重金属还原熔炼.ppt

氧化锌还原反应的热力学当Ptot＝105Pa时，便可以求出不同温度下的PZn、PCO、PCO2。不同温度下锌的饱和蒸气压强PΘZn可按下式计算：在实际生产中，起还原作用的主要还原剂是CO：ZnO(固)+CO＝Zn(气)十CO2(2-1)ΔGΘ=178020-111.67T设PZn＝PCO2，Ptot＝PCO+PCO2+PZn，则平衡常数为：表2-8反应式(2-1)在不同温度下的各平衡分压值(见教材P43)项目973K1173K1373K1573KPCO2=PZn/MP0.001660.011450.03270.0460PCO/MP0.096680.07710.03440.0077PΘZn/MP0.00470.0590.3411.2361概述鼓风炉炼铅铅鼓风炉炉料组成铅鼓风炉内的金属氧化还原反应铅鼓风炉熔炼产物炼铅鼓风炉的结构及其生产工艺鼓风炉炼锌铅氧化锌还原反应的热力学鼓风炉炼锌炉内主要反应分析锌蒸气的冷凝鼓风炉炼锌的生产实践第二章重金属还原熔炼2.1概述Pb、Zn、Sn、Sb、Bi等重金属的还原熔炼是以氧化矿或硫化矿的焙烧矿为原料，以碳质远原剂兼作燃料，在高温炉内进行熔融和还原冶炼，呈液态(或气态冷凝后)产出金属，同时使脉石和杂质形成炉渣被分离出去。几种重金属还原熔炼的主要特征，有如下共同之处：(1)还原熔炼都是采用固体碳质还原剂，而实质上是在高温条件下起还原作用的是气体还原剂CO。因此，高温下的C-O系气相平衡成分(PCO2/PCO)和各种金属(包括杂质金属)氧化物本身的稳定性是讨论MO还原的热力学基础。(2)还原熔炼原料中的金属成分，有的是游离的MO，有的是以复杂化合物(主要是硅酸盐)形态存在。在高温熔融状态下，熔渣中也会溶解尚未被还原的金属氧化物，而被还原出来的杂质金属也可能进入主金属产品中，甚至形成合金。因此，还原温度、气氛和组分活度对金属回收率和纯度都有显著的影响，从而使MO的还原变得复杂化。还原熔炼获得的金属大多呈液态产出，对于低沸点的锌，由于蒸气压大而以气体状态得到金属。在工业生产上，要使还原反应进行完全，应当尽可能提高锌的蒸气压，然后将产生的锌蒸气随炉气一道排出还原体系之外，并选择合适的冷凝温度和冷凝方法高效率地冷凝成液态锌。因此，影响还原反应的热力学因素还制约着锌蒸气冷凝过程。01鼓风炉熔炼主要用焦炭作燃料来得到高温，并兼作还原剂以造成适度的还原气氛。还原熔炼在保证主金属氧化物充分还原所需的气氛条件下，同时应尽可能地节省燃料消耗。022.1概述2.2鼓风炉炼铅铅鼓风炉炉料组成炼铅鼓风炉处理的物料主要是自熔烧结块，还原熔炼所需的熔剂是在配备烧结炉料时加好的，鼓风炉一般不再加熔剂和其他炉料，只有在烧结块残硫高、熔炼炉渣渣型改变以及炉况不正常时可能添加铁屑、返渣、萤石和其地含铅返料。加入鼓风炉的燃料通常为焦炭，其数量为上述炉料的9％~14％。焦炭是燃料，也是还原剂。铅烧结块的一般化学成分(%)：Pb40~45，Zn3~10，Cu0.5~2，S0.8~2.5，SiO28~13，Fe7~14，CaO3~12。其中铅主要是以PbO(包括结合型的硅酸铅和铁酸铅)和少量的PbS、金属Pb及PbSO4形态存在。烧结块含硫率视块中Cu、Zn含量而定。铅精矿含锌高时，烧结焙烧应进行死烧，彻底脱硫；着含铜高于1.5%时，则应留少量的硫；若含铜、锌都高时，首先应进行死烧，在鼓风炉熔炼时，则加入少量黄铁矿使铜硫化而造锍。FeO、SiO2、CaO、MgO、Al2O3等成分的含量应符合选定的渣型。鼓风炉还原熔炼以焦炭作还原剂时，固体C还原氧化物的固—固或固—液反应，与用CO还原的气—固或气—液反应相比，前者反应速度缓馒，因为固体C被反应产物所隔开,相互接触更为有限；在高温下，CO比CO2更稳定，在CO+CO2的混合气体中占有优势，随着温度升高这种优势更如增长，只要有固体C存在就可以提供大量的CO作为还原剂。＜327℃：PbO(固)+CO=Pb(固)+CO2+63625J＞883℃：PbO(液)+CO=Pb(液)+CO2+67895J从氧化铅还原的热力学考察，由于炉内上下区域温度的差别有下述三种情况：327~883℃：PbO(固)+CO=Pb(液)+CO2+58183J上述三式均为放热反应，其反应的平衡常数方程式如下：铅鼓风炉内的金属氧化还原反应铅鼓风