我国的工业化方法有三种:①铅精矿烧结焙烧-高炉还原熔炼;(2)铅锌混合精矿烧结焙烧,在密闭高炉中还原熔炼;③QSL法。①该方法工艺成熟,操作简单,生产能力大,对原料适应性强,铅回收率高;缺点是能耗高,污染环境。(2)该方法可以冶炼混合精矿同时生产金属铅和锌,生产能力大;缺点是能耗高,污染大。③该方法不需要复杂的烧结和焙烧操作,简化了工艺;粉尘污染少,烟气中SO2浓度高,有利于硫酸生产,可充分利用原料的反应热,不使用优质焦炭,生产成本低。该方法冶金控制要求严格,铅回收率低。此外,我国开发了水口山炼铅工艺,具有流程短、冶炼强度高、烟气中SO2浓度高(>:10%SO2)、燃料比低、环保效果好等优点。火法炼铅一般包括原料准备(配料、造粒、烧结、焙烧)、还原熔炼制取粗铅和粗铅精炼三个过程。烟气制酸、烟尘综合回收、阳极泥回收金银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。(1)烧结、焙烧和高炉还原熔炼的原理流程如图1所示。
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铅的精烧结焙烧有两个目的:一是原料中的硫被氧化脱除,然后以SO2的形式送往硫酸生产;第二,部分伴生金属被氧化形成MeO。二氧化硅低熔点液相与二氧化硅等脉石成分,使细粉状铅精矿粘结成多孔硬块,有利于还原熔炼。(1)烧结工艺配料包括铅精矿、应时熔剂和烧结返料,其比例为30∶10∶60。通常,铅精矿含有(%):铅50-60,锌4-6,铜0.2,铁15-25,二氧化硅1-2。此外,还有银、铋、镉、铟等有价金属伴生。将准备好的物料混合造粒后,通过布料器均匀铺在烧结机上进行烧结焙烧。(2)烧结现代烧结作业采用面积为60-70m3的带式烧结机。工作时,铺满炉料的烧结机在传动机械的带动下向前运动,炉料通过点火装置后被火焰点燃。在窑内大量氧气通过炉床强制吸入(或鼓入)的作用下,炉床温度迅速上升到1073-1173K,炉料内发生一系列烧结反应。炉料中主要铅矿物PbS与O2反应生成pbo和SO2:3 PbS+5o 2 = = = 2pb+pbso 4+2 so 23 pbso 4+PbS = = = 4p bo+4 so 2,并生成少量金属铅:Pbs+pbso4 = = = 2pb+2so2炉料中含量较高的黄铁矿(FeS2)分解并进一步氧化成FeO、Fe2O3和SO2,再与SiO2和PbO结合生成硅酸盐(2FeO。二氧化硅,氧化铅。SiO2)和铁氧体(xPbO.yFe2O3)。上述盐在焙烧温度下均为液相,粉状炉料在这种液相的作用下形成坚硬的多孔块。这些低熔点盐是烧结过程中的粘合剂。烧结后的物料经破碎、筛分,筛分后的50-150mm块送高炉冶炼,筛分后的粉料返回配料,含SO2的烟气送制酸。影响烧结焙烧效果的因素有:①配料比和化学成分;②炉料的含水量;③炉料大小;④材料层厚度;⑤点火温度;⑥小车运行速度;⑦吸风量、鼓风压力和风量;末端烟气SO2浓度等。典型的烧结技术经济指标为:料层厚度250-300 mm,料层容量25-30t/(m2·d),台车速度0.8-1.0 m/min,烧结块硫含量1.5%-2%,混合料硫含量6%,水分5%-6%,成品块率27%-30%。鼓风压力2.5-4.5 kPa,强度18-23 m3/(m2·min),烧结温度1000℃,时间16-20 min,垂直烧结速度12-15 mm/min。【其次】(2)烧结块高炉还原熔炼高炉还原熔炼的目的是将铅烧结块中的含铅化合物还原成金属铅、金、银等。加入高炉的含碳燃料的燃烧不仅为冶金反应提供必要的热量,而且在炉内形成还原性气体。还原氧化铅:C+O2 = = = = CO2 CO2+C = = = 2 copo+Co = = = = p b+ C在强碱性氧化物FeO和CaO的存在下,O2块中的2PbO SiO2可以发生置换反应,释放出PbO。进一步还原为金属铅:2pb SiO 2+2 FeO+2co = = = 2pb+2 FeO SiO 2+2co 2 2pb SiO 2+2cao+2co = = = 2pb+2cao SiO 2+2co 2烧结熟料具有以下还原和造渣逆转作用。应该是:3 fe2o 3+Co = = = 2 fe3o 4+Co 2 fe3o 4+Co = = = 3 FeO+Co 2 FeO+SiO 2 = = = 2 FeO。烧结块中的其它氧化物如Al2O3、Cao CaO、MgO也进入炉渣中。一部分PbSO4与CO反应生成PbS和CO2,一部分PbSO4通过加热分解为PbO和SO2。当铜和硫含量较高时,可形成梳状相;当镍和砷化金刚石含量较高时,也能形成黄渣。它是一种极好的铅、金、银捕集剂。冶炼时,烧结块中大部分金银富集在粗铅中,少量分布在冰铜和黄渣中。1.冶炼设备的主要设备是高炉,辅助设备包括电前床、烟化炉和除尘器等。小型铅冶炼厂均采用圆形断面鼓风炉,大型冶炼厂多采用矩形断面水套鼓风炉,生产能力大,热效率高。炉体为竖式,由炉底、炉膛、水套炉体和炉顶四部分组成。无炉缸高炉配有电加热前床,完成粗铅和炉渣的有效分离。【下一篇】2。工艺操作按照规定的配料比例,用装料车将焦炭、熔剂、返料和烧结块从顶部装料口分层均匀地加入高炉中。通过炉体两侧水套上的风口吹入焦炭燃烧和熔炼反应所需的空煤气或富氧空煤气。冶炼过程中产生的烟气从炉顶排出,经烟道和除尘净化后排放;熔液在炉膛内澄清,粗铅和熔渣分离,定期或连续从出渣口和虹吸口排出。如果没有炉缸鼓风炉,熔体通过喉口连续排入前床,通电加热分离粗铅和渣。为了从炉渣中回收锌,通常对冶炼炉渣进行烟气处理。所用的烟化炉是一种箱型卧式炉,侧壁上有风口。当烟渣熔化后,将炉渣投入炉内,通过风口向炉渣中吹入空气体和煤粉,使炉渣中的锌被还原蒸发,锌蒸气在烟道中再次被氧化,然后被除尘器收集,得到产品氧化锌。从烟化炉回收的粗铅被送去精炼处理。高炉还原熔炼的主要技术经济指标是:风口面积8-10 m2;焦比9%-11%;炉渣中含有2%-2.5%的铅;铅回收率为95%-96%;烟炉废渣中铅含量小于0.7%。(3) QSL法是氧气底吹直接炼铅法。这种方法是德国Lurgi公司在P. E. Queneau和R. Schuhman JR发明的QS连续炼铜法的基础上开发的一种新的炼铅工艺。该工艺如图2所示。
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QS-L反应炉为卧式圆筒形,内衬铬镁砖,熔池被隔墙分成氧化熔化段和还原澄清段两部分。氧化段上部设有进料口,底部设有氧气喷枪、出铅口,端壁设有排烟口;还原段底部有煤粉空气体喷枪,端墙有排渣口。硫化铅精矿与其它炉料混合造粒后,通过加料器加入炉内,在1223-1323K的炉温和吹氧作用下发生熔炼反应;
在氧气的搅动下,熔池沸腾,落入氧化段熔池的炉料迅速熔化成高温熔体。此时,氧化和结渣反应在气-固-液三相中完成,产生氧化铅含量高的炉渣、粗铅和含SO2的烟气。高铅渣通过隔墙流入还原段,在那里喷入煤粉进行还原。还原产生的铅通过隔墙回流到氧化段,并通过排铅口排出。还原后的低铅渣通过端壁的出渣口连续排出。冶炼烟气由余热锅炉回收,经除尘器净化后送至硫酸生产。工业QSL炉长30米,氧化段10米,直径3.5米,还原段20米,直径3米。氧化阶段初渣铅含量高达35%,还原后废渣铅含量为2.5%-5%。产品的粗铅品位约为99.2%。
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