不经加硫除铜而浇铸成阳极。
粗铅连续除铜是应用熔析法除铜的原理，作业多在反射炉内进行。
过程中，铅熔池自上而下形成一定的温度梯度，铜及其化合物从熔池较冷的底层析出，与加入炉内的铁屑和苏打作用造渣而被除去。
连续脱铜能简化流程、节约燃料、提高劳动生产率，便于机械化，改善劳动条件。
粗铅的火法精炼技术
粗铅的火法精炼11.1 概述生产的粗铅中一般含有1-4%的杂质成份，如金、银、铜、铋、砷、铁、锡、锑、硫等，见表1-1：表21-1 粗铅的化学成份（%）粗铅需经过精炼才能广泛使用。
精炼目的：一是除去杂质。
由于铅含有上述杂质，影响了铅的性质，使铅的硬度增加，韧性降低，对某些试剂的抗蚀性能减弱，使之不适于工业应用。
用这样的粗铅去制造铅白、铅丹时，也不能得到纯净的产品，因而降低了铅的使用价值。
所以，要通过精炼，提高铅的纯度。
二是回收贵金属，尤其是银。
粗铅中所含贵金属价值有时会超过铅的价值，在电解过程中金银等贵金属富集于阳极泥中。
粗铅精炼的方法有两类，第一类为火法精炼，第二类为先用火法除去铜与锡后，再铸成阳极板进行电解精炼。
目前世界上火法精炼的生产能力约占80%。
采用电解精炼的国家主要有中国、日本、加拿大等国。
我国大多数企业粗铅的处理均采用电解法精炼。
粗铅火法精炼的优点是设备简单、投资少、生产周期短、占地面积小、生产成本较低。
含铋和贵金属少的粗铅易于采用火法精炼。
火法精炼的缺点是：铅直收率低、劳动条件差、工序繁杂，中间产品处理量大。
电解精炼的优点是能使铋及贵金属富集于阳极泥中，有利于综合回收，因此金属回收率高、劳动条件好，并产出纯度很高的精铅。
其缺点是基建投资大，且电解精炼仍需要火法精炼除去铜锡等杂质。
我分厂采用的火法精炼只是初步精炼，其任务是将粗铅中的铜和砷、锑、锡除至一定程度，并调整锑含量，浇注成化学质量和物理规格均满足要求的阳极板，为电解精炼做好准备。
11.2 粗铅火法精炼的工艺流程和基本原理11.2.1 粗铅火法精炼的工艺流程基夫赛特炉产出的粗铅经排铅口排出，以熔融状态加入连续脱铜炉进行脱铜，脱铜后粗铅含铜0.07～0.08%，然后加入熔铅锅进一步脱铜精炼，除去粗铅中对电解有害的铜、锡等杂质，调整锑含量，达到符合电解精炼要求的合格粗铅。
工艺流程图见图11-1图11-1 粗铅火法精炼的工艺流程图\11.2.2 火法精炼的基本原理11.2.2.1 熔析除铜熔析除铜的基本原理是基于铜在铅液中的溶解度随着温度的下降而减少，当含铜高的铅液冷却时，铜便成固体结晶析出，由于其比重较铅小(约为9)，因而浮至铅液表面，以铜浮渣的形式除去。
有色冶金概论复习
复习重点（绪论和有色金属冶金部分）考试题型：名词解释、填空、选择、问答、综合分析。
约占总分值的50%。
1.什么是冶金，其目的是什么?冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来并加以提纯。
2.简述冶金（学科）的分类。
冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学提取冶金学：研究提取金属，存在化学反应。
从矿石或精矿中提取金属（包括金属化合物）的生产过程（又称化学冶金、过程冶金学）。
物理冶金学：研究金属材料成型过程。
通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料，包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等（又称金属学）3. 金属冶炼方法大致有哪几类？各有什么特点？根据各种冶金方法的特点，大体上可将其归纳为三类：火法冶金、湿法冶金和电冶金。
火法冶金：是在高温条件下进行的冶金过程。
矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其他杂质分离的目的。
湿法冶金：是在溶液中进行的冶金过程。
湿法冶金温度不高，一般低于100℃。
现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。
电冶金：是利用电能提取金属的方法。
根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。
4. 火法冶金、湿法冶金和电冶金的特点比较。
（1）火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点；但往往难以达到良好的环境保护。
（2）湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。
（3）电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。
5. 有色金属分为哪几类？(1)重金属：密度在5t/m3以上的金属，包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋。
(2)轻金属：密度在5t/m3以下的金属，包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。
粗铅火法精炼过程中杂质控制的生产实践_周坚林2005 0.06%
作者简介:周坚林(1978-),男,助理工程师,主要从事有色金属冶炼技术管理工作。
粗铅火法精炼过程中杂质控制的生产实践周坚林(株洲冶炼集团有限责任公司,湖南株洲 412004)摘 要:从理论和实践两方面对粗铅火法精炼过程中的杂质控制进行了论述。
介绍了株冶的粗铅火法精炼工艺如何采取相应的杂质控制措施。
即使处理复杂原料,株冶的方法也可以把杂质含量降到电解要求的范围之内。
关键词:熔析除铜;加硫除铜;氧化除锡;加碱除砷、锑中图分类号:TF812 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2005)02-0017-03 株洲冶炼集团的铅系统于1959年投产,采用烧结焙烧※鼓风炉还原熔炼※火法初步精炼※电解精炼的工艺生产精铅。
原设计能力为年产粗铅4×104t ,年产电铅5×104t ,经过不断的技术改造和发展,现已成为能年产粗铅6.5×104t ,年产电铅9.5×104t 以上的国内铅冶炼大户。
其中由于自产粗铅不能满足电铅的生产,每年都要从外采购粗铅和1#铅作补充。
这样对粗铅火法精炼来说,成分就不再是单一的鼓风炉还原熔炼所产粗铅,也给粗铅火法精炼过程中杂质的控制带来难度。
粗铅火法精炼的目的就是通过将粗铅加温熔化,经熔析除铜、加硫除铜、氧化除锡和加碱除砷、锑等工艺,使铸型出来的阳极中的杂质含量达到铅电解的要求。
1 粗铅火法精炼的工艺流程粗铅火法精炼拥有5台75t 的熔铅锅,其中3台用于火法精炼,2台用于铸型。
粗铅经过火法精炼后,由2台直径7.2m 阳极铸型机铸成铅阳极板送往电解。
粗铅火法精炼过程中产生的浮渣由1台浮渣反射炉处理,产出的粗铅返回火法精炼。
具体流程如图1所示:2 杂质控制工艺理论在铅电解精炼过程中有很多杂质元素如铜、锡、砷、锑、铋等,它们的电位比铅高或与铅接近。
电位与铅接近的锡,电解时与铅一道溶解并大部分在阴图1 铅火法初步精炼工艺流程极上析出;电位比铅高的金属虽然大部分留在阳极泥中,但对电解电效却存在影响。
粗铅的火法精炼
粗铅的火法精炼目录目录.................................................................1 摘要.................................................................3 第一章绪论 (5)1.1铅的基本性质 (5)1.1.1物理性质 (5)1.1.2化学性质 (5)1.2主要铅化合物的性质 (6)1.3铅的生产与消费 (7)第二章粗铅的火法精炼 (9)2.1粗铅的定义 (9)2.2粗铅火法精炼和电解精炼的比较 (9)2.3粗铅的火法精炼 (9)2.3.1熔析除铜 (11)2.3.2加硫法除铜 (12)2.3.3除铜工艺过程 (12)2.3.4除砷、锑、锡 (13)2.4氧化精炼和碱性精炼的优缺点比较 (13)2.4.1氧化精炼 (13)2.4.2碱性精炼 ...............................................14 第三章粗铅火法精炼的相关设备.. (15)锅.......................................................15 3.1精炼3.2立模浇铸生产线 (16)第四章结论及展望..................................................18 致谢................................................................20 参考文献 (21)12摘要本论文根据任务书，我参考了云南锡业股份公司铅业分公司粗铅火法精炼车间的数据和大量文献，结合生产实践对粗铅的火法精炼进行论述。
先从金属铅的性质入手，包括物理性质和化学性质，使我们对铅的各种特性有了更进一步的了解。
进而从粗铅的定义开始介绍，对粗铅的火法精炼和湿法精炼进行比较阐明观点，对现有的粗铅火法精炼的原理和各种除杂工艺进行详细阐述，粗铅的熔析除铜、加硫除铜;除砷锑锡等杂质;以及粗铅氧化精炼和碱性精炼的具体内容和比较等。
有色金属铅冶炼方法
有色金属铅冶炼方法
一、冶炼熔炼法
1．总体过程
冶炼熔炼法是一种有色金属冶炼最常见的方法，主要步骤是：
（1）精矿洗选：将原矿经过粗碎和灰分测定，进行洗选，同时依据
原矿性质和铅含量分类筛分原矿，获得铅含量较高的精矿；
（2）脱砷：将精矿经过一系列的过程，如烘干、烧结、混合、滚动
脱砷，以降低其中砷的含量；
（3）熔炼：将脱砷后的精矿放入电炉内，加入添加剂（部分是降低
熔炼温度，另一部分是除去杂质），加热到熔炼温度，使得铅形成块状液体；
（4）铅沉淀：将熔炼液中的铅有色熔炼渣沉淀，有色渣熔炼渣回收；
（5）溶铅：将沉淀回收的有色渣放入溶铅炉内，加入熔炼剂，加热
升温，使沉淀溶解，形成淡铅水；
（6）净铅：将淡铅水进行冷却回结，实现铅的回收，精炼到要求的
成品铅，完成熔炼法冶炼铅的过程。
2．熔炼过程及注意事项
（1）熔炼矿粒度：矿粒度以厚度小于3mm颗粒最佳，混合温度控制
在和烧结温度一致，否则会影响烧结效果。
（2）添加剂的种类：剂料种类有很多。
粗铅初步火法精炼
6
—铅冶金—
粗铅火法精炼的目的视采用精炼流程不同而异。全 火法精炼的目的是除去铜、锡、砷、锑、银、锌、铋等 杂质，将粗铅提纯，生产出合格的精铅产品。
对于电解精炼而言，确切地讲，它所采用的火法精 炼只是初步火法精炼，其基本任务是将粗铅中的杂质铜、 锡除至一定程度，并调整锑量，浇铸成化学质量和物理 规格均满足电解要求的阳极板；
反射炉
分酸槽
阳极泥浆 沉淀槽
精炼渣 放射炉
铸锭
重铸阳极 洗液
硫酸 阳极泥
电铅
脱铅槽
搅拌槽
新硅氟酸
再生酸
PbSO4 送熔炼厂
离心过滤机
加胶
贮液槽 集液槽
阳极泥 专门处理
电解液
滤液
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—铅冶金—
铅的电解精炼 技术在我国、日本 和加拿大等国家广 泛应用。优点:产 品质量高,生产过 程稳定,操作条件 好。缺点:生产周 期长,占用资金大, 投资大,生产成本 略高。
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—铅冶金—
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—铅冶金—
除 铜 工 艺
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加硫除铜原理
—铅冶金—
粗铅经熔析脱铜后，一般含铜仍在0.1%左右， 不能满足电解要求，需再进行 加硫除铜。在熔融粗铅中加入元素硫时，首先形成PbS，其反应如下：
2[Pb]+ 2S=2[PbS] 由于铜对硫的亲和力大于铅对硫的亲和力，所以硫化铅中的铅被铜置换，继
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—铅冶金—
在一定意义上说，连续脱铜过程就是把浮渣反射炉处 理铜质浮渣的过程于粗铅熔析除铜过程有机的结合起来， 连续脱铜就是把浮渣反射炉置于除铜锅上的联合设备， 在这里不断地实现铜的析出和硫化，使其形成冰铜，消 除了中间产物—浮渣。
粗铅火法精炼物料平衡计算
粗铅火法精炼物料平衡计算简介粗铅火法炼炉是一种常见的冶炼工艺，用于将含有铅的矿石转化为纯铅。
在该工艺中，铅矿石被加热熔化，然后通过一系列的反应和分离步骤，最终得到纯铅。
在进行粗铅火法精炼过程中，物料平衡计算是非常重要的，可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，同时也能够评估炼炉的效率和性能。
粗铅火法精炼过程粗铅火法精炼通常包括以下几个步骤：1.预处理：原料铅矿石先经过破碎和磨矿等步骤，以便提高其反应效率和分离性能。
2.熔炼：铅矿石与焦炭等还原剂一起在高温下加热，矿石中的铅被转化为液态的金属铅，而其他杂质则被转化为气体或残渣。
3.分离：在经过熔炼后，矿渣和液态铅分离。
矿渣中的杂质被去除，并进行进一步处理以回收可能有价值的金属。
4.精炼：在一些情况下，仍然需要经过精炼步骤，以进一步净化铅，并满足所需的纯度标准。
物料平衡计算物料平衡计算可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，从而评估炼炉的效率和性能。
在粗铅火法精炼过程中，我们可以根据以下几个方面进行物料平衡计算：原料投入首先，我们需要确定原料的投入量。
通常，原料包括铅矿石、还原剂（如焦炭）和其他辅助材料。
原料的投入量可以根据炉的规格和处理能力来确定。
反应和转化在熔炼过程中，铅矿石与还原剂发生反应，产生液态的铅和其他气体或残渣。
反应和转化的平衡可以根据矿石和还原剂的化学成分以及反应条件来确定。
根据化学反应方程式和物质的量关系，可以计算出产生的铅、气体和残渣的量。
矿渣处理粗铅熔炼后，会得到含有杂质的矿渣。
矿渣中的杂质可以通过进一步处理来提取有价值的金属。
矿渣处理的平衡可以根据矿渣的化学成分和处理方法来确定，从而计算出回收的金属量。
精炼过程如果需要进一步提高铅的纯度，还需要进行精炼过程。
在精炼过程中，可以通过加入精炼剂来进一步去除杂质。
精炼过程的平衡可以根据精炼剂的化学成分和使用量来确定。
产出结果根据以上的计算结果，我们可以得到铅的产出量，以及燃料和辅助材料的损耗情况。
铅的冶炼与工艺
工艺流程
直接炼铅法通常包括破碎 、熔炼、精炼等工序，最 终得到金属铅。
优缺点
直接炼铅法具有较高的生 产效率和较低的环境影响 ，但技术难度较大，且对 原料的品质要求较高。
03
铅的精炼工艺
粗铅的精炼
粗铅的精炼是通过加入适量的添加剂 ，如氧化剂、还原剂和熔剂等，将粗 铅中的杂质去除，得到纯度较高的精 铅的过程。
湿法炼铅
原理
湿法炼铅是利用化学反应，通过 溶解、沉淀、置换等手段，将铅 矿中的铅化合物转化为金属铅的
过程。
工艺流程
湿法炼铅包括破碎、磨细、浸出、 净化、电解等工序，最终得到金属 铅。
优缺点
湿法炼铅对环境影响较小，但生产 效率较低，且对原料的品质要求较 高。
直接炼铅法
原理
直接炼铅法是一种将铅矿 直接还原为金属铅的工艺 ，不经过中间的化合物转 化过程。
除了铅矿外，废旧电池、焊锡 等电子垃圾也是铅的重要来源 之一。
02
铅的冶炼工艺
火法炼铅
01
02
03
原理
火法炼铅是基于高温还原 反应，将铅矿中的铅化合 物还原为金属铅的过程。
工艺流程
火法炼铅通常包括破碎、 磨细、烧结、还原熔炼等 工序，最终得到金属铅。
优缺点
火法炼铅具有较高的生产 效率，但能耗较高，且会 产生大量废气和废渣，对 环境有一定影响。
电解精炼得到的精铅纯度高、质量稳定，是现代铅工业中应用最广泛的精炼方法之 一。
04
铅的生产与消费
全球铅的生产与消费
01
全球铅产量
近年来，全球铅产量保持稳定增 长，主要生产国包括中国、美国 、澳大利亚等。
全球铅消费
02
03
全球铅库存
粗铅火法精炼工艺流程
粗铅火法精炼工艺流程
1.原料准备：将粗铅料经过矿石选矿、破碎等工艺，得到符合要求的
粗铅矿石。
2.熔炼：将粗铅矿石投入到熔炉中，加入一定比例的焙烧矿石（如铅矿）和辅助熔剂（如焦炭），并且加热至高温。
在熔炼过程中，杂质如硫、锑等被氧化生成气体，升腾至熔炉上部，而铅则沉淀在底部。
3.分离和除杂：通过熔炼后的铅浆进一步处理，包括分离和除杂工艺。
首先，将铅浆放入沉降池，让铅沉淀，沉淀后的铅浆称为阳极泥。
其次，
将阳极泥进行干燥和破碎，得到粉末状的阳极泥。
然后，通过浸出工艺，
将阳极泥浸入含硫酸溶液中，硫酸与杂质发生反应生成不溶于溶液的硫酸
盐沉淀。
最后，通过过滤、洗涤和干燥等工艺，得到除杂后的纯净阳极泥。
4.精炼：将纯净阳极泥与碳料（如焦炭）混合，加入电解槽中进行精炼。
电解槽中的阳极为纯净阳极泥和焦炭混合物，阴极为铅板。
通过电流
的作用，阳极上的铅氧化成溶于溶液中的铅离子，然后在电解槽底部的铅
铁板上还原成固态铅，同时有机杂质也被氧化或还原，从而得到纯净的铅。
5.铸锭和精炼再次：精炼后的铅液经过过滤、除杂等工艺，得到纯净
的铅液。
然后，将铅液倒入铸锭模具中，冷却凝固形成铅锭。
铅锭具有高
纯度和规整的形状，并可用于不同领域的应用。
以上就是粗铅火法精炼工艺流程的一般步骤。
需要注意的是，具体每
个工艺环节的操作和工艺参数会因生产工艺、设备和原料的不同而有所差异。
因此，在实际生产过程中，需要根据实际情况进行调整和优化。
简述粗铅火法精炼的基本工艺流程
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铅冶金行业粗铅冶炼能耗报告
铅冶金行业粗铅冶炼能耗报告铅冶金行业粗铅冶炼工艺流程及能耗报告众所周知冶金企业属于耗能型企业，其能耗占全国能耗的10%，占工业部门能耗的15.25%。
节能减排长期以来就是全球工业发展的共同目标，现今全球都面临能源短缺，能源价格持续上升亦成必然，这对于能源费用占生产总成本的20%—30%的冶金企业也面临又一新的挑战。
铅冶金又分两大部分（贵金属提炼除外），即粗铅冶炼和电解精炼。
目前我国在粗铅冶炼上主要采用的火法冶金方法有传统的烧结焙烧——鼓风炉炼铅法和我国新研发的KSK炼铅法（水口山炼铅法）。
基于不同的冶炼方法，其能耗也大不相同。
就是同种冶炼方法，由于原料、技术、设备等的各异，也会出现能耗参差不齐的情况。
传统的烧结焙烧——鼓风炉炼铅法虽然存在高能耗、高排量、环境污染严重等弊端，但是由于其工艺成熟，操作简单，回收率高、投资省等优点，依然被很多工厂采用。
但是，随着国民经济的高速发展，最近几年里，国家和社会对环境保护和节能减排工作的开展和重视程度提升到一个新的高度，加之新型工艺的日渐成熟，在此诸多因素下，传统的炼铅工艺(烧结焙烧—鼓风炉熔炼)逐渐退出“历史舞台”。
下面为烧结焙烧部分的工艺流程图：基于其为落后淘汰工艺，在此就不做过多的阐述了，其能耗数据如表1所示（表1、表2中的内容只是我先前工作过的单位的大概数据，以供参考）。
下面我们重点介绍一下氧气底吹—鼓风炉炼铅法的生产工艺，和相关原理。
水口山炼铅法（ksk 法）是近几年在我国新兴的新型炼铅法，较传统的烧结焙烧——鼓风炉熔炼炼铅法，ksk 法实现了自热熔炼回收高温烟气中的余热，熔炼炉已产出一次初铅，鼓风炉炉料处理量大幅减少焦炭消耗相应节省了30%-40%。
只是现阶段，在我国对于其中的废热利用还有待进一步的提高。
氧气底吹—鼓风炉炼铅技术（KSK ）采用将硫化铅精矿、熔剂及粉煤（或焦粉）混合制粒后加入氧气底吹炉，在氧气的作用下熔化、脱硫并通过交互反应生成一次粗铅和含铅40%左右的高铅渣。
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第六章 粗铅精炼
1、粗铅精炼方法有 法和 法两种。
目前世界上采用 的厂家较多，我国多采用 。
答案：火法 电解 火法 电解精炼
2、火法精炼：火法精炼是利用杂质金属与主金属（铅）在高温熔体中物理性质或化学性质方面的差异，形成与熔融主金属不同的新相（如精炼渣），并将杂质富集其中，从而达到精炼的目的。
3、熔析除铜：根据铜在粗铅中的溶解度随温度下降而减小的原理，当含铜高的铅液冷却时，铜以固溶体的状态析出，由于其密度较铅液小，便以浮渣形式浮在铅液表面而被除去。
4、加硫除铜：根据铜对硫的亲和力比铅大，所以可向铅液中加入硫化剂，硫首先与铅作用生成硫化铅：Pb S PbS +=,由于铜对硫的亲和力大于铅对硫的亲和力，所以硫化铅中的铅很快被铜置换，生成硫化亚铜：22PbS Cu Pb Cu S +=+。
生成的2Cu S 在作业温度
下不溶于铅，且密度较小，呈固溶体浮在铅液表面形成硫化渣而被除去。
5、加锌除银、加钙镁除铋的原理：在含杂质金属的粗铅中添加第三种甚至更多种金属，它们与杂质金属形成金属间化合物（合金）的亲和力大于铅，这些化合物密度比铅小，且不溶于铅，呈固溶体浮在铅液表面而被除去。
6、粗铅火法精炼初步除铜用 法，深度除铜用 法。
答案：熔析除铜 加硫除铜
7、粗铅火法精炼除杂的顺序为先除 ，其方法有
和 ，再除砷锑锡，方法有 和 ；接着除银，主要方法有 ，然后除锌，现普遍采用 ；最后除铋，除铋后进行最终精炼，得到精铅。
答案：铜 熔析除铜 加硫除铜 炼化精炼 碱性精炼 加锌 真空蒸馏法
8、碱性精炼：所谓碱性精炼是加碱于熔融粗金属中，使氧化后的杂质与碱给合成盐而除去的火法精炼方法。
9、请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂质元素在电解过程中的行为？
答案：
根据金属的标准电位可把铅中的杂质金属分为三类：
1）电位比铅负的金属Zn 、Fe 、Cd 、Co 和Ni 等；
2）电位比铅正的Sb 、Bi 、As 、Cu 、Ag 、Au 等；
3）电位与铅很相近的Sn ；
第一类杂质金属由于它们具有比铅高的析出电位，且浓度极小，因此在阴极不致放电析出。
第二类杂质金属由于它们具有比铅更低的析出电位，电解时一般不溶解，而留于阳极泥中。
第三类杂质金属Sn ，部分与铅一起溶解并一起在阴极析出，部分留在阳极泥中。
10、写出铅电积过程的主要电极反应，并解释为什么氢离子没有在阴极析出。
答案：
阳极主要反应：22Pb e Pb +- （铅阳极溶解）
阴极主要反应：22Pb e Pb ++ (阴极析出铅)
电极过程总反应： Pb （含杂质）→Pb （纯）
电位较正的离子优先在阴极上放电析出。
根据标准电极电位判断，在阴极上优先放电析出的应当是氢离子，但在实际电积过程中，应比较铅离子与氢离子的析出电位。
析出电位=标准电极电位-超电压
铅离子析出的超电压很小，可忽略不计。
而氢离子在阴极上的放电过程，大致分为4步：
①氢离子走向阴极
②;H e H ++→ (或氢离子得到电子变成氢原子)
③2H H H +=；（或2个氢原子结合生成氢气分子）
④氢气泡从阴极逸出。
其中第二步或者第三步非常慢，产生了很大的氢超电压，使氢离子的析出电位变得很负。
所以铅离子得以在阴极优先放电析出。
11、电解精炼：电解精炼是利用阳极中不同元素的阳极溶解或在阴极上析出难易程度的差异来提纯金属的。
12、在电化学理论中，统一规定标准氢电极电位为零电位。
（ ） 答案：√
13、在电化学理论中，标准电极电位所规定的统一的标准环境约定为将金属放在该金属离子活度为1mol/L 溶液中，在25℃和气体分压为一个标准大气压力（0.1MPa ）的条件下。
（ ） 答案：√
14、铅电解液由硅氟酸和硅氟酸铅的水溶液组成。
游离H 2SiF 6的浓度越高越好。
（ ）
答案：×
解析: 2
Pb+ Pb+浓度太低影响阴极析出铅的结晶质量，适当提高2浓度有利于获得光滑致密而又坚固的析出铅；但2
Pb+浓度太高会使电解液的导电率下降，并可能造成泥层中的2
Pb+浓度过高，引起氟酸铅硅的水解或过饱和。
15、在电解过程中，电解液中的2
Pb+浓度一般随着电解过程进行而逐渐降低。
（）
答案：×
16、脱除电解液中多余的铅，可采用或。
答案：硫酸沉淀法电积法
17、电解液的循环方式有式和。
绝大多数工厂均采用。
答案：上进液下出液下进液上出液上进下出
18、铅电解过程中，为避免浓差极化，要向电解液中加入较大量的添加剂，常用的是、和。
生产上广泛采用联合添加剂，其中，是必不可少的。
答案：骨胶木质磺酸钠（钙）β-萘酚胶
19、铅电解槽的配置依照槽与槽之间电路是串联连接，槽内极间是并联连接。
( )
答案：√
20、铅电解极板的外形尺寸，阳极尺寸要比相应的阴极尺寸大些。
阳极数目要比阴极数目多1个。
（）
答案：ⅹ
解析：始极片要比阳极制造得稍大一些；第个电解槽内的全部阳
极比阴极少一块。
21、槽电压与电流强度或电流密度成正比，与槽子的电阻成反比。
（ ）
答案：ⅹ
解析：槽电压与电流强度或电流密度成正比，与槽子的电阻成正比。
22、某炼铅厂电解车间有生产槽224个，电流强度为6000A ，阴极周期3d ，实际产出析出铅356t ，求电流效率？（其中铅的电化当量q=3.867 g/(A·h)。
解：已知 计算得
23、粗铅精炼的目的：一是_________，二是_________。
答案：除去杂质 回收贵金属
24.电消耗与槽电压成______比，与电流效率成_____比。
答案：正 反
635610100%95.1%3.8676000324224
η⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯6356106000224324 3.867/()G g I A N t h q g A h =⨯===⨯=⋅
25、
粗铅火法精炼工艺流程。