第六次课铅冶金PPT课件.ppt

第四章第四章 铅冶金铅冶金Lead Metallurgy铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金第一节第一节 铅冶金的一般知识铅冶金的一般知识铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金2一、铅的性质和用途一、铅的性质和用途铅是周期表中第四族元素，原子序数为铅是周期表中第四族元素，原子序数为82在化合物中，铅为在化合物中，铅为两价及四价两价及四价原子量为原子量为207.21，为，为Pb2O4、Pb2O6、Pb2O7及及Pb2O8同位素的平均值同位素的平均值颜色：颜色：蓝灰色或银灰色蓝灰色或银灰色晶体结构：面心立方晶格晶体结构：面心立方晶格熔点：熔点：327.4，沸点：，沸点：1725密度：密度：11.336克克/厘米厘米3（20）铅对人有毒铅对人有毒铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金31、铅的性质、铅的性质（1 1）物理性质）物理性质）物理性质）物理性质金属铅属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为金属铅属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为硬度小、密度大、熔点低、沸点高、展性好、延硬度小、密度大、熔点低、沸点高、展性好、延性差、对电与热的传导性能差、高温下容易挥发、性差、对电与热的传导性能差、高温下容易挥发、在液态下流动性大在液态下流动性大。

铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金4（2 2）化学性质）化学性质铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水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中，不发生任何化学变化;但在潮湿和含有但在潮湿和含有CO2的空气中，则失去光泽而的空气中，则失去光泽而变成暗灰色，其表面被变成暗灰色，其表面被Pb2O薄膜薄膜所覆盖，此膜所覆盖，此膜慢慢地转变成慢慢地转变成碱性碳酸铅碱性碳酸铅3PbCO3Pb(OH)2铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金5铅在空气中加热熔化时，最初氧化成铅在空气中加热熔化时，最初氧化成 Pb2O温度升高时则氧化成温度升高时则氧化成PbO继续加热到继续加热到330450形成的形成的PbO氧化成氧化成Pb2O3在在450 470的温度范围内，则形成的温度范围内，则形成Pb3O4（即（即2PbOPbO2，俗称铅丹）俗称铅丹）无论是无论是Pb2O3或或Pb3O4在高温下都会离解生成在高温下都会离解生成PbO，因此，因此PbO是高温下惟一稳定的氧化物是高温下惟一稳定的氧化物 CO2对铅的作用不大；浸没在水中（无空气）的对铅的作用不大；浸没在水中（无空气）的铅很少腐蚀铅很少腐蚀铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金6铅铅易溶于易溶于硝酸（硝酸（HNO3）、硼氟酸（）、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸）、硅氟酸（H2SiF6）、醋酸（）、醋酸（CH3COOH）及）及AgNO3等；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溶解的PbCl2和和PbSO4的的表面膜表面膜。

可见，工业上常用的可见，工业上常用的“三酸三酸”作为溶剂，都作为溶剂，都不太适宜用于不太适宜用于湿法炼铅和粗金属铅的水溶液电解精炼湿法炼铅和粗金属铅的水溶液电解精炼，因为尽管硫酸、盐酸价廉易得，但生成的因为尽管硫酸、盐酸价廉易得，但生成的PbSO4、 PbCl2在水溶液中溶解度小；在水溶液中溶解度小；而与硝酸形成的而与硝酸形成的Pb（NO3）2在水溶液中不太稳定，容易在水溶液中不太稳定，容易生成挥发性的氧化氮生成挥发性的氧化氮铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金7铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物，铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物，可吸收放射性线可吸收放射性线，且具有，且具有抵抗放射性物质透过抵抗放射性物质透过的性能这就是湿法炼铅工业化规模生产的困难所在，这就是湿法炼铅工业化规模生产的困难所在，也是粗铅电解精炼不得不采用较昂贵的也是粗铅电解精炼不得不采用较昂贵的H H2 2SiFSiF6 6作电解质的缘故作电解质的缘故铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金82 2、主要铅化合物的性质、主要铅化合物的性质（1）硫化铅）硫化铅硫化铅（硫化铅（PbS）在自然界呈）在自然界呈方铅矿方铅矿存在，色黑存在，色黑（结晶状态呈灰色），具有金属光泽。

结晶状态呈灰色），具有金属光泽PbS含含Pb86.6%，密度，密度7.47.6g/cm3，熔点，熔点11355，熔化后流动性很大，可透过粘土质材料而不起熔化后流动性很大，可透过粘土质材料而不起侵蚀作用，侵蚀作用，易渗入砖缝易渗入砖缝铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金9PbS在在600时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系如下：如下：PbSPbS的离解压很小，的离解压很小，10001000时仅为时仅为16.8Pa16.8Pa但但PbSPbS中中的的PbPb可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于10001000时，铁可置换时，铁可置换PbSPbS中的中的PbPb（PbS+Fe= FeS+PbPbS+Fe= FeS+Pb）这就是炼铅常见的这就是炼铅常见的“沉淀反应沉淀反应”铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金10PbS可与可与FeS、Cu2S等金属硫化物形成等金属硫化物形成锍锍，CaO、BaO对对PbS可起可起分解作用分解作用（4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+ CaSO4）；）；在还原气氛下，可发生下列反应：在还原气氛下，可发生下列反应：2PbS+CaO+C(CO)= Pb+ PbSCaS+ CO(CO2)。

当炉料中当炉料中存在大量存在大量CaS时，会时，会降低铅的回收率，因为降低铅的回收率，因为CaS将与将与PbS形成稳定的形成稳定的PbSCaS 在铅的在铅的熔点熔点附近，附近，PbS不溶于铅中，随着温度的升高，不溶于铅中，随着温度的升高，PbS在铅中的溶解度增加到在铅中的溶解度增加到1040时，时，PbS与与Pb的熔合的熔合体分为体分为两层两层：上层含上层含PbS 89.5%,Pb 10.5%；下层含下层含PbS 19.4%,Pb 80.6%铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金11当冷却时当冷却时PbS以纯净的结晶体从以纯净的结晶体从Pb-PbS熔合体中析出，熔合体中析出，这是这是鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一PbS溶解于溶解于HNO3与与FeCl3的水溶液中，所以的水溶液中，所以HNO3和和FeCl3均可用来作为方铅矿的均可用来作为方铅矿的浸出剂浸出剂PbS几乎不与几乎不与C和和CO发生作用发生作用PbS在空气中加热时在空气中加热时生成生成PbO和和PbSO4，其开始氧化温，其开始氧化温度为度为360380铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金12（2）氧化铅）氧化铅氧化铅（氧化铅（PbO）又名）又名密陀僧密陀僧，熔点，熔点886，沸点，沸点1472，有两种同素异形体：属于正方晶系的，有两种同素异形体：属于正方晶系的红红密陀密陀僧和斜方晶系的僧和斜方晶系的黄黄密陀僧。

密陀僧熔化的密陀僧熔化的密陀僧急冷时呈黄色急冷时呈黄色，缓冷时呈红色缓冷时呈红色，前者在，前者在高温下稳定，两者的相变点为高温下稳定，两者的相变点为450500PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下：在不同温度下的平衡蒸气压如下：铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金13 PbO是是强氧化剂强氧化剂，能氧化，能氧化Te、S、As、Sb、Bi和和Zn等 PbO是是两性氧化物两性氧化物，既可与，既可与SiO2、Fe2O3结合成硅酸盐或结合成硅酸盐或铁酸盐；也可与铁酸盐；也可与CaO、MgO等形成铅酸盐（如等形成铅酸盐（如PbO2+CaO=CaPbO3）；还可与）；还可与Al2O3结合成铝酸盐结合成铝酸盐 PbO对硅砖和粘土砖的侵蚀作用很强烈对硅砖和粘土砖的侵蚀作用很强烈 所有的所有的铅酸盐都不稳定铅酸盐都不稳定，在高温下离解并放出氧气在高温下离解并放出氧气 PbO是良好的是良好的助熔剂助熔剂，它可与许多金属氧化物形成易熔的，它可与许多金属氧化物形成易熔的共晶体或化合物共晶体或化合物 在在PbO过剩情况下，难熔的金属氧化物即使不形成化合物过剩情况下，难熔的金属氧化物即使不形成化合物也会变成也会变成易熔物易熔物。

此种作用在炼铅过程中具有重要意义此种作用在炼铅过程中具有重要意义 PbO属于难离解的稳定化合物，但属于难离解的稳定化合物，但容易被容易被C和和CO所还原铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金14（3）硫酸铅）硫酸铅硫酸铅（硫酸铅（PbSO4）的密度为）的密度为6.34g/cm3,熔点为熔点为1170PbSO4是是比较稳定的化合物比较稳定的化合物，开始分解的温度为，开始分解的温度为850，而激烈分解的温度为而激烈分解的温度为905PbS、ZnS和和Cu2S等的存在可促使等的存在可促使PbSO4的分解的分解，促使其，促使其开始分解温度降低例如开始分解温度降低例如PbSO4+PbS系中，反应开始温度系中，反应开始温度为为630PbSO4和和PbO均能与均能与PbS发生相互反应生成金属铅，是硫发生相互反应生成金属铅，是硫化铅精矿直接熔炼的反应之一化铅精矿直接熔炼的反应之一铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金15（4 4）氯化铅）氯化铅氯化铅（氯化铅（PbClPbCl2 2）为）为白色白色，其熔点为，其熔点为498498，沸点为，沸点为954954，密度为，密度为5.91g/cm5.91g/cm3 3PbClPbCl2 2在水溶液中的溶解度甚小，在水溶液中的溶解度甚小，2525时为时为1.07%1.07%，100100时才为时才为3.2%3.2%。

但但PbClPbCl2 2溶解于碱金属和碱土金属的氯化物溶解于碱金属和碱土金属的氯化物（如（如NaClNaCl等）等）水溶液中水溶液中PbClPbCl2 2在在NaClNaCl水溶液中的溶解度随温度和水溶液中的溶解度随温度和NaClNaCl浓度的提高而增大浓度的提高而增大，当有，当有CaClCaCl2 2存在存在时，其溶解度更大时，其溶解度更大例如，在例如，在5050下下NaClNaCl饱和溶液中铅的最大溶解度为饱和溶液中铅的最大溶解度为42g/L42g/L；当有；当有CaClCaCl2 2存在下存在下NaClNaCl饱和溶液加热至饱和溶液加热至100100时，时，则铅的溶解度可达则铅的溶解度可达100100110 g/L 110 g/L 铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金16二、铅的生产与消费二、铅的生产与消费根据世界和我国铅冶炼生产及消费情况，根据世界和我国铅冶炼生产及消费情况，世界世界铅产量近铅产量近5 5年间变化相对较小，而我国铅产量年间变化相对较小，而我国铅产量明显增长明显增长世界铅消费量增长缓慢，但我国铅世界铅消费量增长缓慢，但我国铅消费量迅速增长消费量迅速增长由于我国的汽车工业快速发展，汽车保有量猛由于我国的汽车工业快速发展，汽车保有量猛增，增，蓄电池蓄电池需求量随之增加。

预计未来几年国需求量随之增加预计未来几年国内消费量继续保持过去内消费量继续保持过去5 5年的增长速度，年的增长速度，价格价格也将有持续也将有持续上扬上扬的趋势铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金171 1、铅的用途、铅的用途铅主要用于铅主要用于铅酸蓄电池铅酸蓄电池（65-70%65-70%）电缆护套电缆护套颜料化学品颜料化学品防腐和防辐射防腐和防辐射各种合金各种合金弹药军火弹药军火石油添加剂石油添加剂铅冶金铅冶金铅冶金铅冶金18 表表1-2 1-2 1-2 1-2 世界铅产量及消费量世界铅产量及消费量世界铅产量及消费量世界铅产量及消费量 （万（万（万（万t t t t） 年 份1999200020012002200320042005铅产量91.8110119.5132.5156.4193.5239铅消费量52.46580.095.0110136174表表1-3 1-3 我国铅产量及消费量我国铅产量及消费量 （单位：万（单位：万t t ）年 份1999200020012002200320042005铅产。