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金屬鉛是怎么生產(chǎn)的?

2022-08-25 17:35:56 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:仁寶

鉛是一種金屬化學(xué)元素,元素符號(hào)Pb,原子序數(shù)為82,原子量為207.2,是原子量最大的非放射性元素。金屬鉛為面心立方晶體。

金屬鉛是一種耐蝕的重有色金屬材料,鉛具有熔點(diǎn)低、耐蝕性高、X射線和γ射線等不易穿透、塑性好等優(yōu)點(diǎn),常被加工成板材和管材,廣泛用于化工、電纜、蓄電池和放射性防護(hù)等工業(yè)部門。那么如何提煉出鉛呢?

煉鉛原料

鉛的地殼豐度較銅、鋅、錫小。自然界中最主要的鉛礦是硫化礦,其次是氧化鉛礦。硫化鉛礦主要組成為原生的方鉛礦(PbS)。但單一的硫化鉛礦很少,常與閃鋅礦伴生,合稱鉛鋅礦。另外的伴生礦物常有輝銀礦(Ag2S)、黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、硫砷鐵礦(FeAsS)、輝鉍礦(Bi2S3)及銦、鍺、鎵、鉈、碲等稀散元素的礦物。鉛鋅礦成分復(fù)雜,要預(yù)先經(jīng)過選礦富集方宜進(jìn)行冶煉。氧化鉛礦主要由白鉛礦(PbCO3)和鉛釩(PbSO4)組成,屬次生礦,多出現(xiàn)在硫化礦的上層,或與硫化礦共生。含鉛廢雜料也是生產(chǎn)鉛的重要資源。

提取冶金

鉛的提取冶金分火法煉鉛和濕法煉鉛兩類方法,在工業(yè)生產(chǎn)中前者應(yīng)用較多。傳統(tǒng)的火法煉鉛方法一般包括鉛精礦燒結(jié)焙燒、鉛熔煉、粗鉛火法精煉或(鉛電解精煉)三大環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的鉛熔煉方法以鼓風(fēng)爐還原熔煉法煉鉛的應(yīng)用最為廣泛。用這種方法生產(chǎn)的鉛占總產(chǎn)鉛量的85%。鼓風(fēng)爐還原熔煉法煉鉛是一種用焦炭作還原劑把鉛的氧化物還原為粗鉛的方法,此法須先經(jīng)燒結(jié)焙燒把硫化鉛精礦中的大部分PbS轉(zhuǎn)變成PbO,并使燒結(jié)焙燒料燒結(jié)成塊。鉛熔煉產(chǎn)出的粗鉛還含有很多雜質(zhì),需經(jīng)火法精煉或電解精煉才能獲得達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、滿足用戶要求的精鉛,并回收粗鉛中的有價(jià)金屬。粗鉛火法精煉在當(dāng)今的鉛精煉中占主導(dǎo)地位。 傳統(tǒng)的火法煉鉛法存在對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、原料中的硫難以回收、能耗大和生產(chǎn)效率低等問題,自20世紀(jì)50年代以來世界一些國(guó)家競(jìng)相研究直接煉鉛法,以取代傳統(tǒng)的火法煉鉛法。到90年代已進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)或半工業(yè)試驗(yàn)的有基夫賽特?zé)掋U法(KIVCET-CS)、氧氣底吹煉鉛法(QSL)、艾薩熔煉法煉鉛(ISA)、閃速熔煉法煉鉛等。這些直接煉鉛法的共同特點(diǎn)是不要經(jīng)過單獨(dú)的燒結(jié)焙燒處理,基本實(shí)現(xiàn)自熱熔煉,煙氣便于制酸,對(duì)環(huán)境污染程度輕,從發(fā)展看,有可能取代傳統(tǒng)的火法煉鉛法。

冶煉現(xiàn)狀

(1)鉛冶煉技術(shù)的改造

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)鉛產(chǎn)品的需求量越來越大。但是由于我國(guó)鉛冶煉技術(shù)的限制,鉛產(chǎn)品的供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到鉛產(chǎn)品的實(shí)際需求。這就要求我國(guó)鉛冶煉技術(shù)進(jìn)一步提升,隨著冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,我國(guó)鉛冶煉技術(shù)有了一定的提升,鉛生產(chǎn)企業(yè)正在對(duì)鉛冶煉技術(shù)進(jìn)行改造,進(jìn)一步提升鉛產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在我國(guó)鉛產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,鉛產(chǎn)品的生產(chǎn)正朝著底吹爐+側(cè)吹還原爐+煙化爐的方式進(jìn)行改造。鉛產(chǎn)品冶煉技術(shù)的改造,不僅大大提升了鉛產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,還使得鉛冶煉過程中的能源消耗降低,進(jìn)一步提高了能源利用率。相信隨著鉛冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)的鉛產(chǎn)品供應(yīng)會(huì)逐漸滿足我國(guó)工業(yè)對(duì)鉛產(chǎn)品的需要。

(2)存在問題

我國(guó)鉛冶煉過程中存在的問題,制約了我國(guó)鉛冶煉技術(shù)的進(jìn)步,從而影響我國(guó)鉛產(chǎn)品的供應(yīng)。我國(guó)鉛冶煉過程中存在的問題主要分為三方面。首先,我國(guó)鉛資源較為短缺,制約著我國(guó)鉛產(chǎn)品的供應(yīng)。就我國(guó)鉛資源分布來看,雖然鉛資源分布比較廣,但是鉛資源儲(chǔ)量比較低,無法為鉛冶煉提供足夠的原料。另外,鉛產(chǎn)品冶煉過程中浪費(fèi)比較嚴(yán)重,能源消耗量大,這也使得鉛資源沒有得到充分利用,從而使鉛的供應(yīng)無法滿足需求。其次,我國(guó)鉛冶煉監(jiān)管不嚴(yán),導(dǎo)致鉛資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

在我國(guó)鉛產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,相關(guān)部門不注重鉛冶煉的監(jiān)管,一方面,導(dǎo)致部分企業(yè)未按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉛產(chǎn)品的生產(chǎn),造成了鉛資源的浪費(fèi)。另一方面,由于監(jiān)管力度不夠,鉛生產(chǎn)企業(yè)往往對(duì)能源的消耗和環(huán)境的污染不重視,造成了能源浪費(fèi)。與此同時(shí),鉛產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染,造成了對(duì)環(huán)境的破壞。另外,由于監(jiān)管力度不足,部分企業(yè)為了滿足外國(guó)對(duì)鉛產(chǎn)品的需求,使用落后的冶煉技術(shù),進(jìn)一步加劇了我國(guó)的資源短缺以及環(huán)境污染。最后,鉛冶煉過程中對(duì)環(huán)境造成的污染,加大了我國(guó)的環(huán)境壓力。由于我國(guó)鉛冶煉技術(shù)水平的制約,在鉛產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生粉塵以及廢氣,這些粉塵以及廢氣沒有得到妥當(dāng)?shù)奶幹?,?dǎo)致鉛產(chǎn)品生產(chǎn)過程會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

在鉛產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫,二氧化硫會(huì)導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生,對(duì)農(nóng)作物以及建筑物造成很大的損害,會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。鉛冶煉過程中造成的污染,也制約著鉛產(chǎn)品的供應(yīng)。 [9]

冶煉技術(shù)

(1)氧氣頂吹熔煉技術(shù)

艾薩法(ISA 法)、Ausmelt 法都屬氧氣頂吹法,其中以艾薩法(ISA 法)為例來進(jìn)一步說明氧氣頂吹熔煉技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)。艾薩法不同于基夫賽特法,它對(duì)爐料的要求比較低,但是此法的煙塵率較高。艾薩法還有一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)就是爐體設(shè)備占地面積比較少,能夠?yàn)殂U冶煉節(jié)省空間,在一定程度上降低了鉛冶煉的成本,增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)氧氣底吹熔煉技術(shù)

QSL 法和 SKS 法均為底吹熔池熔煉技術(shù),其中以 QSL法為例進(jìn)一步說明氧氣底吹熔煉技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)。QSL 法同艾薩法(ISA 法)一樣,煙塵率較高,QSL 法爐體設(shè)備占地面積也比較少,能夠?yàn)殂U冶煉節(jié)省空間,在一定程度上降低了鉛冶煉的成本,增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)氧氣側(cè)吹熔煉技術(shù)

氧氣側(cè)吹熔煉技術(shù)是我國(guó)開發(fā)的一種熔池熔煉直接煉鉛技術(shù)。該技術(shù)所需要的設(shè)備比較簡(jiǎn)單,投資的數(shù)額也比較小。金屬回收率也很高,創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益比較好。但是該技術(shù)不能很好地對(duì)散熱進(jìn)行控制,導(dǎo)致進(jìn)行鉛冶煉時(shí)能耗很大。該技術(shù)因?yàn)樗枰某杀颈容^低,所以在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。不過廣泛使用該技術(shù)也對(duì)我國(guó)的能源造成了很大的壓力,不利于可持續(xù)發(fā)展。這是我國(guó)對(duì)于該技術(shù)下一步必須要解決的問題。

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