冶金新技术论文题目：铅锡提取冶金的新进展学院：冶金与能源工程学院专业：有色金属冶金一、铅的湿法冶金传统的火法炼铅工艺成熟，金属的回收率高，但火法炼铅工艺存在着两大不足之处，首先，流程短，适应范围较小，仅适应于高品位且成分较单一的硫精矿，不适应处理低品位的复杂矿；其次，在炼铅过程中会产生二氧化硫气体以及含铅烟尘和含铅挥发性化合物，污染大气，随着人们对资源综合利用意识的提高以及环境保护法规的健全，以及我国矿物资源具有贫矿多而富矿少，复杂矿多而单一矿少的特点，加之，湿法炼铅与传统的火法炼铅相比较有明显的优点：不但在炼铅过程中不会产生二氧化硫气体、铅烟尘和含铅挥发物等污染物，而且较适合于处理低品位的复杂矿。
因而，湿法炼铅技术引起了众多研究者的密切关注。
1 常用的湿法炼铅方法1.1 氯化铁食盐水浸出法氯化铁作氧化浸出剂，NaCl饱和溶液作增溶络合剂[1-3]，方铅矿PbS与FeCl3发生如下反应：FeCl3 + PbS ——2 FeCl2 + PbCl2 +S0从热力学上看，FeCl2在氯化盐体系中的溶解度较小，但是由于FeCl2能与Cl-1络合生成FeCl4，从而大大提高FeCl2在溶液中的浸出率。
因此，通过加入氯化钠饱和溶液增加Cl-1的总溶度，有助于FeCl3溶液浸出铅。
得到的固体PbCl2经过熔盐电解可得到金属铅，此工艺通过控制FeCl3与NaCl 的溶液浓度、温度以及方铅矿颗粒的大小来控制该反应的速度，同时必须考虑Fe+3的循环利用。
众所周知，Fe+3的溶度越高，用量越大，反应的平衡时间就越短，但是过高的Fe+3溶度会因溶度黏度太大，过滤难于进行，文献[1]表明，Fe+3 150g/l"、NaCl200g/l的酸性饱和食盐水，在60min内可获得较高的浸出指标。
其次酸度是高铁饱和食盐水浸出过程中不可忽视的指标，必须维持不致使Fe+3水解沉淀的PH，一般来说，PH<0.5有较好的浸出效果，由于此反应会生成氯化铅膜及硫膜，温度过低时硫会黏附在硫化矿表面，形成牢固的阻挡层使反应速度明显降低，实验表明：温度一般为90℃较好。
此工艺的优点：高铁饱和食盐水做浸出剂，不仅价廉易购，而且利用电解废气（氯气）将其再生并反复循环使用，大大降低了材料的成本：工艺流程简单，浸出反应速度快，金属的浸出率较高：此工艺适合范围较广，可用于处理低品位复杂难选的铜、铅、银、锌等混合硫化矿［5］。
此工艺的不足：要通过电解PbCl2溶液的方法来得到纯度较高的金属铅，在技术上还存在一定的难度；FeCl3再生所用氯气和氯化物水溶液都具有较高的腐蚀性，对设备具有较高的要求。
1.2 氯气选择性浸出法该湿法炼铅新工艺［4-8］与三氯化铁浸出所不同的是氧化浸出剂的选择不同，此法选用氯气作为氧化浸出剂，用氯气通入到加水的硫化铅精矿，其反应如下：PbS+Cl2——PbCl2 +S0由于此反应属于气液相反应，要加快浸出速度，从动力学的角度看，必须消除它的内扩散和外扩散的干扰，如加强搅拌，减少矿石粒径，从而增加Cl2与矿的接触：提高气流速度，以加快反应速度和扩散速度，从而提高转化率。
此法可以选择性的浸出硫化铅，同时控制了杂质的浸出，消除大量铁离子在流程中的循环和三价铁离子的再生问题，但氯气污染以及腐蚀性问题比较严重，密闭以及设备的防腐性要求更高，与三氯化铁浸出法相比较在经济上没有明显的优越性。
其他的工艺与氯气法相同，此法的明显优越在于：矿物中大多数有MnO2矿从而可以减少生产成本，而且流程短又简单，有利于小型工厂提铅的生产。
1.3 三氯化铁浸出——隔膜电解法该法［9］与FeCl3—NaCl溶液浸出法不同，它利用FeCl3—NaCl溶液进行固相转化，在较低的温度和较小的液固比下进行方铅矿的固相转化，而后利用浮选的方法分离杂质达到提高氯化铅的目的，而不是将Pb-Cl2溶入溶液，然后冷却结晶，提纯氯化铅，此工艺的电极反应如下：阴极反应：Pb2+ + 2e——Pb阳极反应：Fe2+ - e-1 ——Fe3+其技术关键是电极电位的控制以及离子膜电阻的控制。
在阴极区，溶液中主要的阳离子是Pb2+、Fe2+和H+；在阳极区，溶液中主要的阳离子是Fe3+、Pb2+和H+，为使阳极区的三价铁不致在阴极放电而降低电流效率，采用适当的隔膜材料把阴极和阳极分开，离子膜电阻过高，会出现槽电压高和局部离子膜烧焦的现象，使实验无法进行，可以通过改变离子膜预处理的方法，使膜电阻显著降低，控制适当的电流密度，在阴离子膜使用一段时间后，进行定期处理，控制槽电压在经济值内。
与三氯化铁食盐水浸出法相比较，可直接从矿石生产高质量金属铅而无需对溶液进行净化，但由于溶液中铁离子溶高，电解过程中，三价铁不可避免地透过隔膜在阴极还原，因而电流效率较低，本工艺适合于处理以铅为主的含硅低的多金属硫化物硫金矿［10］。
1.4 碳酸化转化法方铅矿在碳酸铵溶液中，常压且50-60℃通入空气就能转化成碳酸铅和元素硫［11］，其反应如下：PbS + (NH4)2CO3 + 0.5O2 +H2O——PbCO3 +S +2NH4OH生成的PbCO3在硅氟酸溶液中溶解，用铅粉置换，净化溶液，最后用不溶阳极电解，在阴极沉积出致密光滑的金属铅，而且在一定的条件下可以使硫全部进入溶液中。
该工艺实现了PbCO3与S的有效分离，不存在在FeCl3浸出法中形成硫膜而阻碍反应进行的现象，易实现(NH4)2CO3的循环利用。
在碱性介质中进行反应，对设备的要求较低，而且铅在硅氟酸溶液中的溶解度比较大，可以满足电解沉积的要求。
1.5 硅氟酸介质中的氧化浸出硅氟酸介质中的氧化浸出的工艺原理［2］：PbS与氧化剂在硅氟酸介质中转化成PbSiF6,净化后电解沉积得到金属铅，根据所用的氧化剂的不同可以分为氧浸出和Fe2（siFe6）3浸出。
氧浸出的化学反应如下：2PbS +O2 +2H2SiF6—2 PbSiF6 +2S0+2H2O此反应常为氧的扩散控制，增加氧气的溶度及气流速度，有利于提高反应速度，所以一般采用加压氧浸出法。
硫化铅的Fe2（siFe6）3,浸出，其反应如下：PbS+ Fe2（siFe6）3—PbSiF6+ S0 + 2FeSiF6PbSiF6在水中的溶解度比PbCl2要大的多，完全能满足电解沉积的要求，所以Fe2（siFe6）3对方铅矿的酸性氧化浸出速度较快且反应温度较低，能够有效地实现铅的选择性浸出［12］。
在沉积过程中，铅离子在阴极还原成铅，FeSiF6在阳极上被氧化成Fe2（siFe6）3，实现氧化剂的再生，其技术的关键是离子膜的选择和电解电位以及电流密度［13］的控制，选择合适的隔膜材料，保证较高的阴极电流效率。
该工艺比三氯化铁浸出更简单，更经济，而且适应范围较广，不仅适用于一般的硫化铅精矿，而且也适合处理含锌较高的复杂铅精矿。
二、锡冶炼工艺上的最新发展使用火法冶金提取锡已经有好几百年的历史了。
传统的炼锡方法是在竖炉中进行，使用木炭或焦炭作为燃料和还原剂来进行熔炼的。
使用鼓风炉[14]是将熔化的物料渗过焦炭层，这能保证较强的还原环境，结果使楮矿中的所有锡和大部分铁被还原成金属产品。
如果精矿中含有高品位的铁，则产出的金属需要大量精炼来除去铁．导致了工艺的大量循环负担。
后来在锡的冶炼工业中使用反射炉[15]来替代鼓风炉，这种工艺包括两个以上步骤，在第一步骤中它能控制还原，井能产出无铁金属，几乎所有的铁都留在了炉渣中。
然而，炉渣中仍含有一定含量的锡，还原集中在第二阶段，主要是回收锡生产锡铁合金．返回到精矿冶炼阶段。
同时产出弃渣，其含锡量一般为1 5％—3％(取决于渣的含铁量)。
反射炉的操作受炉渣和金属中的铁和锡平衡状态的限制。
对于低品位的锡精矿而言，如果不产生大量的舍铁返回品，那么进入金属的锡的回收率也不会高。
冶炼锡过程中一个普遍的问题就是锡铁共还原。
这种铁／锡合金又返回到冶炼阶段。
因为铁的返回必须控制在易控制的范围内，所以，限制了锡的回收率，导致还原产出的最终炉渣的含锡量不会很低。
否则将会出现铁的过量还原。
电炉被用来提高精矿冶炼工艺[16]，在金属相和炉渣相之间平衡状态占优势的间歇式熔炉中，操作仍受到Fe／sn分离差的因素的限制。
回转窑也被用于锡冶炼[17]，这项工艺与前面工艺相似，也是间歇式熔炼和还原操作，回转窑的旋转使得炉渣混合良好并在二者之间保持平衡，产出金属锡和含锡量高的炉渣。
铁和残余的锡在还原阶段技重新冶炼。
产生大量的铁—锡合金(硬头)和含锡量超过2％的炉渣。
锡精矿的强化冶炼针对反射炉、电炉和鼓风炉传统熔池熔炼过程的不足，世界各产锡国自20世纪60年代以来，对锡精矿还原熔炼过程的强化进行了多种方案的探索和实践，主要有回转窑熔炼技术、卡尔多炉熔炼技术以及Ausmelt熔炼技术等。
这些技术大都因冶炼技术本身的存在的突出弱点而未能被推广，只有Ausmelt熔炼技术得到了较好的发展[18]。
澳大利亚澳斯麦特技术(Ausmelt Technology)也被称为顶吹沉没喷枪熔炼技术(top submerged lance technology)，它是由澳大利亚澳斯麦特公司在赛罗熔炼技术(Sirosme|t Technology)基础上开发成功的有色金属强化熔炼技术。
其基本过程是将一根喷枪由炉子顶部插入圆筒型竖炉内的熔池中，该工艺的核心技术是采用了特殊设计的浸没式顶吹燃烧喷枪，利用可控制的冷却过程使喷枪表面外部的渣固化，以保护喷枪免受高腐蚀环境中的侵蚀。
熔炼过程所需的空气(或富氧空气)和燃料(油、天然气或粉煤)从喷枪末端喷人熔池，从而造成熔体的剧烈翻腾，形成强烈搅动状态的熔池；精矿、熔剂、返料、还原剂等炉料从炉顶加料口加入炉内，直接落人处于剧烈翻腾的熔池，炉料被快速卷入熔体迅速熔化并与喷入的氧迅速进行反应[19]。
氧化和还原程度是通过调节燃料与氧的比例，以及加入的还原煤的比例来控制，Ausmelt炼锡工艺有如下特点[18]：(1)熔炼强度高，牛产能力大。
床能率可达18～20t／(1112·d)，较反射炉提高10倍以上。
(2)燃料种类灵活，可适应冶炼厂地区最为经济的燃料；燃料率低，能耗低，粗锡丁艺能耗为574kg(杯煤)／t。
(3)基本实现无泄漏作业，避免r低空环境污染和大气污染，操作环境好。
(4)整个熔炼过程可实现计算机自动控制，大大减轻r工人的劳动强度，劳动生产率高。
(5)熔炼系统漏风少，烟气量小，烟气处理系统规模小。
(6)人炉物料要求低，备料简单，仅需要混合；炉内气氛很容易控制，可以是强氧化性、氧化性、中性、弱还原性、强还原性气氛。
(7)一台熔炼炉取代原有多台反射炉，简化了生产环节，减少了机械损失，锡熔炼回收率可提高2％以上。
(8)炉子结构简单，不转动，占地小，投资低。
