金屬鉛是怎么生產的?
2022-08-25 17:35:56 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:仁寶
鉛是一種金屬化學元素,元素符號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,鉛具有熔點低、耐蝕性高、X射線和γ射線等不易穿透、塑性好等優(yōu)點,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。鉛鋅礦成分復雜,要預先經過選礦富集方宜進行冶煉。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)生產中前者應用較多。傳統(tǒng)的火法煉鉛方法一般包括鉛精礦燒結焙燒、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爐還原熔煉法煉鉛的應用最為廣泛。用這種方法生產的鉛占總產鉛量的85%。鼓風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,此法須先經燒結焙燒把硫化鉛精礦中的大部分PbS轉變成PbO,并使燒結焙燒料燒結成塊。鉛熔煉產出的粗鉛還含有很多雜質,需經火法精煉或電解精煉才能獲得達到產品質量標準、滿足用戶要求的精鉛,并回收粗鉛中的有價金屬。粗鉛火法精煉在當今的鉛精煉中占主導地位。 傳統(tǒng)的火法煉鉛法存在對環(huán)境污染嚴重、原料中的硫難以回收、能耗大和生產效率低等問題,自20世紀50年代以來世界一些國家競相研究直接煉鉛法,以取代傳統(tǒng)的火法煉鉛法。到90年代已進行工業(yè)生產或半工業(yè)試驗的有基夫賽特煉鉛法(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是不要經過單獨的燒結焙燒處理,基本實現(xiàn)自熱熔煉,煙氣便于制酸,對環(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)鉛冶煉技術的改造
隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展,對鉛產品的需求量越來越大。但是由于我國鉛冶煉技術的限制,鉛產品的供給遠遠達不到鉛產品的實際需求。這就要求我國鉛冶煉技術進一步提升,隨著冶煉技術的不斷進步和實踐經驗的不斷積累,我國鉛冶煉技術有了一定的提升,鉛生產企業(yè)正在對鉛冶煉技術進行改造,進一步提升鉛產品的產量和質量。在我國鉛產品生產過程中,鉛產品的生產正朝著底吹爐+側吹還原爐+煙化爐的方式進行改造。鉛產品冶煉技術的改造,不僅大大提升了鉛產品的產量和質量,還使得鉛冶煉過程中的能源消耗降低,進一步提高了能源利用率。相信隨著鉛冶煉技術的不斷進步,我國的鉛產品供應會逐漸滿足我國工業(yè)對鉛產品的需要。
(2)存在問題
我國鉛冶煉過程中存在的問題,制約了我國鉛冶煉技術的進步,從而影響我國鉛產品的供應。我國鉛冶煉過程中存在的問題主要分為三方面。首先,我國鉛資源較為短缺,制約著我國鉛產品的供應。就我國鉛資源分布來看,雖然鉛資源分布比較廣,但是鉛資源儲量比較低,無法為鉛冶煉提供足夠的原料。另外,鉛產品冶煉過程中浪費比較嚴重,能源消耗量大,這也使得鉛資源沒有得到充分利用,從而使鉛的供應無法滿足需求。其次,我國鉛冶煉監(jiān)管不嚴,導致鉛資源浪費嚴重。
在我國鉛產品的生產過程中,相關部門不注重鉛冶煉的監(jiān)管,一方面,導致部分企業(yè)未按照生產標準進行鉛產品的生產,造成了鉛資源的浪費。另一方面,由于監(jiān)管力度不夠,鉛生產企業(yè)往往對能源的消耗和環(huán)境的污染不重視,造成了能源浪費。與此同時,鉛產品生產過程中的污染,造成了對環(huán)境的破壞。另外,由于監(jiān)管力度不足,部分企業(yè)為了滿足外國對鉛產品的需求,使用落后的冶煉技術,進一步加劇了我國的資源短缺以及環(huán)境污染。最后,鉛冶煉過程中對環(huán)境造成的污染,加大了我國的環(huán)境壓力。由于我國鉛冶煉技術水平的制約,在鉛產品生產過程中會產生粉塵以及廢氣,這些粉塵以及廢氣沒有得到妥當?shù)奶幹?,導致鉛產品生產過程會造成嚴重的環(huán)境污染。
在鉛產品生產過程中會產生二氧化硫,二氧化硫會導致酸雨的產生,對農作物以及建筑物造成很大的損害,會造成經濟損失。鉛冶煉過程中造成的污染,也制約著鉛產品的供應。 [9]
冶煉技術
(1)氧氣頂吹熔煉技術
艾薩法(ISA 法)、Ausmelt 法都屬氧氣頂吹法,其中以艾薩法(ISA 法)為例來進一步說明氧氣頂吹熔煉技術的技術特點。艾薩法不同于基夫賽特法,它對爐料的要求比較低,但是此法的煙塵率較高。艾薩法還有一點優(yōu)勢就是爐體設備占地面積比較少,能夠為鉛冶煉節(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)的經濟效益。
(2)氧氣底吹熔煉技術
QSL 法和 SKS 法均為底吹熔池熔煉技術,其中以 QSL法為例進一步說明氧氣底吹熔煉技術的技術特點。QSL 法同艾薩法(ISA 法)一樣,煙塵率較高,QSL 法爐體設備占地面積也比較少,能夠為鉛冶煉節(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)的經濟效益。
(3)氧氣側吹熔煉技術
氧氣側吹熔煉技術是我國開發(fā)的一種熔池熔煉直接煉鉛技術。該技術所需要的設備比較簡單,投資的數(shù)額也比較小。金屬回收率也很高,創(chuàng)造的經濟效益比較好。但是該技術不能很好地對散熱進行控制,導致進行鉛冶煉時能耗很大。該技術因為所需要的成本比較低,所以在我國得到了廣泛應用。不過廣泛使用該技術也對我國的能源造成了很大的壓力,不利于可持續(xù)發(fā)展。這是我國對于該技術下一步必須要解決的問題。