有色金属冶金第6章粗铅精炼.ppt

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1、 6.1 概述概述 粗铅精炼有火法精炼和电解精炼两种方法。粗铅精炼有火法精炼和电解精炼两种方法。粗铅精炼的原料有三类：粗铅精炼的原料有三类：l 第第一一类类是是铅铅熔熔炼炼或或铅铅锌锌冶冶炼炼产产出出的的粗粗铅铅，俗俗称称矿矿产产粗粗铅铅（简简称矿铅）；称矿铅）；l 第二类是再生铅；第二类是再生铅；l 第三类是锡冶炼副产品粗铅。第三类是锡冶炼副产品粗铅。粗铅中含的杂质有粗铅中含的杂质有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、S、Se、Te、Bi等。杂质含量主要取决于铅精矿的成分，冶炼方法也影等。杂质含量主要取决于铅精矿的成分，冶炼方法也影响杂质含量。响杂质含量。第六章第六章

2、 粗铅精炼粗铅精炼 火法精炼的优点是设备火法精炼的优点是设备简单、投资少、占地面积小，简单、投资少、占地面积小，并可以按粗铅成分和市场需并可以按粗铅成分和市场需求采用不同的工序。从而产求采用不同的工序。从而产出多种牌号的精铅。含铋和出多种牌号的精铅。含铋和贵金属少的粗铅最宜采用火贵金属少的粗铅最宜采用火法精炼。火法精炼的缺点是法精炼。火法精炼的缺点是铅直收率低，劳动条件差，铅直收率低，劳动条件差，工序繁杂，中间产品处理量工序繁杂，中间产品处理量大。当前，世界上粗铅火法大。当前，世界上粗铅火法精炼的生产能力约占总精炼精炼的生产能力约占总精炼能力的能力的80，而电解精炼多，而电解精炼多在我国、日本

3、和加拿大等国在我国、日本和加拿大等国采用。采用。粗铅火法精炼的典型流程6.2粗铅火法精炼粗铅火法精炼一、除铜一、除铜 粗粗铅铅精精炼炼除除铜铜有有熔熔析析和和加加硫硫两两种种方方法法：初初步步脱脱铜铜用用熔熔析析法法，深度脱铜用加硫法。深度脱铜用加硫法。（1）熔析法除铜）熔析法除铜熔析除铜的原理是熔析除铜的原理是:基于在低温下铜及基于在低温下铜及其某些（其某些（As、Sb、Sn、S等）化合物在铅水中等）化合物在铅水中的溶解度变小。的溶解度变小。见见Cu-Pb二元系相图二元系相图 粗铅熔析可使含铜量降至粗铅熔析可使含铜量降至wCu=0.020.03，比，比Pb-Cu共晶成分含共晶成分含铜铜wCu

4、=0.06还低。还低。（2）加硫法除铜）加硫法除铜 熔析除铜可将铅含铜降至熔析除铜可将铅含铜降至0.1左右。如果进行电解精炼，熔析后的左右。如果进行电解精炼，熔析后的粗铅即可铸成阳极。如果继续进行火法精炼，熔析除铜后的粗铅还需采粗铅即可铸成阳极。如果继续进行火法精炼，熔析除铜后的粗铅还需采用加硫的方法进一步脱铜，直至铅含铜降至用加硫的方法进一步脱铜，直至铅含铜降至wCu=0.0010.003。加硫除铜多用硫磺作硫化剂，也可用黄铁矿或高品铅精矿。加硫除铜多用硫磺作硫化剂，也可用黄铁矿或高品铅精矿。当用硫磺作硫化剂时，虽然铅首先按式：当用硫磺作硫化剂时，虽然铅首先按式：被硫化，但是由于硫对铜的亲和

5、力比对铅大，故按式：被硫化，但是由于硫对铜的亲和力比对铅大，故按式：形成形成Cu2S。2 Pb+S2=2PbS PbS+2CuPb+(Cu2S)（3）连续脱铜）连续脱铜 粗铅连续脱铜也是用熔析除铜的原理，采用的设备多为反射炉。粗铅连续脱铜也是用熔析除铜的原理，采用的设备多为反射炉。首先形成冰铜：首先形成冰铜：配料中还加入铁屑、苏打和焦炭。铁屑能与配料中还加入铁屑、苏打和焦炭。铁屑能与PbS发生沉淀反应发生沉淀反应FePbS=PbFeS，从而降低冰铜中的含铅量。苏打则与，从而降低冰铜中的含铅量。苏打则与PbS进行反应：进行反应：既降低冰铜中的含铅量，也降低冰铜的熔点。其余的钠便形成砷酸盐，既降低

6、冰铜中的含铅量，也降低冰铜的熔点。其余的钠便形成砷酸盐，锑酸锑酸 盐或硅酸盐入渣。盐或硅酸盐入渣。2Cu十十PbS（FeS）=Cu2S十十Pb(Fe）2PbS2Na2CO3十十C=2Pb2Na2S3CO2 PbSNa2CO3十十C=PbNa2SCOCO2PbSNa2CO3COPbNa2S2CO2二、粗铅精炼除碲二、粗铅精炼除碲铅精矿中如果含有碲，在熔炼过程中将有铅精矿中如果含有碲，在熔炼过程中将有wTe=60%70的的碲进入粗铅。粗铅含碲超过碲进入粗铅。粗铅含碲超过wTe=0.01时，便有单独回收的价值。时，便有单独回收的价值。在没有单独除碲工序的情况下，碲将分散地分布在粗铅精炼在没有单独除碲

7、工序的情况下，碲将分散地分布在粗铅精炼过程的各种浮渣中而损失。因此，除碲安排在加硫除铜之前。过程的各种浮渣中而损失。因此，除碲安排在加硫除铜之前。粗铅除碲应用了碲与钠形成不溶于铅水的难溶化合物原理。粗铅除碲应用了碲与钠形成不溶于铅水的难溶化合物原理。在铅水温度为在铅水温度为400450情况下，加入金属钠或铅钠合金（含情况下，加入金属钠或铅钠合金（含wNa=3），碲与钠将结合成化合物：），碲与钠将结合成化合物：Na2Te（熔点（熔点1036士士5）、）、NaTe(360分解分解)Na2Te3（熔点（熔点455士士5），还有），还有Na2TeO3等，其等，其质轻而不溶于铅，因此，形成碲渣并浮至铅水

8、表面。质轻而不溶于铅，因此，形成碲渣并浮至铅水表面。三、粗铅精炼除砷、锑、锡三、粗铅精炼除砷、锑、锡 除铜（和碲）后的粗铅还含有除铜（和碲）后的粗铅还含有Sn、As、Sb、Bi、Ag、Au等等杂质。在火法精炼中，这些杂质将分别被除去，而首先是除砷、杂质。在火法精炼中，这些杂质将分别被除去，而首先是除砷、锑、锡。粗铅精炼除砷、锑、锡的基本原理相同，且可在一个锑、锡。粗铅精炼除砷、锑、锡的基本原理相同，且可在一个过程中完成。过程中完成。粗铅精炼除砷、锑、锡有氧化精炼和碱性精炼两种方法：粗铅精炼除砷、锑、锡有氧化精炼和碱性精炼两种方法：u氧化精炼是借助于空气的氧对杂质的氧化造渣除去；氧化精炼是借助于

9、空气的氧对杂质的氧化造渣除去；u碱性精炼则是利用硝酸钠（碱性精炼则是利用硝酸钠（NaNO3)做氧化剂将杂质氧化造渣做氧化剂将杂质氧化造渣除去。除去。分离分离As、Sb、Sn后的粗铅开始变软，所以将除后的粗铅开始变软，所以将除As、Sb、Sn的粗铅精炼称为软化精炼，精炼后的铅称为软铅。的粗铅精炼称为软化精炼，精炼后的铅称为软铅。四、铅的提银精炼四、铅的提银精炼在搅拌的情况下，在搅拌的情况下，锌锭加入到铅水中时，锌锭加入到铅水中时，其中的金银将与锌进行其中的金银将与锌进行反应：反应：AgaZn=AgZnaQ见见Ag-Zn系相图系相图五、铅的脱锌精炼五、铅的脱锌精炼加锌提银后的铅中常残留有加锌提银后

10、的铅中常残留有wZn0.6%0.7%，必须进一步精炼除去。，必须进一步精炼除去。铅的脱锌精炼有氧化法、氯化法、碱法和真空法。铅的脱锌精炼有氧化法、氯化法、碱法和真空法。（1）碱法脱锌）碱法脱锌 碱法脱锌的原理与碱法除砷、锑、锡大致相同，也采用碱法脱锌的原理与碱法除砷、锑、锡大致相同，也采用NaOH和和NaCl做反应剂，但无需用做反应剂，但无需用NaNO3做氧化剂，锌的氧化剂为空气中的氧。其反应做氧化剂，锌的氧化剂为空气中的氧。其反应为：为：（2）真空法脱锌）真空法脱锌 真空法脱锌是利用在同一温度下铅和锌的蒸气压有很大差别，从而使真空法脱锌是利用在同一温度下铅和锌的蒸气压有很大差别，从而使铅与锌

11、分离。铅与锌分离。Zn0.5O2ZnOZnPbO=ZnO十十PbZnO2NaOH=Na2ZnO2H2O六、铅的脱铋精炼六、铅的脱铋精炼加钙镁除铋是基于钙镁与铅水中的铋能形成较为难熔的化合物。这些加钙镁除铋是基于钙镁与铅水中的铋能形成较为难熔的化合物。这些化合物不溶于铅水中，从而以硬壳状的铋质浮渣浮至铅面而被除去。化合物不溶于铅水中，从而以硬壳状的铋质浮渣浮至铅面而被除去。由由Bi-Ca二元系相图得知，铋与钙能形成二元系相图得知，铋与钙能形成Bi2Ca3（熔点（熔点928）和）和Bi3Ca（507分解）两种化合物；而分解）两种化合物；而Bi-Mg系有一种化合物系有一种化合物Bi2Mg3，熔点，熔

12、点823。n 加钙，钙以加钙，钙以wCa=2%5的铅钙合金加入，它与铋进行下列反应：的铅钙合金加入，它与铋进行下列反应：n 加镁时，反应为：加镁时，反应为：n 同时加入钙和镁时，除铋将更彻底，此时的反应为：同时加入钙和镁时，除铋将更彻底，此时的反应为：Pb3Ca3BiBi3Ca3Pb3Mg2BiMg3Bi2Ca2Mg2BiCaMg2Bi2 6.3粗铅电解精炼粗铅电解精炼铅的电解精炼技术在我国、日本和加拿大等国家广泛铅的电解精炼技术在我国、日本和加拿大等国家广泛应用。当前，用电解方法生产精铅量约为火法精炼铅量的应用。当前，用电解方法生产精铅量约为火法精炼铅量的五分之一。五分之一。电解液采用硅氟酸

13、盐型电解液。电解液采用硅氟酸盐型电解液。铅电解精炼的一般工艺流程如图所示：铅电解精炼的一般工艺流程如图所示：电解体系：电解体系：铅电解精炼时，电解槽可视为下列化学系统：铅电解精炼时，电解槽可视为下列化学系统：电解液各组分在溶液中离解为电解液各组分在溶液中离解为Pb2+，SiF62，H和和OH。u 阴极反应为：阴极反应为：Pb22e=Pb，而不发生，而不发生H的放电。的放电。氢在阴极的放电电位为：氢在阴极的放电电位为：EH+=0.00.0591g1.01.11.1V。u 阳极反应为阳极反应为Pb-2ePb2+，而不发生，而不发生OH一一与与SiF62离子的放电，离子的放电，Pb(纯纯)PbSiF

14、6,H2SiF6,H2OPb(含杂质含杂质)二、电解精炼时杂质的行为二、电解精炼时杂质的行为根据金属的标准电位可把铅中的金属杂质分为三类：根据金属的标准电位可把铅中的金属杂质分为三类：（1）电位比铅负的金）电位比铅负的金属杂质属杂质Zn、Fe、Cd、Co和和Ni等等（2）电位比铅正的）电位比铅正的Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等等（3）电位与铅很相）电位与铅很相近的近的Sn由于它们具有比铅高的析由于它们具有比铅高的析出电位，且浓度极小，因出电位，且浓度极小，因此在阴极不致放电析出。此在阴极不致放电析出。由于它们具有比铅更低的由于它们具有比铅更低的析出电位，电解时一般不析出电位，电解时一般不

15、溶解，而留于阳极泥中。溶解，而留于阳极泥中。Sn与与SiF62生成生成SnSiF6，Sn，但并不完全溶解，但并不完全溶解，部分留在阳极泥中。部分留在阳极泥中。单元作业单元作业l试述粗铅火法精炼流程，并简述熔析法除铜的原理和过试述粗铅火法精炼流程，并简述熔析法除铜的原理和过程；程；l试述粗铅精炼除砷、锑、锡的方法，并说明氧化精炼过试述粗铅精炼除砷、锑、锡的方法，并说明氧化精炼过程；程；l电解精炼的工艺是怎样的，请写出粗铅电解精炼阳极和电解精炼的工艺是怎样的，请写出粗铅电解精炼阳极和阴极的主要反应；阴极的主要反应；l请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂质元素的行为？质元素的行为？