第四章1铅绪论

1看清大“铅”世界第三章铅冶金2目录第1章绪论第2章铅的火法冶炼第3章粗铅精炼第4章二次资源的回收利用

第5章湿法炼铅第6章铅产品的深加工

第7章铅冶金发展动态3第1章绪论1.1铅冶金发展史略1.2铅的用途与消费1.3铅的产量和价格统计1.4铅生产的原料1.5铅元素的性质1.6铅的化合物1.7铅的生产方法与流程1.8铅污染41.1铅冶金发展史略铅（Lead、Plumbum）是人类所用的史前金属之一，炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期（公元前7000～5000年)。但直至公元前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。1621年在美国米索里开始开采和冶炼铅矿，用①柴灰筑炉底的灰窑；其后逐渐改用②膛式炉及反射炉，1730年英国德比郡开创了膛式炉炼铅法；20世纪初，除少部分地区还用膛式炉炼铅外，均改用③烧结机烧结焙烧—鼓风炉还原熔炼法；目前正在向④艾萨炉炉炼铅发展。51.1铅冶金发展史略

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。61.2铅的用途与消费1.2.1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：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）；运输行业用铅作轴承合金：铅基轴承合金Pb66Sb16Sn16Cu2铅、锑、锡、铜；锡和铅是用以改善合金的减摩性能，锑和铜是用以提高合金的强度和硬度。

X射线室的屏蔽材料；化学和冶金工中的防腐、防漏以及溶液贮存设备等；71.2铅的用途与消费1.2.2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。表1-2国外主要铅消费国的消费构成/%81.2铅的用途与消费表1-3近年来我国铅的消费结构91.3铅的产量和价格统计1.3.1铅的生产量世界年产精铅20×104t以上国家共有12个，分别为美国、中国、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。10中国铅供需状况中国铅资源分布结构省份储量占比%省份储量占比%内蒙古290.6721.38江苏17.261.27云南276.3320.32河北16.91.24广东115.568.5陕西13.510.99湖南113.068.32辽宁13.240.97甘肃101.877.49吉林10.340.76青海92.566.81山东7.030.52四川71.975.29贵州5.980.44浙江41.23.03安徽5.550.41江西34.472.54黑龙江5.380.4新疆32.132.36重庆3.940.29河南28.32.08山西1.460.11福建21.071.55海南1.150.08广西19.131.41湖北1.050.08西藏18.471.36总计1359.58100%表1-4：2010年我国铅资源区域结构表（万吨）11全球铅资源分布结构2010年全球铅储量分布图表国家储量（千吨）基础储量（千吨）澳大利亚2300059000中国1200036000美国770019000秘鲁60004000墨西哥47002000波兰35005400印度2600N/A玻利维亚1400N/A瑞典13001000俄罗斯900N/A加拿大7005000爱尔兰500N/A南非3007000其他国家14000N/A世界总量79000170000121.3铅的生产量和价格统计我国铅生产现状

我国有色金属连续多年居世界第一，其中铅：2002年产精炼铅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)，再生铅9.7万t。2005年精炼铅达到238万t，2006年已经达到274万t，2013年达到298万t。全国已建成铅冶炼厂400多家。表1-5我国主要铅冶炼企业铅产量/万t

131.3铅的生产量和价格统计1.3.2铅的价格从2000年年初开始，全球铅精矿供应开始紧张，2001年一些矿山因资源枯竭关闭。近几年，正值我国铅冶炼业建设的又一个高潮期，原料不足已经使国内的一些企业被迫减产或转产。2007年上半年，铅价大幅度上涨。2002-2007年国际、国内铅的价格统计表141.3

铅的生产量和价格统计产品名称规格价格区间单位日期1#铅锭Pb99.9942046-2061美元/吨2016-04-22再生精铅≥pb99.972007-2030美元/吨2016-04-22再生铅pb98.51938-1953美元/吨2016-04-22

在汽车工业良性发展和铅酸蓄电池行业的带动下，国内铅消费在稳步提高，铅价有望维持高位运行。151.4铅生产的原料

在地壳中的平均含量为0.0016%。矿物原料有硫化矿和氧化矿两种。氧化矿主要为白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)氧化矿是次生矿，是原生矿经风化作用和含有碳酸盐的地下水作用而成。铅在氧化矿中的储量比在硫化矿中少得多，对炼铅工业来说，氧化矿意义不大硫化矿主要是方铅矿(PbS)，属原生矿，是当今炼铅的主要原料。其共生矿物为闪锌矿(ZnS)，伴生矿物有辉银矿(Ag2S)、黄铁矿(FeS2)161.4铅生产的原料171.4铅生产的原料铅矿石一般含铅不高，现代开采的铅矿石含铅一般为3-9%，最低含铅在0.4-1.5%范围，照例必须进行选矿富集，得到适合冶炼要求的铅矿。国内一些铅精矿的成分自然界中铅矿呈单一矿床存在的很少，多数是多金属矿，最常见的是铅锌复合矿181.5铅元素的性质

1.5.1铅的物理性质：（1）蓝灰色的金属，新的断口具有灿烂的金属光泽。熔点低(327.5℃)，

沸点1740℃。（2）铅是最软的重金属，莫氏硬度1.5，能用指甲刻划，有良好的展性，能

压成薄片；延性差，不能拉成细丝；（3）铅的密度很大，为11.35g/cm3，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。191.5铅元素的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和+4两种价态，常温下以+2价为主1.5.2铅的化学性质201.5铅元素的性质

(1)常温下铅在干空气中不起化学变化，但在潮湿的和含有CO2

的空气中则氧化生成次氧化铅(Pb2O)薄膜，覆盖在铅的表面，

使铅失去光泽而变成暗灰色，并且慢慢地转变成碱式碳酸盐[3PbCO3·Pb(OH)2]。

在潮湿的空气中:Pb→Pb2O→[3PbCO3·Pb(OH)2]

(2)铅在空气中加热熔化时，最初氧化成Pb2O，表面现虹彩，再升高温度则成

为PbO。继续加热至330～450℃之间PbO则变成Pb2O3；当温度升高至450～470℃时便转变为Pb3O4(2PbO·PbO2铅丹)。在空气加热:Pb→Pb2O→PbO→Pb2O3→Pb3O4

(3)铅易溶于硝酸、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸（H2SiF6）、醋酸及硝酸银中；

难溶于稀盐酸及硫酸，缓溶于沸盐酸及发烟硫酸中。21221.6铅的化合物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。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。例如，在高于1000℃下用铁置换：PbS+Fe=Pb+FeS便可得到金属铅，沉淀熔炼基于这个原理。但是实际上这一反应进行并不彻底，因为熔化后的PbS与FeS结合生成稳定的3FeS·PbS（铅锍）。所以沉淀熔炼反应应为：4PbS＋3Fe＝3Pb＋PbS·3FeS1.6.1.硫化铅（PbS）231.6.1.硫化铅（PbS）PbS能与Na2CO3发生反应。在高温（如1000℃以上）下有碳质还原剂存在，可以产出金属铅。其反应为：

此即碱法炼铅的基本原理。用NaOH代替Na2CO3也可收到同样的效果。2PbS＋2Na2CO3

＋C＝2Pb＋2Na2S＋3CO2

PbS＋Na2CO3

＋C＝Pb＋Na2S＋CO＋CO2

PbS＋Na2CO3

＋CO＝Pb＋Na2S＋2CO2241.6铅的化合物在冶金中，铅的氧化物最重要的是PbO，而Pb2O、Pb2O3和Pb3O4都不稳定，只是冶金过程中的中间产物。(1)PbO是一种强氧化剂，它易使Sn、Bi、Zn、Cu、Te、S、As、Sb、Fe等全

部氧化或部分氧化，所形成的氧化物或造渣或挥发，此种性质被广泛应用

在铅火法精炼中。(2)PbO又是良好的助熔剂，与许多氧化物形成易熔共晶体或化合物等，特别

是PbO过剩时更易熔。此种特性表现在高铅炉渣（如直接炼铅的初渣）的

易熔。(3)

PbO挥发性比较大，熔点886℃，沸点1472℃，至950℃时其蒸汽压已相当

大(240Pa)，是高温冶金过程铅损失和铅污染的重要根源。1.6.2一氧化铅(PbO)251.6铅的化合物1.6.3硅酸铅(xPbO·ySiO2)

从PbO-SiO2相图可见，PbO与SiO2可形成三种化合物4PbO·SiO2，2PbO·SiO2和PbO·SiO2。

与SiO2结合的PbO要比纯的PbO更难于还原。261.6铅的化合物1.6.4碳酸铅(PbCO3)

天然产出的碳酸铅称白铅矿，是氧化铅矿的主要组分。(1)白铅矿加热时很快便按下式离解：PbCO3＝PbO十CO2

(2)硅氟酸和浓碱等溶液能溶解碳酸铅，其反应为：PbCO3+H2SiF6=PbSiF6+H2O+CO2

PbCO3+4NaOH=Na2PbO2+Na2CO3+2H2O

这些性质在湿法提铅中得到应用。

271.6铅的化合物

1.6.5．硫酸铅(PbSO4)

天然的硫酸铅矿物称铅矾。硫酸铅熔点为1170℃，密度为6.34g·cm-3。(1)硫酸铅是比较稳定的化合物，开始分解温度为850℃，激烈分解温度为905℃，分解反应方程式为：PbSO4=PbO＋SO2＋1/2O2(2)在还原性气氛下，硫酸铅则按下列反应变成硫化铅：PbSO4＋4CO=PbS＋4CO2

PbSO4和PbO均能与PbS反应生成金属铅，反应熔炼基于此原理。

281.6铅的化合物1.6.6氯化铅(PbCl2)氯化铅的熔点为498℃，沸点954℃，密度5.91g·cm-3。氯化铅在水中的溶解度极小，100g水中PbCl2的溶解度与温度的关系如下：PbCl2溶解于碱金属和碱土金属的氯化物（如NaCl，CaCl2等）水溶液中，且溶解度随温度升高而增大。如50℃下NaCl饱和溶液中铅的最大溶解度为42g·L-1，当将有CaCl2存在下的NaCl饱和溶液加热至100℃时，铅的溶解度可达100-110g·L-1。291.7铅的生产方法与流程因工艺及成本因素，湿法冶炼目前处于实验阶段，未工业应用。铅的冶炼几乎全是火法。主要直接熔炼法和烧结焙烧-鼓风炉熔炼法。1.7.1直接熔炼法（反应熔炼和沉淀熔炼）

(1)反应熔炼

反应熔炼是利用一部分PbS氧化生成PbO或PbSO4，与未反应的PbS相互反应产出金属铅，主要反应为：2PbO+PbS=3Pb+SO2或PbSO4+PbS=2Pb+2SO2

适合于处理高品位（65~70%以上）的铅精矿

。301.7铅的生产方法与流程

(2)沉淀熔炼

沉淀熔炼是利用与硫亲和力大于铅的金属铁，将硫化铅中的铅置换出来的熔炼方法

4PbS+

3Fe=3Pb+PbS·3FeS由于需要消耗大量铁，作为单独炼铅法已被淘汰。直接熔炼法金属回收率低、产量小、劳动条件恶劣，现在大型炼铅厂已不采用。311.7铅的生产方法与流程烧结焙烧—鼓风炉熔炼法

(Blastfurnace)

是现在最普遍采用的方法，其铅产量约占世界矿产铅总量的60％，其他新的炼铅方法占40%。321.7铅的生产方法与流程现代强化熔炼方法：◆硫化铅精矿氧气底吹直接熔炼法（QSL法）◆硫化铅精矿富氧熔池熔炼◆基夫赛特熔炼法（Kivcet）◆顶吹浸没熔炼法（TBRC）法◆水口山法◆爱萨法◆卡尔多法

由于传统的烧结焙烧-鼓风炉熔炼法投资较低、原料适应性广，今后一段时间内仍