第6章 粗铅精炼
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铅电解精炼的工艺流程铅冶金是白银生产的最佳载体:一般铅对金银的捕集回收率都在95%以上,因此金银的回收是与铅的生产状况直接相关的。
现在世界上约有80%的原生粗铅是采用传统的烧结一鼓风炉熔炼工艺方法生产的。
传统法技术成熟,较完善可靠,其不足之处在于脱硫造块的烧结过程中,烧结烟气的S02浓度较低,硫的回收利用尚有一定难度,鼓风炉熔炼需要较昂贵的治金焦炭。
为了解决上述问题,冶金工作者进行了炼铅新工艺的研究。
八十年代以来,相继出现了QSL法、闪速熔炼法、TBRC转炉顶吹法、基夫赛特汉和艾萨熔炼法等新的炼铅方法。
其中,QSL法是德国鲁奇公司七十年代开发的直接炼铅新工艺,加拿大、韩国和我国虽然先后购买了此专利建厂,但生产效果不甚理想;闪速熔炼法尚未实现工业化生产;TBRC法是瑞典波里顿公司所创,但此法作业为间断性的,且炉衬腐蚀严重;基夫赛特法由原苏联有色金属研究院研究成功,现已有多个厂家实现了工业化生产,是一种各项指标先进、技术成熟可靠的炼铅新工艺,但采用该法单位投资大,只有用于较大生产规模的工厂时,才能充分发挥其效益。
艾萨炼铅技术基于由上方插入的赛罗浸没喷枪将氧气喷射入熔体。
产生涡动池,让强烈的氧化反应或者还原反应迅速发生。
在第一段,熔炼炉产出的高铅渣经过流槽送还原炉,氧化脱硫所产的烟气经除尘后送制酸系统。
在第二段还原炉中,所产粗铅和弃渣从排放口连续放出,并在传统的前床中分离,所产烟气进行除尘处理后经烟囱排放。
艾萨法熔炼流程。
该工艺流程先进,对原料适应性广、生产规模可大可小,比较灵活、指标先进、SO2烟气浓度高,可解决生产过程中烟气污染问题;同时冶炼过程得到强化,金银捕集率高,余热利用好,能耗低。
它不仅适应308厂铅银冶炼的改建要求,而且能够对我国的银铅冶金生产和技术进步起到推动作用,故推荐引进艾萨法作为本项目粗铅冶炼生产工艺的第一方案传统的鼓风烧结--鼓风炉法虽然在烟气制酸方面尚有一定困难,但近年来,我国株洲冶炼厂、沈阳冶炼厂、济源治炼厂等大型铅厂的改扩建工程仍然采用此法,是因为它具有建设快、投产、达产快的优点。
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。
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。
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。
粗铅火法精炼(fire refining of crude lead)分段脱除熔融粗铅中的杂质,产出精铅的过程,为火法炼铅流程的重要组成部分。
铅熔炼产出的粗铅,除含有铜、镍、钴、铋、锡、砷、锑、锌、硫等杂质外,还有金、银等贵金属和硒、碲等稀有金属,杂质总量约为1%~4%。
因此,精炼的目的不仅要脱除对铅性质有不良影响的杂质,使精铅符合用户的要求,而且还要综合回收粗铅中的有价金属。
粗铅精炼有火法精炼和电解精炼(见铅电解精炼)两种方法。
中国、加拿大和日本等国的炼铅厂,一般采用粗铅火法精炼脱铜后再进行电解精炼的工艺流程,世界其他国家都采用火法精炼流程。
火法精炼流程所产的精铅约占精铅总量的80%。
与电解精炼相比,火法精炼的主要优点是设备及工艺操作简单,基建投资省;可处理成分复杂的粗铅,产出不同品级的精铅;生产周期短,能耗少。
但火法精炼过程繁杂,产出一系列的副产品,每种副产品都需要单独处理,增加了处理费用,降低了综合回收率。
无论是采用火法精炼或电解精炼,都可获得纯度达99.99%的精铅。
火法精炼由除铜,除砷、锑、锡,加锌脱银,除锌,除铋和除钙镁等作业组成,工艺流程如图1所示。
除铜从粗铅中分离铜的过程。
不论是火法精炼还是电解精炼,粗铅除铜都是精炼的第一道作业。
粗铅除铜的方法有熔析法和加硫法两种方法,大多数工厂都采用先熔析、后加硫的两段除铜方法(图2)。
熔析法除铜基于铜在液态铅中的溶解度随温度降低而减少的原理。
在降低液铅温度时,铜不断析出。
当温度降至1225K以下时,析出的不是纯铜,而是含铅3%~5%的固溶体,以固态浮在液铅上面。
当温度降至铅的熔点(599K)附近时,铅和铜形成共晶,共晶含铜0.06%,这是熔析法除铜的理论极限值。
但实际上粗铅中含有砷、锑,它们与铜形成难溶的砷化铜和锑化铜,进入固体渣浮在铅液面上。
因此,熔析法除铜实际上可将粗铅中的铜除至0.02%~0.03%。
在熔析除铜过程中,以硫化物形态存在的铁、铜和铅及以砷、锑化物形态存在的镍、钴、铜和铁等几乎全被除去。
粗铅火法精炼(fire refining of crude lead)分段脱除熔融粗铅中的杂质,产出精铅的过程,为火法炼铅流程的重要组成部分。
铅熔炼产出的粗铅,除含有铜、镍、钴、铋、锡、砷、锑、锌、硫等杂质外,还有金、银等贵金属和硒、碲等稀有金属,杂质总量约为1%~4%。
因此,精炼的目的不仅要脱除对铅性质有不良影响的杂质,使精铅符合用户的要求,而且还要综合回收粗铅中的有价金属。
粗铅精炼有火法精炼和电解精炼(见铅电解精炼)两种方法。
中国、加拿大和日本等国的炼铅厂,一般采用粗铅火法精炼脱铜后再进行电解精炼的工艺流程,世界其他国家都采用火法精炼流程。
火法精炼流程所产的精铅约占精铅总量的80%。
与电解精炼相比,火法精炼的主要优点是设备及工艺操作简单,基建投资省;可处理成分复杂的粗铅,产出不同品级的精铅;生产周期短,能耗少。
但火法精炼过程繁杂,产出一系列的副产品,每种副产品都需要单独处理,增加了处理费用,降低了综合回收率。
无论是采用火法精炼或电解精炼,都可获得纯度达99.99%的精铅。
火法精炼由除铜,除砷、锑、锡,加锌脱银,除锌,除铋和除钙镁等作业组成,工艺流程如图1所示。
除铜从粗铅中分离铜的过程。
不论是火法精炼还是电解精炼,粗铅除铜都是精炼的第一道作业。
粗铅除铜的方法有熔析法和加硫法两种方法,大多数工厂都采用先熔析、后加硫的两段除铜方法(图2)。
熔析法除铜基于铜在液态铅中的溶解度随温度降低而减少的原理。
在降低液铅温度时,铜不断析出。
当温度降至1225K以下时,析出的不是纯铜,而是含铅3%~5%的固溶体,以固态浮在液铅上面。
当温度降至铅的熔点(599K)附近时,铅和铜形成共晶,共晶含铜0.06%,这是熔析法除铜的理论极限值。
但实际上粗铅中含有砷、锑,它们与铜形成难溶的砷化铜和锑化铜,进入固体渣浮在铅液面上。
因此,熔析法除铜实际上可将粗铅中的铜除至0.02%~0.03%。
在熔析除铜过程中,以硫化物形态存在的铁、铜和铅及以砷、锑化物形态存在的镍、钴、铜和铁等几乎全被除去。