重金属冶金技术-铅冶金-1

重金属冶金技术冶金与材料工程系取精用弘

卓尔不群学无止境

行至于善第二章铅冶金铅及其主要化合物的性质1.1炼铅的原料1.2铅冶金方法1.31铅冶金一般知识前言

铅是史前人类所用的五种金属之一，炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。直至公元前1600~1400年，铅才成为常见的金属。铅以工业规模生产开始于16世纪。1730年英国德彼郡开创了膛式炉炼铅法。至1871年后发展为大型鼓风炉炼铅流程。至本世纪初，除少部分地区还用膛式炉炼铅外，均改用烧结机烧结焙烧——鼓风炉还原熔炼法。

我国采用烧结一鼓风炉炼铅始于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。2002年产电铅132.5万t(包括再生铅回收)，其中矿产铅122．8万t(包括进口含铅物料)，国产铅精矿含铅64.1万t，再生铅9.7万t。全国已建成铅冶炼厂400多家。

2.1.1

铅及其主要化合物的性质1.铅的性质（1）物理性质：1）铅为银白色金属，但略带蓝色，在空气中失去光泽，变成暗灰色。熔点低，为327.5℃，沸点高，为1525℃。2）铅是最软的重金属，有良好的展性，能压成薄片；延性差，不能拉成细丝；锻接性能良好。

2.1.1

铅及其主要化合物的性质

3）铅的密度很大，为11350kg／m3。能很好地阻挡X射线和放射性射线。

4）铅是电和热的不良导体。5）铅在高温下的蒸汽压大，易挥发，液态下流动性好。2.1.1

铅及其主要化合物的性质（2）化学性质铅在干燥的空气或不含空气的水中化学性质稳定。在潮湿的含有CO2的空气中，表面形成碱性碳酸铅[3PbCO3·Pb(OH)2]薄膜，能阻止铅被进一步氧化。铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。2.1.1

铅及其主要化合物的性质铅与氧能形成PbO，PbO2、Pb3O4和Pb2O3，其中最稳定的是PbO，其余都是冶金过程的中间产物。2.1.1

铅及其主要化合物的性质2.铅的化合物（1）硫化铅（PbS）天然产出的硫化铅称方铅矿。按金属硫化物分子形成热的大小，可将其排列成下列顺序：Mn，Cu，Fe，Sn，Zn，Pb，Ag，As，Sb。亦即是说，在适当温度下，位于铅前面的金属都可以从PbS中把铅置换出来。2.1.1

铅及其主要化合物的性质

（2）氧化铅(PbO)

铅的氧化物最重要的是PbO（密陀僧），而PbO2、Pb2O3和Pb3O4都不稳定，只是冶金过程中的中间产物。PbO是两性氧化物。PbO是一种强氧化剂，它易使Te、S、As、Sb、Sn、Bi、Zn、Cu、Fe等全部氧化或部分氧化，所形成的氧化物或造渣或挥发。PbO是良好的助溶剂。

PbO属于难离解的稳定化合物，但容易被C和CO所还原。2.1.1

铅及其主要化合物的性质（3）硫酸铅(PbSO4)天然的硫酸铅矿物称铅矾。硫酸铅为白色单斜方晶体，带甜味。硫酸铅的密度为6.34g·cm-3，熔点1170℃。硫酸铅是比较稳定的化合物，800℃时便开始分解，其反应为：

PbSO4=PbO＋SO2＋1/2O2

2.1.1

铅及其主要化合物的性质（4）碳酸铅(PbCO3)

天然产出的碳酸铅称白铅矿。它是氧化铅矿中的主要组分。碳酸铅与硫酸铅（铅矾PbSO4）都是次生矿，它们是原生矿风化及含碳酸盐的地下水影响而渐次变成的。矿石中的铅以白铅矿或铅矾形态存在时，因其中皆含有氧，所以统称氧化铅矿。2.1.1

铅及其主要化合物的性质（5）硅酸铅(xPbO·ySiO2)PbO与SiO2可形成三种化合物4PbO·SiO2，2PbO·SiO2和PbO·SiO2

。

硅酸铅不溶于一般溶剂，溶于氢氟酸，用于光学仪器和焊接。（6）氯化铅(PbC12)为白色，其熔点为498℃，沸点为954℃，密度为5.91g/cm3。PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，25℃时为1.07%，100℃时才为3.2%。2.1.1

铅及其主要化合物的性质

3.铅的用途铅是电气工业部门制造蓄电池、汽油添加剂和电缆的原材料。铅具有很高的耐酸、碱性，广泛用于化工设备和冶金工厂电解槽内衬。铅能吸收放射性射线，用作原子能工业和医学中的防护屏。铅合金被广泛用于铅基轴承合金、活字金、焊料等。铅的化合物用于军事工业，颜料、玻璃及橡胶工业部门。2.1.2炼铅的原料

目前用作炼铅的原料包括矿物原料和二次铅料两大类。

矿物原料有硫化矿和氧化矿两种。分布最广的是硫化矿(方铅矿PbS)，属原生矿，也是炼铅的主要矿石，多与辉银矿(Ag2S)、闪锌矿(ZnS)共生。

氧化铅矿主要由白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)组成，属次生矿，它是原生矿受风化作用或含有碳酸盐的地下水的作用而逐渐产生的，常出现在铅矿床的上层，或与硫化矿共存而形成复合矿。2.1.2炼铅的原料中国铅资源分布结构2.1.2炼铅的原料中国铅资源分布结构

2.1.2炼铅的原料2009年全球铅储量分布图表2.1.2炼铅的原料2004～2008年世界主要国家和地区铅精矿产量

(万吨)2004年2005年2006年2007年2008年中国99.7114.2133134154.3澳大利亚64.271.562.158.959.4美国44.543.642.943.442.2秘鲁30.631.931.332.934.5墨西哥11.813.513.513.714.6欧洲23.225.524.728.730.9世界合计313.1342.1352.5361.1388.52.1.2炼铅的原料2004～2008年世界主要国家和地区铅精矿产量

(万吨)2.1.2炼铅的原料

方铅矿白铅矿铅钒矿（PbS）（PbCO3）（PbSO4）2.1.2炼铅的原料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％。(2)杂质铜含量不宜过高，通常要求小于1.5％。(3)锌含量不宜过高，一般要小于5％。(4)砷、锑等杂质含量也有严格的要求，通常要求As+Sb小于1.2％。另外，MgO、Al2O3等杂质会影响鼓风炉渣型，故一般要求MgO<2％，Al2O3<4％。2.1.2炼铅的原料我国铅精矿等级标准品级铅(％)

杂质(％)不大于不小于Cu

Zn

As

MgO

A1203

一级品701.55

0.3

2

4

二级品65l.55O.352

4

三级品601.5

50.424四级品552.O60.524

五级品502.O

7

2

4

六级品452.58

2

4

七级品403.O9

2

42.1.2炼铅的原料

再生铅原料从废旧金属和工业金属废料中提取的金属称为再生金属，或称二次金属。可用来生产再生铅的原料很广泛，如回收的废蓄电池残片及填料，蓄电池厂及炼铅厂所产的铅浮渣，二次金属回收厂和有色金属生产厂所产的含铅炉渣，二次金属回收和贵金属冶炼厂所产含铅的烟尘，湿法冶金所产的浸出铅渣，铅熔炼所产的铅锍，铅消费部门的各种废料等，其中以废蓄电池的回收量最大。2.1.2炼铅的原料

再生铅原料具有物理形态和化学成分变化大的特点，从这类原料中提铅应根据具体的原料对象采取不同的处理方法，总的原则是：同一组别的金属及合金废料因化学成分一致或接近一致，可采取直接重熔、然后精炼的方法。2.1.3铅的生产方法

铅的冶炼方法有火法和湿法两种，目前世界上以火法为主，湿法炼铅尚处于试验研究阶段。火法按冶炼原理不同可分为反应熔炼、沉淀熔炼和焙烧-还原熔炼。

据不完全统计，世界上的矿产铅约75%是采用烧结焙烧一鼓风炉熔炼流程生产的，约l0%是用铅锌密闭鼓风炉生产的，约15％是用直接熔炼的方法生产的。2.1.3铅的生产方法（1）烧结焙烧一鼓风炉还原熔炼该法属传统炼铅工艺。硫化铅精矿经烧结焙烧后得到铅烧结块，在鼓风炉中进行还原熔炼，产出粗铅。烧结焙烧—鼓风炉熔炼法虽然工艺稳定、可靠，对原料适应性强，经济效果尚好。但该工艺的缺点是烧结烟气SO2浓度低，采用常规制酸工艺难以实现SO2的利用，严重地污染了环境。2.1.3铅的生产方法2.1.3铅的生产方法（2）硫化铅精矿直接熔炼硫化铅精矿不经烧结焙烧直接生产出金属的冶炼方法称为直接熔炼。任何一种炼铅方法都是从使硫化铅精矿中的硫被氧化除掉开始的。直接熔炼采用工业氧气或富氧空气，通过闪速熔炼或熔池熔炼的强化