铅火参考资料法冶炼工终稿Word文档格式.docx
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第五节质量管理体系的建立与实施
第六章相关法律法规知识与职业道德
第一节劳动法知识
第二节安全生产法知识
第三节环境保护法知识
第四节职业道德
第二篇操作技能
■■■初级工
第一章铅鼓风炉的开炉
第一节烘炉
第二节铅鼓风炉熔炼的试生产
第二章火法冶炼
第一节进料
第二节原材料的取样及其质量要求
第三节进料条件
第四节进料作业
第五节鼓风炉供风
第三章冶炼
第一节生产理论技术
第二节工艺控制与技术指标
第三节铅鼓风炉还原熔炼的基本原理
第四节铅鼓风炉熔炼产物
第五节铅锍和黄渣
第六节炉气（含烟尘）
第七节连续排放
第八节风口与水冷系统
第九节电热前床
第十节富氧熔炼与热风处理
第四章炼铅鼓风炉常见故障处理
第一节炉顶故障及其处理方法
第二节风口故障及其处理方法
第三节连续排放故障及处理方法
第四节虹吸故障
第五章反射炉炼铅
第二节冶炼
第六章设备维护与保养
第一节设备点检制度
第二节设备维护与保养
■■■中级工
第一章概述
第一节铅鼓风炉炉渣各主要成分的性质
第二节铅炉渣渣型的选择
第三节降低渣含铅的主要措施
第二章停炉检修
第一节炉体拆除注意事项
第二节炉窑设施检修规程
第三章设备维护与保养
第一节设备点检
第四章常见设备故障的判断与处理
第一节设备故障判断知识
第二节故障处理程序
■■■高级工
第一章停炉检修
第二章设备维修与保养
第二节提出设备整改建议
第三节设备的维护保养
第三章常见故障的判断与处理
■■■技师
第一节冶金炉窑检修质量标准
第二节电热前床检修质量标准
第二章生产管理
第一节生产过程管理
第二节生产过程管理方法的改进
■■■高级技师
第一章生产管理
第二章生产过程管理制度审核
第一节管理制度审核的依据
第二节生产过程管理制度审核
第三章技术管理
第一节科技文献检索
第二节电子表格应用
第三节技术总结撰写
第四章工艺改进及创新
第一节工艺改进
第二节现代炼铅工艺
第一章重有色金属基础知识
重有色金属一般包括铜、镍、钴、锌、镉、铅、铋、锡、锑、汞等十种金属，它们的冶炼提取既有许多特性也有许多共性。
目前，全世界重有色金属生产从产量来说，铜、锌和铅分别占据第三、四、五位，其他金属如镍、锡、锑、钴、镉、铋以及汞的产量也占有相当的地位。
这十种金属的矿床大多是多金属共生矿。
除锡的矿物外，其他金属主要以硫化矿的形态存在。
在这些矿物中都含有主金属以外的其他有价金属，如铜镍硫化矿物中就含有钴、铂族贵金属及硫，而钴又多以伴生金属存在，在主金属生产过程中钴富集在副产品里，所以从重有色金属矿物原料中综合回收有价金属及硫是具有重要意义的。
本章将重点阐述铜、锌、铅的基础知识、化合物性质、用途、产销以及它们的矿物、矿石、精矿的组成和生产方法。
第一节金属铅的性质
1．铅的物理性质
金属铅结晶属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为硬度小、比重大、熔点低、沸点高、展性好、延性差、对电与热的传导性差、高温下容易挥发、在液态下流动性大等。
其主要物理性质有：
原子量207.21，比重（20℃）11.3437克／cm3，熔点327.43℃，沸点1525℃，比电阻（20℃～40℃）20.648微欧姆／cm2，导热系数（100℃）0.081卡／厘米·
度·
秒，硬度（莫氏）1.5，熔化潜热6.26卡／克，汽化潜热201卡／克，表面张力（327.5℃）444达因／厘米，黏度（340℃）0.0l89泊。
铅的蒸气压与温度的关系如下：
温度（℃）62071082096011301290136014151525
蒸气压（mmHg）10_310_210_1l.01050100289760
可见在高温下铅的挥发程度很大，所以在火法炼铅过程中容易导致铅的挥发损失和环境污染，炼铅厂必须设置完善的收尘设备。
2．铅的化学性质
铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水中，不发生任何化学变化，但在潮湿和含有CO2的空气中，则失去光泽变成暗灰色，其表面被PbO薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅3PbC03·
Pb（OH）2。
铅在空气中加热熔化时，最初氧化成Pb2O，温度升高时则氧化为Pb0，继续加热到330℃～450℃时Pb0被氧化为Pb203，在450℃～470℃的温度范围内，则形成Pb3O4（即2Pb0·
Pb02铅丹）。
无论是Pb203或Pb3O4，在高温下都会离解生成PbO，因此Pb0是高温下唯一稳定的氧化物。
C02对铅的作用不大，浸没在水中（无空气）的铅很少被腐蚀。
铅易溶于HN03、HBF4、H2SiF6、CH2COOH及AgN03等；
盐酸与硫酸仅在常温下与铅的表面起作用而形成几乎是不溶解的PbCl2和PbSO4的表面膜。
铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物，可吸收放射性线，故具有抵抗放射性物质透过的性能。
第二节金属铅的化合物性质
1．硫化铅
硫化铅（PbS）在自然界以方铅矿的形态存在，色黑（结晶状态呈灰色），具有金属光泽。
PbS含Pb86.6％，比重7.4～7.6，熔点1135℃，熔化后流动性很大，可透过黏土质材料而不起侵蚀作用，易渗入砖缝。
PbS在600℃时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系如下：
温度（℃）85292897510741108116012211281
蒸气压（mmHg）121060100200400760
PbS的离解压很小，l000℃时仅为0.126毫米汞柱。
但PbS可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于1000℃时，铁可置换PbS中的铅（PbS+Fe=FeS+Pb）。
这就是炼铅常见的“沉淀反应”。
PbS可与FeS、Cu2S等金属硫化物形成铅锍.CaO、BaO对PbS可起分解作用：
4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+CaSO4
在还原气氛下，发生下列反应：
2PbS+CaO+C（CO）=Pb+PbS·
CaS+CO（CO2）
当炉料中存在大量CaS时，会降低铅的回收率，因为CaS将与PbS形成稳定的CaS·
PbS。
在铅的熔点附近，PbS不溶于铅中，随着温度的升高，PbS在铅中的溶解度增加。
l040℃时PbS与Pb的熔合体分为两层，上层含PbS89.5％，Pbl0.5％；
下层含PbSl9.4％，Pb80.6％。
当冷却时PbS以纯净的结晶从Pb-PbS熔合体中析出，这是鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一。
PbS溶解于HNO3及FeCl3的水溶液中，所以HNO3和FeCl3均可用来作为方铅矿的浸出剂。
PbS几乎不与C和C0发生作用。
PbS在空气中加热时生成PbO和PbSO4，其开始氧化温度为360℃～380℃。
2．氧化铅
氧化铅（PbO）又名“密陀僧”，熔点886℃，沸点1472℃。
它有两种同素异形体：
正方晶系的红密陀僧和斜方晶系的黄密陀僧。
熔化的密陀僧急冷时呈黄色，缓冷时呈红色，前者在高温下稳定，二者的相变点为450℃～500℃。
PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下
温度（℃）94310391085122212651330
蒸气压（mmHg）151060100200
PbO是强氧化剂，能氧化Te、S、As、Sb、Bi和Zn等。
PbO是两性氧化物，既可与SiO2、Fe2O3结合成硅酸盐或铁酸盐，也可与CaO、MgO等形成铅酸盐，还可与Al2O3结合成铝酸盐。
PbO对硅砖和黏土砖的侵蚀作用很强烈。
所有的铅酸盐都不稳定，在高温下离解并放出氧气。
PbO是良好的助熔剂，它可与许多金属氧化物形成易熔的共晶或化合物。
在PbO过剩情况下，难熔的金属氧化物即使不形成化合物也会变成易熔物。
此种作用在冶炼过程中具有重要意义。
PbO属于难离解的稳定化合物，但容易被C和CO所还原。
3．硫酸铅
硫酸铅（PbSO4）的密度为6.34克／厘米3，熔点为ll70℃。
PbSO4是比较稳定的化合物，根据PbSO4的热谱实验得知，PbSO4开始分解温度为850℃，而激烈分解温度为905℃。
PbS、ZnS和Cu2S等的存在可促进PbSO4的分解，即可以使其的开始分解温度降低。
例如PbSO4+PbS系中反应开始温度为630℃。
PbSO4和PbO均能与PbS发生相互反应生成金属铅。
4．氯化铅
氯化铅（PbCl2）无色泽，其熔点为498℃，沸点为954℃，比重为5.91。
PbCl2在水溶液中的溶解度甚小，25℃时为l.07％，l00℃时仅为3.2％。
但PbCl2溶解于碱金属和碱土金属的氯化物（如NaCl和CaCl2等）水溶液中。
PbCl2在NaCl水溶液中的溶解度随温度和NaCl浓度的提高而增大，当有CaCl2存在时，其溶解度更大。
例如，在50℃下NaCl饱和溶液中铅的最大溶解度为42克／升；
当有CaCl2存在的NaCl饱和溶液加热至100℃时，铅的溶解度可达100克／升～ll0克／升。
第三节金属铅的用途及产销
铅能与锑、锡、铋等金属组成各种合金，如印刷合金、易熔合金等。
最常用的合金元素是锑，可与铅组成一系列用途广泛的硬铅。
铅的耐腐性特别好，在化学工业上常制成板、皮、管等材料，广泛用于各种设备的防腐衬里及防护材料。
铅的化合物（如铅白、密陀僧等）常作为颜料用于油漆、玻璃、陶瓷、橡胶等工业。
大量的铅以四乙铅形态加入汽油，作为内燃机燃料的抗爆剂。
现代铅的世界年产量相当于锌的80％左右。
由于铅、锌共生关系，主要产锌国家大都也是主要产铅国家。
第四节金属铅的矿物、矿石及精矿组成和分类
1．铅的矿物
在自然界中分布最广、开采最多的是硫化铅矿，其主要组成为方铅矿（PbS），属原生矿，主要共生矿物为闪锌矿（ZnS），故常合称为铅锌矿，主要伴生矿物为辉银矿（Ag2S），含银高时称为银铅矿，此外还常伴生有黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、硫砷铁矿（FeAsS）、辉铋矿（Bi2S3）和其他硫化矿物。
铅矿或铅锌矿的脉石大都为石英、方解石、重晶石等.
2．铅的矿石
氧化铅矿主要由白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）组成，属次生矿，常出现在原生矿的上层，或与硫化矿共存而形成硫化氧化复合矿。
铅矿或铅锌矿除含有Cu、As、Sb、Bi、Cd和金银外，有些还含有少量In、Ti、Ge、Te等稀散金属。
我国的辽宁、吉林和湖南等省的铅矿都是含有多金属的铅锌矿床。
云南、青海等省蕴藏有很多铅锌氧化矿。
广东某铅锌矿既含有硫化矿物又含有氧化矿物，属于复合矿。
3．铅的精矿
现代开采的铅矿石的含Pb量变动在0.4％～l.5％范围。
这种低品位原矿石不能直接冶炼，必须预先经过选矿对铅、锌和铜等加以分离和富集，以获得含30％—75％Pb的铅精矿。
几例具体成分如表1—1所示。
表1—1铅精矿成分（%）
Pb
Zn
Cu
S
Fe
SiO2
CaO
Ag（9/T）
Au（9/T）
一厂
62.5
8.5
1.0
15.5
4.0
4.6
-
国
二厂
57.5
6.7
0.2
13.5
5.2
0.6
3.4
内
三厂
38.0
6.2
0.04
27.7
18.7
3.7
0.5
赫尔菇兰厂（美国）
66～73
0.6～2.0
0.2～1.3
15～16
2.5～4.0
34～68
1.2～1.6
特雷尔厂（加）
64.0
8.0
18.2
6.5
12～13
0.1～1.0
外
皮里港厂（澳）
74.5
0.7
15.2
2.0
1.3
1000～5000
0.4
第五节金属铅的冶炼方法
现代铅的生产几乎全为火法，湿法冶金到目前为止仍处于实验研究阶段。
火法炼铅按冶炼原理可分为三大类：
（1）焙烧一还原熔炼：
最普遍采用的是烧结焙烧一鼓风炉熔炼，其中包括铅锌密闭鼓风炉法及电炉熔炼法。
（2）反应熔炼：
此法是先将一部分PbS氧化成PbO和PbSO4，然后使之与未反应的PbS发生相互作用而生成金属铅。
其反应为：
PbS+2PbO=3Pb+SO2
PbS+PbSO4=2Pb+SO2
所用设备有膛式炉、反射炉、电炉和短窑等。
（3）沉淀熔炼：
此法是用铁作为沉淀（还原）剂，在一定温度下与PbS发生沉淀反应为：
PbS+Fe=Pb+FeS
所用设备有坩埚和电炉。
据统计，目前烧结焙烧一鼓风炉熔炼法生产的铅占85％～90％，只宜处理富铅精矿的简单直接炼铅法（膛式炉、电炉、短窑等反应熔炼法），到20世纪70年代初已从过去的l0％～l6％下降到2％左右，而铅锌密闭鼓风炉则上升至8％～l0％。
第二章重有色金属火法冶金原理基础知识
1．概述
炉渣，熔化后称为熔渣，是火法冶炼的一种产物，其组成主要来自矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分。
由于火法冶金的原料和冶炼方法种类繁多，因而炉渣的类型很多，成分复杂。
但总的来说，炉渣是各种氧化物的熔体，这些氧化物在不同的组成和温度条件下可以形成化合物、固熔体、溶液以及共晶体等。
在有色冶金中，炉渣的产出量较大，一般来说按重量计是金属或锍量的3～5倍。
因而冶炼过程的技术经济指标在很大程度上与炉渣有关。
炉渣起着以下作用：
（1）炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍等分离。
（2）熔渣是一种介质，其中进行着许多极为重要的冶金反应。
（3）在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降分离的完全程度对金属在炉渣中的机械夹杂损失起着决定性的作用。
（4）对某些炉型来说，炉内可能达到的最高温度决定于炉渣的熔化温度。
（5）在金属或合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的组分相互进行反应，从而通过炉渣对杂质的脱除和浓度加以控制。
（6）在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是一种中间产物。
（7）在用矿热电炉冶炼时，炉渣以及电炉周围的气膜起着电阻作用，并可用调节电极插入渣中深度的方法来调节电炉的功率。
（8）在金属硫化矿烧结焙烧过程中，熔渣是一种结合剂，能吸收细粒炉料，黏结起来形成结块。
（9）炉渣能带走大量热量，从而增加燃料的消耗。
（10）炉渣对炉衬的化学侵蚀及机械冲刷会缩短炉的使用寿命。
要使炉渣起到上述作用，就必须根据各种有色金属冶炼过程的特点，合理地选择炉渣成分，使之具有适合要求的物理化学性质。
2．炉渣的组成
冶金炉渣是极为复杂的体系，常由五、六种或更多的氧化物组成，并含有如硫化物等其他化合物。
炉渣中含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量可达80％以上。
对大多数炉渣来说这三种氧化物是FeO、CaO、SiO2，对某些炉渣则是CaO、Al2O3、SiO2。
组成炉渣的各种氧化物可分为三类
（1）碱性氧化物：
CaO、FeO、MnO、MgO等，这类氧化物能提供氧离子O2-。
（2）酸性氧化物：
SiO2、P2O5等，这类氧化物能吸收氧离子而形成络合阴离子。
（3）两性氧化物：
Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性，而在碱性氧化物过剩时则又会吸收氧离子形成络合阴离子而呈酸性。
对于冶金炉渣的酸碱性，习惯上常用硅酸度表示，其计算方法为：
硅酸度=酸性氧化物中氧的重量之和/碱性氧化物中氧的重量之和
3．炉渣的物理化学性质
炉渣的物理化学性质直接关系到冶炼过程的顺利进行及能耗和金属回收率等技术经济指标。
（1）炉渣的黏度
黏度是炉渣的重要性质，关系到冶炼过程能否顺利进行，也关系到金属或锍能否充分地通过渣层沉降分离。
冶炼过程要求炉渣具有小而适当的黏度。
决定黏度大小的炉渣成分是其中酸性氧化物和碱性氧化物的含量。
在同样的过热温度下，酸性渣（硅酸度大于1）的黏度比碱性渣（硅酸度小于1）的黏度高。
无论是碱性渣或酸性渣，当过热温度提高时，黏度都是下降的。
（2）炉渣的比重
炉渣的比重大小影响到金属或锍与炉渣的澄清分离效果。
组成炉渣各氧化物单独存在时固体的比重如下：
氧化物SiO2CaOFeO
比重2.62.335
液态炉渣的比重比固态炉渣的比重约低0.4～0.5（克·
厘米-3）。
（3）炉渣的表面性质
冶炼过程中耐火材料的腐蚀、金属或锍的汇集、金属或锍与炉渣的分离以及多相反应界面上进行的反应等，皆受到炉渣和金属或锍表面性质的影响。
对熔炼过程有直接意义的表面性质是熔渣与熔融冰铜间的界面张力。
界面张力与其他性质一样，也是随熔渣的成分和温度而变化。
温度升高有利于提高渣锍间的界面张力。
第二节化合物的离解一生成反应
有色冶金物料中含有各种化合物，如氧化物、碳酸盐、硫化物、氯化物等。
各种化合物在受热时分解为元素（或更简单的化合物）和一种气体的反应就是化合物的离解反应，而其逆反应则是化合物的生成反应，这类反应统称为离解一生成反应。
常见的离解一生成反应类型为：
氧化物4Cu+O2=2Cu2O
4Fe3O4+O2=6Fe2O3
碳酸盐CaO+CO2=CaCO3
硫化物2Fe+S=2FeS
氯化物Ti+2C12=TiCl4
还原剂化合物2C+O2=2CO
2CO+O2=2CO2
对于绝大多数的离解一生成反应可以用以下通式表示：
A（S）+B（g）=AB（S）
反应的标准自由焓变化
PB为反应平衡时气相B的分压，称为化合物AB的离解压。
2．氧化物的离解和金属的氧化
（1）离解压PO2
对氧化物的离解一生成反应，可用下述通式表示：
2MeO（s,e）=2Me（s,e）+O2
PO2仅取决于温度，与其他因素无关。
PO2为反应处于平衡时气相O2的平衡压，称为氧化物的离解压。
PO2与温度T的关系式为：
（2）铁氧化物的离解一生成反应
当O2含量很小时，Fe可溶解少量O2形成固熔体，随着温度升高，固熔体含O2逐渐增多。
当O2含量增加到22—28％时，应出现FeO，但实际上并不存在此化合物，存在的是Fe一O固熔体浮氏体。
浮氏体在570℃以下不存在，570℃时浮氏体将离解为α—Fe固熔体和Fe3O4。
当O2含量增加到27．64％时，存在化合物Fe3O4，Fe3O4是稳定化合物，在1597℃时熔化为液体。
当温度超过1100℃后Fe3O4可溶解O2而形成固熔体，其中含O2量在1452℃时最大。
当O2含量增加到30.06％时，存在化合物Fe2O3，Fe2O3是不稳定化合物，在1452℃时分解为Fe3O4固溶体和O2。
由以上分析可看出，Fe氧化为Fe3O4或由Fe2O3离解为Fe的过程都是逐步进行的，在570℃以上为Fe＝FeO＝Fe3O4＝Fe2O3，在570℃以下为Fe＝Fe3O4＝Fe2O3。
当温度高于570℃时：
当温度低于570℃时：
在室温下Fe2O3是稳定的，金属铁将逐渐氧化为Fe2O3。
与铁氧化物一样逐级离解的氧化物还有：
MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn
CuO→CuO2→Cu
TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti
MoO3→Mo2O5→MoO2→Mo
3．碳酸盐的离解
碳酸盐是冶金工业中常用的原材料。
作为冶炼原料的有菱镁矿（MgCO3）、菱铁矿（FeCO3）、菱锌矿（ZnCCO3）等，作为熔剂使用的有石灰石（CaCCO3）、白云母[（Ca，Mg）CCO3]等。
碳酸盐通常预先加热焙烧使其离解为氧化物，有时也可直接加入冶金炉内，使之在炉内完成离解过程。
碳酸盐离解反应的通式为：
MeO（s）+CO2=MeCO3（s）
对碳酸盐的离解反应为：
根据反应ΔGº
一T二项式得：
对CaO+CO2一CaCO3，常用ΔGº
=—40852+34.51T，则
当在大气中焙烧CaCO3时，大气中CO2含量约为0．03％，即大气中CO2分压PCO2=0．0003。
因而CaCO3开始离解温度可由PCO2=0．0003大气压求出：
根据以上计算，CaCO3在大气中只要加热到534℃即可分解，然而低温离解速度慢，同时，由于离解后产生的CO2将使气相中PCO2升高，阻滞反应的进行，因而应将离解温度提高到使‰稍大于大气总压力，这样离解反应将能迅速进行。
通常将PCO2=1大气压时的温度称为碳酸盐的化学沸腾温度。
第三节氧化物的还原
金属氧化物在高温下还原为金属是火法冶金中最重要的一个冶炼过程，广泛地应用于黑色、有色及稀有金属冶金中。
火法还原按原料和产品的特点可分为以下几种情况：
氧化矿或精矿直接还原为金属，如锡精矿的还原熔炼；
硫化精矿经氧化焙烧后再还原，如铅烧结矿、锌烧结矿的还原；
湿法冶金制取的纯氧化物还原为金属，如三氧化钨粉的氢还原、四氯化钛的镁热还原；
含两种氧化物的氧化矿选择性还原其中一种氧化物，另一种氧化物富集在半成品中，如钛铁矿还原铁后得出含高二氧化钛的高铁渣等。
按所用还原剂的种类来划分，还原过程可分为气体还原剂还原、固体碳还原、金属热还原等。
由于火法冶金过程需要用燃料燃烧来得到高温，而燃料与还原剂又是相互联系的，因而将首先介绍燃烧反应。
1．燃烧反应
火法冶金所用的燃料中，固体燃料有煤和焦炭，其可燃成分为C；
气体燃料有煤气
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