火法冶金-熔炼技术 还原熔炼铅烧结块 铅烧结块的鼓风炉熔炼.ppt

铅烧结块中除含主金属铅和主要杂质金属铁的化合物之外，还含有锌、铜、砷、锑、铋、镉等氧化物，它们在熔炼中的行为分别叙述如下： 1．铜的化合物 烧结块中的铜大部分以Cu2O、Cu2O·SiO2和Cu2S的形态存在Cu2S在还原熔炼过程中不起化学变化而入铅锍；Cu2O则视烧结块的焙烧程度而有不同的化学变化。如果烧结块中残留有足量的硫，则Cu2O将与其他金属硫化物发生反应，例如： Cu2O+FeS====Cu2S+FeO 这便是鼓风炉熔炼的硫化(造锍)过程。 当烧结块残硫很少时，Cu2O按如下反应： Cu2O+CO====2Cu+CO2 被还原为金属铜而进入粗铅中。Cu2O·SiO2在铅鼓风炉还原气氛下，不能完全被还原，未还原的Cu2O·SiO2进入炉渣。 * 2．锌的化合物 锌在烧结块中主要以ZnO及ZnO·FeO状态存在，只有小部分呈ZnS和ZnSO4的状态。ZnSO4在铅鼓风炉还原熔炼过程中发生如下反应： 2ZnSO4＝2ZnO+2SO2+O2 ZnO在熔炼时的有害影响不大，这是因为大部分ZnO能溶解在炉渣中。实践证明，炉渣溶解ZnO的能力随渣中FeO含量的增高和SiO2与CaO含量的降低而增大。因此，当铅精矿中含有相当多的锌时，则需完全焙烧，在配料时，应选用高铁的渣型。 ZnS为炉料中最有害的杂质化合物，在熔炼过程中不起变化而进入炉渣及铅锍。ZnS熔点高，密度又较大(4.7g/cm3)，进入铅锍和炉渣后增加两者的粘度，减少两者的密度差，使渣与铅锍分离困难。 * 3．砷、锑、锡、镉及铋的化合物 铅烧结块中砷以砷酸盐状态存在。在还原熔炼的温度和气氛下，被还原为As2O3和砷，As2O3挥发入烟尘，元素砷一部分溶解于粗铅中，一部分与铁、镍、钴等结合为砷化物并形成黄渣。 Sb锑的化合物在还原熔炼中的行为与砷相似。 锡主要以SnO2形态存在，SnO2在还原熔炼中按下式还原： SnO2+2CO===Sn+2CO2 还原后的Sn进入粗铅，一小部分进入烟尘、炉渣和铅锍。 镉主要以CdO形态存在，在600～700℃下被还原为金属镉。由于镉的沸点低(776℃)，易于挥发，故在熔炼中大部分镉进入烟尘。 铋以Bi2O3存在，在鼓风炉熔炼时被还原为金属铋而进入粗铅中。 * 4．金和银 铅是金、银的捕收剂，熔炼时大部分金、银进入粗铅，只有很少一部分进入铅锍和黄渣中。 * 5．脉石成分 炉料中的SiO2、CaO、MgO和Al2O3等脉石成分，在熔炼中都不被还原，全部与FeO一道形成炉渣。 * SiO2-FeO-CaO三元系炉渣 在有色金属硫化精矿原料中，杂质金属含量较多的是铁。精矿中的硫化铁经氧化脱硫和高价氧化铁还原形成相对稳定的低价铁氧化物－－氧化亚铁(FeO)进入炉渣，成为炉渣的主要组成之一。FeO是一种碱性氧化物，熔点1370℃，它与酸性氧化物－－二氧化硅(SiO2，熔点1713℃)结合形成稳定的铁硅酸盐，如铁橄榄石(2FeO·SiO2)熔点1205℃，因此火法炼铅一般都添加石英石作熔剂，以补充铅精矿原料中SiO2成分的不足。 在铁硅酸盐炉渣中，由于FeO含量高，炉渣密度大，对金属硫化物(如铅锍)的溶解能力大，造成随渣带走的金属损失大。因此，在工业实践中，一般不单独采用氧化亚铁硅酸盐作炉渣，而必须加入CaO，以改善炉渣性能。 氧化钙(CaO)也是硫化精矿中的常见脉石成分，但其含量相对较少。CaO熔点很高，为2570℃，是比FeO碱性更强的碱性氧化物，在成分接近铁橄榄石(其质量百分数为70%FeO、30%SiO2)的炉渣中加入一定量的CaO，可降低炉渣的熔点、密度和炉渣对金属(锍)的溶解能力，可得到熔化温度在1100～1150℃适合于熔炼要求的炉渣。在SiO2-FeO-CaO三元渣系中，熔点最低的炉渣成分位于45%FeO，20%CaO和35%SiO2附近，为1100℃左右。这个组成与铅鼓风炉还原熔炼的炉渣成分大致相同。 粘度是影响炉渣流动性，影响炉渣与金属(锍)分离程度，并关系到冶金过程能否顺利进行的重要性质。酸性炉渣含SiO2高，结构复杂的硅氧复合离子(SixOy2)导致炉渣粘度上升。适当增加碱性氧化物有利于降低炉渣粘度。但碱性氧化物过高时可能生成各种高熔点化合物，使炉渣难熔，炉渣粘度升高。对于SiO2-FeO-CaO炉渣系粘度最小的组成为10%～30%CaO，20%～30%SiO2和40%～60%FeO。这与上述最低熔度的炉渣成分范围大体一致。 由前面分析可知，能符合鼓风炉熔炼要求炉渣的基本渣型是铁钙硅酸盐的熔合体。 * 炼铅原料中的脉石氧化物以及在烧结一还原熔炼过程中炉料发生物理化学变化而生成的铁、锌氧化物是铅鼓风炉炉渣的主要组成。因此，炼铅炉渣的成分包括SiO2、CaO、FeO、ZnO、Al2O3、MgO等，与其他有色金属熔炼的渣型一样，S