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冶金百科 | 铅冶金 - 铅冶金概述(二)

2023-10-23 10:55:26 来源:中冶有色技术网
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简介:铅烧结块还原熔炼的目的是什么? 答:铅烧结块由铅及其他金属氧化物、硅酸盐、亚铁酸盐、硫酸盐及硫化物组成,此外,还含有大量造渣成分及贵金属。还原熔炼的目的是使铅的化合物还原成粗铅,将贵金属等富集其中,使炉料中各种造渣成分生成炉渣,使炉料中的铜大部分形成铅冰铜,以便下一步的处理。
铅烧结块还原熔炼的目的是什么?

答:铅烧结块由铅及其他金属氧化物、硅酸盐、亚铁酸盐、硫酸盐及硫化物组成,此外,还含有大量造渣成分及贵金属。还原熔炼的目的是使铅的化合物还原成粗铅,将贵金属等富集其中,使炉料中各种造渣成分生成炉渣,使炉料中的铜大部分形成铅冰铜,以便下一步的处理。

铅烧结块还原熔炼的产物是什么?

答:当在风炉中还原熔炼铅炉料时,可获得下列各种熔炼产物:粗铅、铅冰铜、砷冰铜、烟尘、烟气和炉渣。

(1)粗铅。一般含铅96%~99%,并含有铜、铋、锡等金属杂质和金、银、碲等稀贵金属。因此,粗铅必须进一步精炼,以提高铅的纯度和回收有价金属。其处理方法有由火法初步精炼与电解精炼组成的联合法和火法精炼两种。
(2)铅、砷冰铜。铅冰铜是由硫化铅、硫化亚铁及硫化亚铜所组成的合金,此外,还有少量的硫化银、硫化锌及其他金属硫化物或砷、锑的化合物。只有当炉料中存在大量砷与锑时才会生成砷冰铜(又称黄渣),它主要由砷、锑与钴的金属化合物组成。由于各厂在铅生产过程中使用的原料不同,因此产出的铅、砷冰铜成分波动较大,其处理方法也不一致,如某厂将粉状冰铜先在小鼓炉内进行熔炼,然后铸成块,块状冰铜则直接装入转炉,采用固体冰铜吹炼法行处理。

(3)烟尘。烟尘中含有许多有价金属,如铅、镉、铊等。烟尘成分在很大程度上取决于熔炼条件和原料成分。

(4)烟气。铅鼓风炉料面气体取决于操作制度、入炉物料成分及供风条件。

(5)炉渣。炉渣主要是由各种金属氧化物组成,这些氧化物相互之间又形成某种化合物、固溶体和液体熔液与低熔点混合物。此外,还含有金属硫化物金属和气体。因此,炉渣是一种混杂的多种组成物系统。

铅烧结块鼓风炉还原熔炼有什么特点?

答:(1)鼓风炉易造成还原气氛,熔炼作业空间大,热效率高,处理量大。

(2)可实现逆流原理,即加入炉内的物料逐渐向下移动,气流向上运动鼓风炉下部燃料层燃烧产生的CO气体向上运动通过料层将热传给炉料,并发生相互化学反应,使还原、造渣、硫化三个主要过程进行完全。

(3)反应后的粗铅、炉渣、铅冰铜等熔体流经底焦层后,被充分过热而进入炉缸按密度分层,分别流出;炉气和烟尘从炉顶排出,进入收尘系统。

鼓风炉熔炼过程中影响碳质燃料燃烧的因素有哪些?

答:(1)燃料的质量。焦炭是铅鼓风炉熔炼的燃料。碳质燃料在熔炼过程中,一是作发热剂,利用其燃烧热保持过程进行的温度;二是作还原剂,使炉内铅的化合物还原成金属铅,并使铁的高价氧化物还原成FeO而造渣。焦炭应固定炭比例高、灰分少,具有适当孔隙度、保证料层透气性,具有足够的机械强度,以保证在熔炼过程中不易碎。

(2)鼓风量和鼓风压力。鼓入炉内空气量增加,焦炭燃烧加速,风口区温度提高。风量一定,焦炭过多,燃烧不完全,产生大量CO,引起炉子上部燃烧,造成“热顶”且使炉子生产能力降低。焦炭一定,风量过剩时,会造成焦炭在上部燃烧,炉子的生产能力虽大但熔炼产物变冷,使高温带拉长。

铅鼓风炉还原能力与哪些因素有关?

答:还原能力与燃料消耗、炉内料柱高度、炉内温度、还原时间、风量及风压有关。

(1)燃料消耗越大,焦炭层厚度增加,CO₂被还原成CO的成分增多,还原能力加强,金属回收率增高。焦率过高,还原能力过强,大量FeO和少量ZnO被还原,可能使炉缸积铁,虹吸道堵塞。焦率太低,还原能力弱,反应进行不完渣含铅高。

(2)鼓风炉还原能力随料柱高度增加而加强,同一熔炼强度下,还原时间视料柱高度而定。料柱越高,还原时间越长,还原作用越完全。

(3)炉内温度越高,还原速度越大,还原程度也越完全。风压、风量的控制与料柱和焦率结合可达到维持适当还原能力的目的。

金属氧化物还原反应由哪几个阶段组成?

答:(1)CO气体穿过“阻滞膜”到PbO团块表面;

2)CO气体通过团块孔隙向内扩散;

(3)在孔隙通路的表面上发生化学反应;

PbO+CO(吸附)—→Pb+CO₂(吸附)

(4)CO₂通过孔隙向外扩散;

(5)CO₂穿过“阻滞膜”扩散进入气流中心。

还原熔炼时烧结块中铅化合物的行为如何?

答:铅烧结块中,铅化合物大部分呈PbO及PbO·SiO₂形态,小部分呈PbS、而PbSO₄和金属铅形态而存在。还原熔炼时PbO主要被CO还原为金属铅;硅酸铅在鼓风炉中部开始熔化,并溶解其他金属氧化物;PbSO₄在熔炼过程中绝大部分被还原为PbS,而PbS几乎全部进入铅冰铜,极少部分与PbO及PbSO₄相互反应而形成金属铅。

还原熔炼时烧结块中杂质金属的行为如何?

答:(1)铁。铁在烧结矿中大部分呈Fe₂O₃、Fe₃O₄及FeO·SiO₂形态存在,小部分为FeO·SiO,及FeS。熔炼过程中,铁的高价氧化物被还原成低价氧化物,并与SiO₂结合造渣。一部分FeS被炉气及Cu₂O氧化,其余进入铅冰铜。烧结矿中所含的FeO·SiO₂,不被还原进入炉渣。

(2)铜。烧结块中铜主要以Cu₂O、Cu₂O·SiO₂及Cu₂S形态存在。Cu₂S在还原熔炼时不发生化学变化而进入铅冰铜;Cu₂O和Cu₂O·SiO₂或被硫化(使用的硫化剂为FeS)成Cu₂S进入冰铜,或被还原成为金属铜,或以氧化物形式进人渣中。

(3)锌。烧结块中锌主要以ZnO及ZnO·Fe₂O₃存在,少部分锌呈ZnS和ZnSO₄。ZnS是炉料中最有害的杂质,在熔炼过程中不起化学变化而进入炉渣及冰铜,进入炉渣时会使渣的密度及熔点增高,进入铅冰铜时,使熔点增高而密度降低,一部分ZnS可能被铁还原成锌蒸气。ZnSO₄一部分与CO反应生成Zno一部分生成ZnS。ZnO难被CO还原,熔炼过程中大部分进入炉渣,一小部分在炉子下部还原产生锌蒸气,上升时被炉气中的CO₂、CO及H₂O氧化产生ZnO粉末随气流上升,沉积在炉料的表面及孔隙中,随炉料下降又被还原;另一部分沉积在炉壁上促进炉结的形成。

(4)金、银。金和银在烧结块中以Au、Ag、Ag₂S及Ag₂SO₄形态存在。铅是金和银的良好收集剂,在熔炼时大部分的金和银进入粗铅,少部分进入铅冰铜。在实际生产中,会有少量Au、Ag等贵金属流失到炉渣当中。采取有效措施最大限度降低贵金属在炉渣中的含量,已经成为一个重要的研究课题。

鼓风炉还原炼铅包括哪些工序?

答:(1)装料操作。炉料分批加入,加料时要大块炉料聚于炉内中央,小块分布在两侧,使鼓入风的分布和炉气上升较为均匀。

(2)风口管理。风口是鼓风炉下部唯一直接观察炉内状况的地方。风口管理的好坏直接影响燃料燃烧的好坏和整个炉况的正常与否。每一个风口应保持畅通、明亮不发黑、通风正常。

(3)水套控制。主要是控制水套的进出口水温。进水温度为20℃左右,排出水的温度规定在70~80℃。水套内水温过高,会产生蒸汽而使冷却水受高压蒸汽阻力不能进入水套内。水套内水温过低,使附着在水套内壁上的渣壳增厚,将促使炉结的生长。

(4)铅及排渣。大型鼓风炉一般从虹吸道连续放铅,中小型鼓风炉多数由放铅口定期放铅。炉缸内的炉渣、铅冰铜按照炉渣量的多少,间断或连续地从炉子前端的渣口放出。

鼓风炉开炉需做哪些工作?

答:(1)开炉前先检查炉子易损部分及附属设备,全部正常后可开炉。

(2)首先烘炉。先用低温烘烤炉膛,使水分逐渐蒸发,然后用焦炭加热到炉缸发红为止。烘烤炉缸时为防止砖砌缝开裂漏入铅水而使炉缸损坏,需缓慢升温。

(3)炉缸烘好后除灰,铺上干木柴烧油点火,当木柴盛燃时,加入木炭、底焦、底铅、渣料,然后进料烧结块。

(4)待液体铅充满炉缸后,再装入一层焦炭,鼓入空气使焦炭很好地燃烧。刚开始几批开炉料是渣料,以后渣料逐渐为烧结块所代替,最后装入正常炉料。加入几批渣料后,当炉渣在风口下方出现时,即打开放渣口出渣。
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