例如在铅还原熔炼时.ppt

4还原熔炼铅烧结块 4.1还原熔炼的原料 用还原熔炼方法生产的重金属主要有Pb、Zn、Sn、Sb、Bi等。 其原料可能是氧化矿(如SnO2)，也可能是由硫化矿物焙烧、烧结得到，如方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)、辉锑矿(Sb7 S3)、辉铋矿(Bi7 S3)等。 二次物料，如废杂金属和冶金、化工、金属材料加工等过程中产出的烟灰、残渣等副产物，如废铅蓄电池、湿法冶金的硫酸铅残渣、热镀锌渣、炼钢厂的烟灰等物料都是还原熔炼的原料。 钢铁生产中的生铁冶炼也是典型的还原熔炼。 还原熔炼的目的和要求 (1)最大限度地将烧结块中的铅还原出来获得金属铅，同时将Au、Ag、Bi等贵重金属富集其中。 (2)将Cu还原进入粗铅；若烧结块中含Cu、S都高时，则使Cu呈Cu2S形态进入铅锍(俗称铅冰铜)中，以便下一步回收。 (3)如果炉料中含有Ni、Co时，使其还原进入黄渣(俗称砷冰铜)。 (4)将烧结块中一些易挥发的有价金属化合物(如CdO)富集于烟尘中，便于进一步综合回收。 (5)使脉石成分(SiO2、FeO、CaO、MgO、Al2O3)造渣，Zn也以znO形态入渣，便于回收。 4.1.1铅鼓风炉熔炼的炉料 烧结焙烧得到的铅烧结块中的铅主要以PbO（包括结合态的硅酸铅）和少量的PbS、金属Pb及PbSO4等形态存在，此外还含有伴存的Cu、Zn、Bi等有价金属和贵金属Ag、Au以及一些脉石氧化物。 鼓风炉熔炼原料主要是自熔性烧结块，少量返渣、杂料。 焦炭是熔炼过程的发热剂和还原剂。一般用量为炉料量的9%~13%左右，即为焦率。 4.1.2 烧结块的化学成分和物理性能 （1）化学成分 要求主金属铅含量为40%～50%。造渣成分的含量应符合鼓风炉选定的渣型。烧结块含硫应小于3%，当烧结块含铜1.5%以下，控制烧结块含硫1.5%～2.0%。 某些炼铅厂的铅烧结块化学成分如表3-1。 （2）物理规格 块度为50～120mm，小于50mm的碎块和大于120mm的大块不大于25%；孔隙度不小于50%~60%；烧结块强度一般要求它的转鼓率为28 %～40%，或者从1.5m高处三次自然落至水泥地面或钢板上后，块度小于10mm的重量少于15%～20%。 4.1.3 焦炭质量 焦炭在铅鼓风炉还原熔炼过程中的作用： ①焦炭燃烧放出的热量为吸热化学反应和炉料熔化造渣提供充足的热量，保证熔体过热所必需的温度； ②产生一氧化碳气体，使炉料中的金属氧化物还原成金属。 焦炭质量具体要求见表3-2。 4.1.4辅助物料 鼓风炉熔炼一般不需要添加熔剂，只有在米况不正常时可能加萤石（CaF2)、黄铁矿（FeS2)，主要用作洗炉。后者还作硫化剂使用，在炉料中铅高、硫不足时，使铜进入铅，以提高铜的回收率。此外，为了改善炉况，使熔炼过程比较容易进行，有时也加块度为50～120mm的鼓风炉渣。 当烧结块含硫高时，可添加铁屑，置换残存PbS中的铅，降低铜锍含铅量，以提高铅的回收率。 4.2 铅鼓风炉还原熔炼的基本原理 4.2.1 炉内料层沿不同高度所起的物理化学变化 炉料在炉内形成垂直的料柱，它支承在盛接熔炼液态产物的炉缸上，一部分压在炉子的水套壁上。气流给予炉料以动压力，故料柱大部分重量为相对气流所平衡。由于燃料燃烧和液态粗铅、炉渣等产物的生成，在料柱下形成空洞，所以料柱逐渐下移，经风口送入鼓风炉的空气与焦炭发生剧烈反应，生成的高温炉气不断向上运动，穿过和冲洗下降的炉料，这时炉料中的组分与炉气之间不断发生化学反应过程和热交换过程，生成粗铅、炉渣、锍等流体产物和炉气。炉料在还原熔炼过程中由上而下移动时，将发生一系列物理及化学变化，影响因素是炉气成分和温度。因为沿炉内高度的不同，炉气成分和温度也各异，故大致可沿炉高将炉子分为六个区域，如图3-1所示。 1、炉料预热区（100－140℃），在此区，物料被预热，带入的水分被蒸发。水分蒸发是吸热过程，故炉顶料面温度较低，降低了铅的挥发损失。继而化学结晶水开始被分解蒸发，易还原的氧化物如Bi2O3及游离的PbO开始被还原。 2、上还原区（400－700℃），物料本身所有的结晶水被分解蒸发，各种金属的炭酸盐及硫酸盐开始离解，易于还原的金属氧化物（如PbO、CdO、CuO、Cu2O等）还原金属，高价氧化物开始被还原成低价氧化物（如Fe2O3→Fe3O4→FeO等），PbS、氧化铅及硫酸铅开始相互反应而形成铅及SO2，生成的铅象雨滴似地冲洗在炉料上，并从中富集金和银。 3、下还原区（700－900℃），所有在上述区域中开始的反应，在此区将更为强烈的进行。各种碳酸盐的离解作用在此大致完成，各种硫酸盐（如BaSO4、PbSO4、CaSO4等）的离解反应以及硫化物的沉淀反应均分别进行；固体碳的还原作用加强，CO的还原作用更为激烈，因而还原