铅鼓风炉熔炼

11、设计任务书设计一个日处理350吨的铅鼓风炉1.1、原始数据烧结块日处理量：（吨）代号A1A2A3A4A5日处理量300350400450500选取代号：A2日处理量：350吨1.2、烧结块成分代号PbZnSFeSiO2CaOCuO2其他合计A243.396.452.0612.8811.568.280.89.15.481001.3、焦炭的化学成分（%）元素C用H用O用S用N用A用W用合计Q低%810.51.50.61.69.8510066301.4、焦炭灰分组成（%）成分SiO2CaOFeOAl2O3其他含量57.03.45.226.97.51.5、烟尘的化学成分（%）元素PbZnFeSSiO2其他合计%67.1410.000.487.620.5913.811001.6、炉渣主要成分（%）Fe26%SiO225%CaO17%1.7、粗铅品位：95.5%22铅2.1、铅的物理性质铅是一种化学元素。人类最早提炼出来的金属之一。埃及前王朝时期就有铅制人像。古罗马人已经了解铅能耐腐蚀，广泛用铅做水管。古埃及用铅化合物做瓷釉。中国商代中期，在铸造青铜器时已加入金属铅，西周的铅戈中，含量也很高。铅在地壳中的含量为1.6×10-3％，很少以游离状态存在于自然界，主要矿物有方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、硫酸铅矿(PbSO4）。铅是铀和钍的衰变产物，因此也存在于各种铀矿和钍矿中。铅的元素符号为Pb，英文名为lead，是蓝灰色或银灰色金属，但略带蓝色，在空气中失去光泽，变成暗灰色。其结晶属于等轴晶系（八面体及六面），原子序数为82，为第IV族元素，原子量为207.21。熔点327.502℃，沸点1740℃，密度11.3437克／厘米3，莫氏硬度1.5，很柔软，纯铅在重金属中是最柔软的，具有良好的展性，可以压成铅皮，捶成铅箔，但延性甚小，不能拉成铅丝。铅的物理性质见下表：铅的物理性质性质数值性质数值熔点327.4℃线膨胀系数29.1×10-6K-1（20~100℃）沸点1725℃动力黏度2．116mN/m2（441℃）密度11.336g/cm3（20℃）表面张力444mN/m（327℃）硬度莫式硬度计的1.5热导率35W/（m·K）（18℃）比热0.1278kJ/（kg·K）（25℃）电阻率20.65μΩ·cm（20℃）熔化潜热22.98~23.38kJ/kg电导率7.82IACS（20℃）蒸发潜热954.34kJ/kg电阻温度系数0.00336/K（0~100℃）蒸气压0.13Pa（620℃）声速1.227mm/S（18℃）13.33Pa（820℃）比磁化率-0.12×10-6/g6666Pa（1290℃）凝固时体积收缩3.50%32.2、铅的化学性质铅的原子价是2和4。铅在各种成分的大气、水和常用化学物质体系中是相当稳定的。常温下在干燥的空气中铅不会氧化。但铅在潮湿及含有CO2的空气中，在其表面先生成氧化亚铅（Pb20)，再慢慢转化成碱式碳酸铅（3PbC03·Pb（OH）：）薄膜，此膜可阻止铅在大气中进一步氧化，使铅在常温下大气中长期不被腐蚀。铅在熔融状态下，氧化过程加剧，最初生成Pb20，继续升温则生成Pb0，温度升至330~450℃时，Pb0转化成Pb203，温度升至450~490℃时，Pb203转化成Pb304（红丹），温度升至550一600℃时，Pb304转化成Pb0（黄丹）。铅易溶于稀硝酸（HN03）、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸（H2SiF6）和醋酸（CH3COOH）等，难溶于稀盐酸（HC1）和硫酸（H2S04），缓溶于沸盐酸和发烟硫酸。在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面形成碱式碳酸铅薄膜，能阻止铅被进一步氧化。在加热时能与氧、硫、卤素化合，生成相应的化合物。铅的氧化物有3种：氧化铅(PbO)俗称密陀僧，有红色和黄色的两种变体；二氧化铅(PbO2)为棕色固体，具有氧化性；四氧化三铅(Pb3O4）俗称铅丹或红丹，是红色粉末。氢氧化铅〔Pb（OH）2〕是两性氢氧化物，既可溶于酸，又可溶与碱。不与水作用，与盐酸反应时，生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面，使反应终止。与硫酸的作用和盐酸相似。能溶于浓热的硫酸中，生成可溶性的硫酸氢铅；溶于稀硝酸，生成硝酸铅。由于硝酸铅不溶于浓硝酸，所以与浓硝酸的作用很快会终止。铅的氧化态为＋2和＋4。铅及其化合物对人体有毒，摄取后主要贮存在骨骼内，部分取代磷酸钙中的钙，不易排出。中毒较深时引起神经系统损害，严重时会引起铅毒性脑病，多见于四乙铅的中毒。维生素B1和C、芸香苷可改进铅中毒患者的新陈代谢，并加速铅的排出。乙二胺四乙酸二钠钙等有驱铅作用。中草药金钱草煎剂等也能治铅中毒。2.3、铅的历史早在7000年前人类就已经认识铅了。它分布广，容易提取，容易加工，即有很高的延展性，又很柔软，而且熔点低。在《圣经•出埃及记》中就已经提到了铅。古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来得冰心中可以测量得出从前5世纪到3世纪空气层中的铅的含量增高。这个增高今天被认为是罗马人造成的。4炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。从1980年代中开始，铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅了。自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与锌、银和铜等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿（PbS），其含铅量达86.6%。其它常见的含铅的矿物有白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）。世界上最大的产铅国是中国、美国、澳大利亚、俄罗斯和加拿大。今天半数以上的铅是回收来的。2.4、铅的提炼方法制法有：①将方铅矿中的硫化铅部分转变为硫酸铅，两者进一步反应得金属铅。②将硫化铅熔烧成氧化铅，然后与焦炭、石灰石放在鼓风炉中冶炼，可生产金属铅。精炼方法有：①火法精炼。先将粗铅熔融，加入硫、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钠等，使杂质成炉渣分离。②电解精炼。用粗铅做阳极，纯铅做阴极，可得纯铅。耐腐蚀，可用作水管。铅、锑、锡的合金熔点低（约240℃），凝固时膨胀，可作印刷铅字。铅玻璃用作X射线防护屏。大量铅用于生产汽油抗爆剂四乙铅和蓄电池的极板。没有氧化层的铅色泽光亮，密度高，硬度非常低，延伸性很强。它的导电性能相当低，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质（比如硫酸）的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。铅矿一般用钻或爆破的手段被开采。矿石被开采后被磨碎，然后于水和其它化学药品（比如表面活性剂黄原酸钠）混合。在这个混合液的容器中有气泡上升，含铅的矿物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以被收集。这个过程可以多次进行，其结果含50%的铅。收集后的泡沫被烤干熔化后得到含97%的铅。这个熔液被慢慢冷却，杂质比较轻上升到表面可以被移去。剩下的铅被再次熔化。冷空气被吹入熔液，更多的杂质上升被移除后得到99.9%的铅。将除去杂质的方铅矿，在空气中燃烧成氧化铅，再与碳共热还原得铅。反应式：2PbS+3O2=2PbO+2SO2PbO+C=Pb+COPbO+CO=Pb+CO22.5、铅的用途（1）制造铅砖或铅衣以防护X-射线及其它放射线。5（2）用于制造合金。等量之铅与锡组成的焊条可用于焊接金属。（3）制活字金。（4）用作蓄电池的电极。（5）铅与锑的合金熔点底，用于制造保险丝。（6）可用于制造铅弹。（7）曾用来制作铅笔，铅笔由此得名。铅是一种有毒的金属，它尤其可以破坏儿童的神经系统，它可以导致血液循环系统和脑的疾病。长期接触铅和它的盐（尤其是可溶的和强氧化性的PbO2）可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。有人认为许多古罗马皇帝的老年痴呆是由于当时铅被用来作为水管（以及铅盐被用来作为加入酒中的甜物）造成的。而且，铅在人体里积蓄后很难自动排除，只能通过某些药物来清除。有这样的说法：海藻和木耳有清除重金属的功用；在一定时间周期（比如半个月）内交替大量食用肉类和奶类，可以帮助排除铅。由于铅被怀疑导致儿童智力衰退它的使用被缩减。在发达国家含铅的油漆不再被出售。含铅盐的陶瓷制品有可能导致中毒，尤其是假如容器内的溶液是酸性的（比如果汁），这些溶液可以溶解陶瓷中的铅离子。尤其对女孩子和年轻的妇女铅的害处可能非常大。3、铅鼓风炉熔炼工艺概述3.1、火法、湿法炼铅工艺概述粗铅冶炼技术分为传统工艺和新工艺两大类。传统炼铅工艺即烧结—鼓风炉流程，存在的主要问题是SO2烟气和铅烟尘造成的环境污染非常严重。烧结锅产出的SO2烟气因无法回收而全部排空；烧结机产出的烟气含SO2浓度很低，采用非稳态单转单吸制酸，SO2转化率低，尾气排放达不到环保要求；采用TOPSOE制酸，费用昂贵，经济上极不合理，另外，烧结过程大量返料循环破碎作业带来的铅尘弥散污染难以根治；烧结化学反应热亦无法回收利用。国外上述炼铅新工艺之所以推广不快，除工程造价昂贵以外，还有技术方面的原因：Kivcet法原料需深度干燥，容易造成铅尘污染；炉子结构复杂，威斯麦铅厂投产初期隔墙曾发生爆炸。QSL法还原段控制较难，渣含Pb波动较大，Pb回收率较低；白银公司1980年代引进该技术，至今未投入生产。6ISA法在德国诺尔顿汉铅厂只有氧化段生产，产出的富铅渣水碎后外销；澳大利亚铅厂还原段渣含铅不稳定，富铅渣送烧结处理，现由于经济原因已关闭；云冶曲靖铅厂在建，但只用作氧化段。Kaldo法炉寿短，伊朗厂只有2个月。氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法，是中国有色工程设计研究总院和水口山有色金属公司联合开发的具有国际先进水平的炼铅新工艺，该技术获得了‘2004国家科技进步二等奖，’2003中国有色金属工业科学技术一等奖。项目氧气底吹熔炼-鼓风炉还原法KIVCET法QSL法ISA法经济规模3-10万t/a粗铅8-10万t/a粗铅5-10万t/a粗铅5-10万t/a粗铅对原料适应性铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料备料要求简单，只需制粒或混合复杂，需深度干燥简单，只需制粒或混合简单，只需制粒或混合出炉烟气S02浓度9-13%15-20%8-10%6-8%终渣含Pb2.5-3.5%3-4%5-7%还原段未投入生产铅回收率较高，97-98%较高，97-98%偏低，95-96%氧枪寿命4-6周2-4周4-7d综合能耗0.4t标煤/t粗铅0.4t标煤/t粗铅0.4t标煤/t粗铅0.5t标煤/t粗铅投资（按8万t/a）2.0-2.5亿元5.5-6.0亿元4.0-4.5亿元3.5-4.0亿元环境条件消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间噪音大传统炼铅工艺，污染源集中在烧结系统，新工艺采用氧气底吹熔炼取代烧结过程，产出SO2烟气满足两转两吸制酸要求，彻底解决SO2烟气污染问题；底吹炉产出的铅氧7化渣考虑采用鼓风炉还原，是由于鼓风炉具有如下优点：a)技术成熟可靠；b)产能高，设备密闭，环保好；c)具有温度梯度，热能利用率高，不用余热锅炉，投资省，烟尘率低，返料少；d)具有还原梯度，风口区是强还原气氛，渣含Pb低，回收率高。e)对于老铅厂改造，可以充分利用原有设施，从而可进一步节省投资。以此形成氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅法，构成了熔池熔炼新技术和成熟工艺的完美结合。湿法冶金工艺流程循环池铅渣浆化塑料颗粒NaCO3Na2CO3粗铅qmkgisjg出售废蓄电池破碎分选系统造粒循环池废酸部分铅膏铅金属循环水有机物塑料硬橡胶中和铅合金硫酸钠合金精炼脱硫燃气反射炉压滤再生粗铅母液熔铸蒸发结晶铸锭布袋除尘器排放83.2、鼓风炉炼铅工艺概述粗铅生产工艺流程烧结焙烧—鼓风炉熔炼法虽然工艺稳定、可靠，对原料适应性强，经济效果尚好。但该工艺的缺点是烧结烟气SO2浓度低，采用常规制酸工艺难以实现SO2的利用，严重地污染了环境。此外，烧结过程中产生的热量不能得到充分利用，在原料（制备返粉）多段破碎、筛分时，工艺流