有色冶金概论-铅冶金共27页文档

氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术二○○六年八月二日氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法传统的烧结-鼓风炉炼铅法面临环保要求日趋严格的挑战。

中国有色工程设计研究总院联合多家冶炼厂，就氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺进行联合攻关。

在经过工业试验和工业验证试验后，对两座炼铅厂（河南豫光金铅集团和池州有色金属公司）采用该工艺进行了设计，设计范围包括精矿储存、配料、混合制粒、氧气站、底吹熔炼、酸厂、鼓风炉还原熔炼等，且现已建成投产。

烧结-鼓风炉炼铅法采用底吹氧化熔炼处理铅精矿, 富铅渣用鼓风炉还原熔炼, 已实现工业化生产。

实践证明，该工艺技术先进，环保效果明显。

一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。

铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。

工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。

工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。

熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。

炉端上方设有烟气出口。

铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。

铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。

氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。

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。

铅冶炼知识目录第一章铅冶炼基本知识 (4)第二章铅精矿的氧化熔炼 (7)第三章高铅渣的还原熔炼 (13)第四章还原渣的烟化吹炼 (17)第五章粗铅的火法初步精炼 (23)第六章铅的电解精炼 (27)第七章铅的再生 (32)第一章铅冶炼基本知识1·铅的性质和用途1·1铅的主要性质·铅属于重有色金属，银白色（有时略带蓝色），化学符号Pb，原子序数82，原子量207.2；在地壳中的含量为1.6×10-3％，很少以游离状态存在于自然界，主要矿物有方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、铅钒矿(PbSO4）；铅是铀和钍的衰变产物，因此也存在于各种铀矿和钍矿中。

·铅硬度小，密度大；熔点低，沸点高；展性好，延性差。

对电和热的传导性能差；高温下易挥发，液态时流动性大。

炼铅厂必须设置完善的收尘设备，防止铅在冶炼过程导致挥发损失和环境污染。

·铅的主要物理性质密度(20℃)：11.3437g／cm3熔点：327.5℃沸点：1740℃平均比热(0℃～1000℃)：129.8J／(kg·K)熔化热：4.98kJ／mol 汽化热：178.8kJ／mol热导率(0℃～100℃)：34.9W／(m·K)电阻率(20 ℃)：20.6μΩ·cm 莫氏硬度：1.5（很柔软）·在空气中失去光泽，慢慢变成暗灰色，在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面形成碱式碳酸铅薄膜，能阻止铅被进一步氧化；在加热时能与氧、硫、卤素化合生成相应的化合物；铅的氧化物有3种：氧化铅(PbO)俗称密陀僧，有红色和黄色的两种变体；二氧化铅(PbO2)为棕色固体，具有强氧化性；四氧化三铅(Pb3O4）俗称铅丹或红丹，是红色粉末。

氢氧化铅〔Pb（OH）2〕是两性氢氧化物，既可溶于酸，又可溶与碱。

Pb不与水作用，与盐酸反应时，生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面，使反应终止,与硫酸的作用和盐酸相似,能溶于浓热的硫酸中，生成可溶性的硫酸氢铅；Pb能溶于硝酸、硼氟酸、硅氟酸、醋酸及硝酸银等。

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。

《有色冶金概论》课程标准课程代码：00531101适用专业：冶金技术学时：32学分：2开课学期：第三学期第一部分前言1.课程性质与地位现代冶金通常把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰三种金属称为黑色金属，其余金属称为有色金属。

按有色金属的比重，化学特性，自然界的分布情况以及习惯称呼，有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属五类。

《有色冶金概论》是高职冶金技术专业的一门专业基础课程。

本课程旨在让冶金技术专业学生全面了解，且并初步掌握现代工农业生产各行业较常用的十五种有色金属的物理、化学性质，矿物组成及冶金提取方法，重点培养学生的专业通识能力，是培养学生专业应用能力和冶金技术职业岗位能力的基础。

学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》等课程的基础上，并通过认识实习后学习本课程，是后续课程《铝冶金》、《铝冶金》、《锌冶金》、《贵金属冶金技术》的基础。

2.课程的设计思路《有色冶金概论》课程是鉴于有色金属种类多、冶炼方法各异而开设的一门专业基础课。

本课程标准在设计上本着懂理论，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型，应用性特色，注重培养学生的理论应用于实践的能力。

紧密结合企业岗位需求并考虑其与后续开设课程的关系进行课程内容的选取与组织。

主要介绍铜冶金、镍冶金、铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金、钨冶金、钛冶金及有色冶金中的综合回收。

鉴于我专业后续课程开设铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金，本课程重点介绍铜冶金、镍冶金、锡冶金、钨冶金和钛冶金。

在课程内容的设计上按有色冶金的种类设计10个学习单元，每个单元按金属的性质和用途、生产原料、冶炼方法、生产原理、工艺过程进行内容介绍。

本课程紧密结合生产实践，通过案例教学，启发引导教学，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体作用，充分调动学生的积极性、主动性，重在培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。

第二部分课程目标1.知识目标（1）掌握典型有色金属的物理化学性质、生产原料和冶炼方法；（2）理解典型有色金属冶炼的原理；（3）掌握典型有色金属冶炼的工艺过程；（4）了解有色冶金中有价金属的回收方法。

《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。

有色冶金概论一．目录1.绪论2 .铜冶金3 .铅冶金4 .锌冶金1.绪论1.1金属及其分类金属是可塑性、导电性及导热性良好，具有金属光泽的化学元素。

金属：黑色金属和有色金属黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除黑色金属以外的所有金属。

分为：重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。

重金属：铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡贵金属：金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、铑）稀有金属：锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。

半金属：硼、硅、砷、砹。

1.2冶金的概念及冶金方法分类冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。

1.3冶金方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金。

1.4主要冶金过程：干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。

干燥：除去原料中的水分。

焙烧：将矿石原料或精矿置于适当的气氛下，加热至低于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。

煅烧：将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分的过程。

烧结和球团：将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料。

熔炼:将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。

精炼：进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属，以提高其纯度。

吹炼：实质是氧化熔炼。

蒸馏：将冶炼的物料在加热的条件下，利用物料的挥发度不同，使物料中某些组分分离。

浸出：将固体物料加到液体溶剂中，使固体物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中。

净化：净化是用于处理浸出溶液或其他含有杂质超标的溶液，以除去溶液中杂质至达标的过程。

水溶液电解：在水溶液电解质中，插入两极，通入直流电，使水溶液电解质发生氧化-还原反应。

电解精炼和电解沉积。

熔盐电解：用熔融盐做为电解质的电解过程。

2.铜冶金铜的冶炼方法：火法炼铜和湿法炼铜火法炼铜是生产铜的主要方法。

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。

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一、课程的性质、目的与任务本课程是冶金工程专业本科生的专业课，为限选课；目的是使钢铁冶金专业方向的学生扩大专业面，以适应市场经济的需要。

本课程的讲授完成如下任务：了解常用有色金属的性质和用途；掌握常用有色金属冶金的主要原理、主要生产工艺。

二、课程的内容及学时分配：第一部分：绪论（建议学时数：2学时）本部分的学习目的和要求：本部分首先从课程的性质引入，讲解有色金属的分类及各种金属的所属类别，介绍有色金属提取过程的特点，对有色金属的提取方法进行归纳性总结。

通过本部分的学习，应了解各种有色金属所属的类型，熟悉有色金属的分类依据，掌握有色金属提取过程的特点。

本部分的教学内容：有色金属提取过程的特点；有色金属的提取方法。

本部分的重点和难点：有色金属提取过程的特点。

第二部分：铜冶金（建议学时数：10学时，其中包括讨论课2学时）本部分的学习目的和要求：通过对本部分的学习，学生应了解湿法炼铜的工艺；熟悉连续炼铜的工艺、基本原理；对比钢铁冶金流程，掌握火法炼铜的工艺流程及各主要单元过程的基本原理。

本部分的教学内容：本部分从铜及其主要化合物的性质、用途入手，讲授炼铜的原料，火法炼铜、湿法炼铜工艺流程、基本原理。

在火法炼铜部分，主要讲授硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；讲授造锍熔炼的基本原理；讲授冰铜吹炼、粗铜的火法精炼、电解精炼的工艺、基本原理；讲授连续炼铜的工艺、基本原理。

简单介绍湿法炼铜部分。

本部分的重点和难点：硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；造锍熔炼的基本原理；冰铜吹炼、粗铜的火法精炼、电解精炼的工艺、基本原理。