铅冶金

温 度（C ) 蒸气压(kPa)

PbS的离解压很小，1000℃时仅为16.8Pa。
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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。
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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
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(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。
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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



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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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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（2）化学性质

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℃。

PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下：
943 0.133 1039 0.667 1085 1.33 1222 7.99 1265 13.3 1330 26.7 1402 53.3 1472 101.3
温 度（C) 蒸气压(kPa)



（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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PbS在600℃时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系如下：
852 1.033 928 0.267 975 1.33 1074 7.99 1108 13.3 1160 26.7 1221 53.3 1281 101.3

另外，MgO、Al2O3等杂质会影响鼓风炉渣型，故一般要
求MgO<2%, Al2O3<4%。
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我国铅精矿的等级标准（YS/T391-1997）见表1-5。
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对于冶炼工艺的选择，除了考察铅精矿化学成分外 ，还应当注意铅精矿的某些物理和热化学方面的特 点。例如，铅精矿的粒度约有90%小于0.1mm，堆 密度约为2.5t/m3。送到冶炼厂的浮选精矿一般含水 5%～15%。硫化铅精矿具有较大的发热值。
1、氧化还原熔炼法 2PbS+3O2=2PbO+2SO2 PbO+CO(C)=Pb+CO2(CO) 烧结焙烧-鼓风炉还原熔炼是该法的传统炼铅工艺，占世界铅产量总量 的80%。现逐步被直接炼铅法取代，其特点是采用闪速熔炼或熔池熔 炼来取代烧结，在氧化阶段直接产出粗铅。 2、反应熔炼法 2PbS+3O2=2PbO+2SO2 2PbO+PbS=3Pb+SO2 PbS+2O2=PbSO4 PbSO4+PbS=2Pb+2SO2 反应熔炼在膛式炉、电炉、反射炉或短窑等设备中进行，熔炼温度800850℃。 3、沉淀熔炼法 PbS+Fe=Pb+FeS 由于生成PbS﹒3FeS进入铅冰铜，置换反应不彻底 ，铅直收率不高，为72-79%。铁屑配入量高于理论值，为精矿量的 30-40%。为提高铅的回收率，可加适量纯碱和炭粉。 2PbS+Na2CO3+Fe+2C=2Pb+Na2S+FeS+3CO 采用的设备为反射炉或电炉。
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（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。
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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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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1.6、主要铅化合物的性质
硫化铅精矿烧结焙烧-鼓风炉还原工艺流程
硫化铅精矿直接熔炼工艺流程
(四)布料和点火
1－温度 2－体积 3－SO2浓度
/mol /mol
鼓
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，还有少量硫化物、氟 化物等。虽然各种炼铅方法（如传统的烧结---鼓风炉炼铅法、 密闭鼓风炉炼铅锌和基夫赛特法、QSL法等）和不同工厂炉渣 成分都有所不同，但基本在下列范围波动（%）：3～20Zn，
上层，或与硫化矿共存而形成复合矿。铅在氧化矿床 中的储量比在硫化矿床中少得多，故对炼铅工业来说 ，氧化矿意义较小，铅冶金的主要原料来源于硫化矿 。
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矿石一般含铅不高，现代开采的矿石含铅一般为3%～9% ，最低含铅量在0.4%～1.5%，必须进行选矿富集，得到 适合冶炼要求的铅精矿。表1-4所列为一些铅精矿的成 分实例。
铅冶金学
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、
1#铅锭 Pb99.994
14950-15100
均价 15025
时 间
12-1106
1.8 铅的生产方法与流程
数
1.5、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。

1、矿物原料 （1）主要的铅矿物、矿石及精矿 铅矿石是由含铅矿物、共生矿物和脉石所组成，它是 炼铅的主要原料。铅矿石分为硫化矿和氧化矿两大类
。分布最广的是硫化矿（方铅矿PbS），属原生矿，也
是炼铅的主要矿石，多与辉银矿（Ag2S）、闪锌矿（ ZnS）共生。含银高者称银铅矿，含锌高者称铅锌矿。
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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；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。 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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（5）
PbO与SiO2结合成 的易熔化合物和易 熔共晶是烧结过程 良好的粘合剂。它 比PbO难挥发、难 还原
6、
亚铁酸铅的生成是烧结过程的良好粘合剂，并可降低PbO的挥发， 亚铁酸铅是容易被还原成金属铅的化合物，180~205℃即已开始被 氢还原，500~550 ℃便可被CO完全还原。
1.7、铅冶金的原料
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依据。
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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%。

例如，1kg含70.0%Pb、2.0%Zn、4.5%Fe、
14.4%S的硫化铅精矿经过氧化、还原产出金属铅、 炉渣和SO2气体，可以放出1.19MJ的热量。可见，
精矿粒度小，比表面积大，化学活性高，硫化物氧
化发热值大，精矿本身就是一种“燃料”，这些都 是硫化铅精矿采用直接熔炼的优势所在。
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1.8 铅的生产方法
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（3）硫酸铅（铅矾） 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

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：

上层含PbS 89.5%,Pb 10.5%； 下层含PbS 19.4%,Pb 80.6%26 。

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。

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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（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。
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(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

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 。
铅中铜含量超标。
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(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。甚至因饱和在铅锍和熔渣之间析出形成横隔膜 ，严重影响鼓风炉炉况，妨碍熔体分离，故锌含量不宜过
高，一般要小于5%。
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、
盐酸价廉易得，但生成的PbSO4、 PbCl2在水溶液中溶解
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。
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铅易溶于硝酸（HNO3）、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸（