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火法炼铅

2019-03-05   
    在我国已工业使用的办法有三种:①铅精矿烧结焙烧一鼓风炉复原熔炼;②铅锌混合精矿烧结焙烧一密闭鼓风炉复原熔炼;③QSL法。办法①工艺老练、操作简略、出产才能大、对质料适应性强、铅收回率高;缺陷是能耗高、对环境有污染。办法②能够熔炼混合精矿一起产出金属铅和锌,出产才能大;不足之处也是能耗高、有污染。办法③不需要繁琐的烧结焙烧作业,流程简化;粉尘污染少,烟气SO2浓度高有利于制硫酸,能充分利用质料的反响热,不必优质焦炭,出产费用低;此法冶金操控要求严厉、产品铅的收回率较低。此外,我国开发了水口山炼铅法,该法流程简略、熔炼强度大、烟气SO2浓度高(>10%SO2)、燃料率低、环保效果好。    火法炼铅一般包含质料预备(配料、制粒、烧结焙烧)、复原熔炼制取粗铅和粗铅精粹三大工序。烟气制酸、烟尘归纳收回以及从阳极泥收回金银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。    (一)烧结焙烧一鼓风炉复原熔炼    准则流程见图1。
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    铅精烧结焙烧有两个意图:一是将质猜中的硫氧化除掉,并以SO2方式送去制硫酸;二是使部分伴生金属氧化并与SiO2等脉石成分生成MeO.SiO2低熔点液相,使细粉状铅精矿粘结成多孔硬块,以利复原熔炼。    (1)备料  进入烧结工序的物料包含铅精矿、石英熔剂、烧结返料,三者的配比为30:10:60。铅精矿一般含有(%):Pb 50-60、Zn 4-6、Cu 0.2、S15-25、Fe 14、SiO2 1-2。此外,还伴生有Ag、Bi、Cd、In等有价金属。配好的物料,通过混合和制粒,用布料机均匀地平铺在烧结机上进行烧结焙烧。    (2)烧结  现代烧结作业均选用带式烧结机,面积为60-70m3。作业时,铺满炉料的烧结机在传动机械带动下向前移动,通过焚烧装置处炉料被火焰点着,并在强制通过料层吸入(或鼓出)的很多窑中氧的效果下,料层温度敏捷上升到1073-1173K,炉猜中发作了一系列的烧结反响。    炉猜中首要铅矿藏PbS与O2反响生成PbO和SO2:                          3PbS+5O2====2PbO+PbSO4+2SO2                          3PbSO4+PbS====4PbO+4SO2    还有少数金属铅生成:                              PbS+PbSO4====2Pb+2SO2    在炉猜中含量较高的黄铁矿(FeS2)发作分化并进一步氧化成FeO, Fe2O3和SO2,进而与SiO2, PbO化合,生成为硅酸盐(2FeO.SiO2、xPbO.SiO2)和亚铁酸盐(xPbO.yFe2O3)。以上盐类在焙烧作业温度下均呈液相,粉状炉料在此液相效果下,构成坚固多孔大块。这些低熔点盐是烧结进程的粘结剂。烧结料通过破碎筛分,筛至50-150mm块料送鼓风炉熔炼,筛下粉料返配料,含SO2烟气送去制酸。    影响烧结焙烧效果的要素有:①炉料配比与化学成分;②炉料水分;③炉料粒度;④料层厚度;⑤焚烧温度;⑥小车运转速度;⑦吸风风量与鼓风压力、风量;⑧烟气SO2浓度等。    烧结焙烧典型技能经济指标为:料层厚度250-300 mm,床才能25-30 t/(m2·d),台车速度0.8-1.0 m/min,烧结块含硫1.5%-2%,混合料含硫6%,含水5%-6%,制品块率 27%-30%,脱硫率88.5%,焚烧温度800-1000℃,烟气SO2浓度3%-4.5%,鼓风压力2.5-4.5 kPa,强度18-23m3 /(m2·min),烧结温度1000℃,时刻16-20 min,笔直烧结速度12-15 mm/min.[next]    (二)烧结块鼓风炉复原熔炼    铅鼓风炉复原熔炼的意图是使铅烧结块中的含铅化合物复原成金属铅,并将金银等贵金属富集在铅中,使铁氧化物从高价变贱价,再与其他脉石成分造渣而与铅别离。    参加鼓风炉中炭质燃料的焚烧,既为冶金反响供给必要的热量,又在炉内构成复原气体,复原氧化铅:                                      C+O2====CO2                                    CO2+C====2CO                                  PbO+CO====Pb+CO2    烧结块中的2PbO·SiO2,在有较强碱性氧化物FeO、CaO存在时,可发作置换反响放出PbO,进一步复原为金属铅:                  2PbO·SiO2+2FeO+2CO====2Pb+2FeO·SiO2+2CO2                  2PbO·SiO2+2CaO+2CO====2Pb+2CaO·SiO2+2CO2    烧结熟猜中的三氧化二铁发作以下复原和造渣反响:                              3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2                              Fe3O4+CO====3FeO+CO2                              2FeO+SiO2====2FeO·SiO2    烧结块中的其他氧化物,如Al2O3、CaO, MgO也都进入炉渣。PbSO4有部分与CO反响生成PbS和CO2,部分受热分化为PbO和SO2。含铜、硫高时,可生成梳相,镍、钻砷化物高时,还可构成黄渣。铅是金和银的优秀捕集剂,熔炼时烧结块中的金银大部分富集于粗铅中,少数散布在锍和黄渣内。    1.熔炼设备    主体设备为鼓风炉,辅佐设备有电热前床、烟化炉以及收尘器等。小型炼铅厂均选用圆形断面鼓风炉,而大型工厂多选用出产才能大、热效率高的矩形断面水套式鼓风炉。炉体为竖井式,由炉基、炉缸、水套炉身和炉顶四部分组成。无炉缸鼓风炉则设电热前床,以完结粗铅与炉渣的有用别离。[next]    2.工艺操作    按规则配料份额,用加料车顺次分批地将焦炭、熔剂、返料和烧结块自鼓风炉顶加料口分层均匀参加炉内。经炉身两边水套上的风口鼓入焦炭焚烧和熔炼反响有必要的空气或富氧空气。熔炼进程发作的烟气自炉顶排出,通过烟道、收尘净化后排放;熔体产品在炉缸内弄清,别离出粗铅和炉渣,定时或接连分别从渣口和虹吸口排出,无炉缸鼓风炉,则通过咽喉口接连将熔体排入前床,在通电加热下,进行粗铅与炉渣的别离。为收回炉渣中的锌,一般还要对熔炼渣进行烟化处理,所用烟化炉为一箱形卧式炉,侧壁设有风口。烟化炉渣时将熔渣放入炉内,经风口向熔渣鼓入空气和粉煤,将渣中的锌复原并蒸腾出去,锌蒸气在烟道中再次氧化,通过收尘器捕收下去,得到产品氧化锌。烟化炉中收回的粗铅送精粹处理。鼓风炉复原熔炼的首要技能经济指标是:风口区面积8-10m2;焦率9%-11%;炉渣含铅2%-2.5%;铅收回率95%-96%;烟化炉弃渣含铅小于0.7%。    (三)QSL法    即氧气底吹直接炼铅法。该法是在P. E. Queneau和R. Schuhman JR已创造的接连炼铜QS法基础上,又与德国Lurgi公司进一步开宣布的一种炼铅新工艺。工艺流程见图2。
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    QSL反响炉呈卧式圆筒形,内衬铬镁砖,熔池用隔墙分为氧化熔炼段和复原弄清段两部分。氧化段上方设有加料口,底部设氧气喷,放铅口,端墙开有排烟口;复原段炉底有粉煤空气喷,端墙有放渣口。硫化铅精矿与其他炉料混合制粒后,经加料机参加炉内,在炉温1223-1323K和鼓入氧气效果下,发作熔炼反响:

    在鼓入氧气搅动下熔池呈欢腾状况,落入氧化段熔池的炉料敏捷熔入高温熔体中,此刻发作的氧化和造渣反响是在气一固一液三相间完结的,发作出氧化铅高的渣、粗铅和含SO2烟气。高铅渣通过隔墙流向复原段,在此被喷入粉煤复原,复原产出的铅逆流过隔墙会聚于氧化段,经放铅口放出。复原后的低铅渣经端墙渣口接连排出。冶炼烟气通过余热锅炉收回余热,除尘器除尘净化后送去制硫酸。    工业用QSL炉长30m,氧化段长10m,直径3.5 m,复原段长20m,直径3m。氧化段产初渣含铅高达35%,复原后弃渣含铅2.5%-5%。产品粗铅档次99.2%左右。