电炉处理废铅.doc

电炉处理废铅电炉处理再生含铅原料是先进的工艺。电炉熔炼与鼓风炉熔炼处理废铅蓄电池及再生烧结原料相比，显著的优点是焦耗低电炉处理再生含铅原料是先进的工艺。电炉熔炼与鼓风炉熔炼处理废铅蓄电池及再生烧结原料相比，显著的优点是焦耗低。往炉料中加入的焦炭量只保证炉中进行还原反应的需要。这样，利用空气燃烧焦炭已无必要，结果，生成的烟气少了，减少了炉尘的排出量和烟气净化的费用。电炉熔炼时，大大减少了热损失，既随废气又随废渣的热损失将减少60%。图1 鼓风炉还原熔炼铅烧结块、再生原料和返料的工艺流程图图2 鼓风炉熔炼废铅蓄电池的工艺流程图 电池法将含铅再生原料处理成铅锑合金的工艺是由全苏有色金属科研设计院等单位研制的。工业规模的苏打还原电熔炼法在列宁诺戈尔斯克铅厂首先采用。此法的特点是在熔炼再生物料时添加苏打、石灰石和含铁物料等熔剂，直接生产符合全苏标准的铅锑合金。 在电炉生产铅锑合金时，熔炼过程中同时进行铅硫酸盐和氧化物同苏打（或者苏打-硫酸盐混合物）及炉料的其它氧化物组分和碳还原剂交互反应。 炉料在电炉的还原环境中熔化并产生出液相；粗铅分布在炉子的下部；冰铜-炉渣的熔体呈较轻相，构成熔体上部。 在电炉中进行的氧化-还原过程的反应历程归结如下：炉料中有铅的氧化物和硫酸盐化合物，在加热时，它们与固态碳和一氧化碳在碳酸钠存在的条件下发生作用；铅的氧化物、硫酸盐和硅酸盐与铅和钠的硫化物发生作用。在固相中进行的流程反应历程可用以下流程和反应式表示：PbCOPbOCO吸离PbCO2吸离PbCO2 (1)PbOSiO2COPbOSiO2CO吸离PbSiO2CO2吸离BbSiO2CO2 (2)2PbOSiO2CO2PbOSiO2CO吸离PbPbSiO2CO22PbSiO22CO2 (3)CCO2CCO2吸离COCO2CO (4)PbONa2CO3CPbNa2OCO2CO (5)PbSO4Na2CO33CPbNa2S3CO2CO (6)PbSO42CPbS2CO2 (203)Sb2O33COSb2O33CO吸离2Sb3CO2 (7) 硫化钠与氧化铅基本上是在液相中按下列反应相互作用：Na2S3PbO3PbNa2OSO2 (8)Na2S3(2PbOSiO2)6PbNa2OSO23SiO21.5O2 (9)Na2S3(PbSiO2)3PbNa2OSO23SiO2 (10) 一定数量的氯化物随着返尘进入炉料。氯化物与硫酸钠在有碳存在的条件下按下列反应相互作用：PbCl2Na2CO3CPb2NaClCO2CO (11)废钢是炉料的必要的组分，保证硫化铅和硫化锑与铁还原反应的进行：PbSFePbFeS (12)Sb2S33Fe2Sb3FeS (13) 冰铜熔体由未进行反应的硫化铅、硫化铁和硫化钢组成。熔体的渣组分由无矿岩的组分（SiO2、CaO、Al2O3）在与碳酸钠相互作用下形成：Na2CO3nSiO2Na2OnSiO2CO2 (14)Na2SO4nSiO2Na2OnSiO2SO3 (15)mNa2OnSiO2CaOmNa2OCaOnSiO2 (16) 由于再生原料中无矿岩石的组分含量不高，故单相渣未形成，而成为冰铜-渣熔体的成分。 熔炼产物的分解完全取决于它的物理学性质。钠质硅酸盐渣熔体溶解极少量的铅和锑，因此熔炼时金属随硫化物渣熔体的损失不大。铅和锑的化合物在钠质硅酸盐渣熔体中的的溶解度列于表1。表1 铅和锑的化合物在钠质硅酸盐渣熔体中的溶解表渣的成分（%） 温度（） 铅和锑化合物的平衡浓度（%） Pb PbS Sb Sb2S2 SiO2 36.3 900 0.03 0.27 0.09 1.35 Na2O 39.5 1000 0.038 0.29 0.009 2.40 CaO 24.2 1200 0.039 0.009 SiO2 26.2 900 0.078 0.28 0.21 1.85 Na2O 45.0 1000 0.100 0.29 0.19 3.80 CaO 20.3 1100 0.16 FeO 20.0 1200 0.18 1.30 SiO2 37.4 900 0.025 0.20 0.30 3.0 Na2O 32.4 1000 0.035 3.1 CaO 20.3 1100 0.035 3.4 FeO 9.9 铅和锑的平衡浓度随着含这两种金属硫化物的系统中温度的升高而增大。二氧化硅含量增高则降低了平衡浓度，往渣系统中加入氧化铁则提高铅的平衡浓度。 熔炼产物的定性分离，考虑到铅和锑两种金属及其渣熔体的硫化物，通过调节炉膛深度而成为可能。根据熔体温度差保证铅、锑、铜的硫化物的熔析，并有效地与冰铜体交互反应。 电熔炼过程的技术指标定于渣熔体的粘度和电导率。二氧化硅含量的提高和渣中氧化钙和氧化钠含量的降低使渣的粘度增大并使其出炉困难。此外，二氧化硅的含量增高还降低了电导率。 下面列出渣熔体的粘度和电导率与温度的相关关系（SiO231.0%、Na2O35.25%、CaO8.75%、FeO29%）：温度（） 750 900 950 1000 1050 1100 1150 1200粘度（帕秒） 84 36 24 14 11 80 5.9 3.4 电导率（西厘米1） 0.76 1.11 1.61 1.91 在工业实践中，对再生铅原料以苏打还原过程进行过电炉熔炼，生成含有SiO22842%、Na2O2840%、CaO1524%、FeO1020%的冰铜-渣熔体。这样的成分保证得到贫铅的冰铜-渣溶体并提高了铅和锑的回收率。 电炉熔炼的实践 按工艺流程图（图3）将再生原料用电热法处理成含锑的铅。再生原料应符合OCT163978的要求。用来电炉熔炼的再生原料有：铅和含锑的铅的废料、废铅蓄电池、铅渣、铅泥、拆解蓄铅蓄电池的金属产物。含铅物料的化学成分列于表2。 图3 电炉熔炼含铅再生原料的工艺流程图表2 电炉熔炼的含铅物料的化学成分（%）物料 Pb Sb Cu S As Sn Fe SiO2 其它 废铅块料 97.099.0 0.250.5 0.52.75 含锑的铅废料及块料 90.095.0 0.250.5 5.0 1.54.5 废铅蓄电池 73.588.5 1.24.1 3.43.6 3.27.0 0.020.01 0.01 1.02.0 1.619.2 废铅蓄电池解体后的金属产物 90.092.5 3.04.0 0.2 0.60.88 0.01 0.01 3.96.4 电炉熔炼成铅锑合金工艺对再生原料的备料提出高要求，这些要求在于要仔细进行下列工序：验收、分选、解体、熔炼前的准备。在一年的寒冷期间，原料一定要干燥，残余水分不超过4%。 在一家工厂里用电炉熔炼的炉料100%是再生原料（铅含量不低于75%）。再生原料总量的46%是碳酸钠，1.52.0%是石灰石，23是铁屑，58%是冶金焦炭。焦碳的配比根据熔炼面上产生的厚度为50100毫米的固定层计算而定。 根据生产下列成分的冰铜-渣熔体的需要来确定炉料成分：Pb35%，Fe全2330%。Cu1.23.0%，S1215%，Na1720%，SiO279%，CaO1214%，其它7.316.0%。渣-冰铜中SiO2的含量在79%的水平上，并限于随焦碳灰、铅渣和废铅蓄电池渣棉中的填料而进入。 用板式进料器或者螺旋进料器把炉料装入炉内，送到均匀分布的渣面上，而不形成斜坡。 炉料进入熔体后，开始进行金属的还原反应和生成渣-冰铜熔体的反应。在44.5小时内周期性地装入和熔炼炉料。在这个时期，装入炉内2732吨炉料和返料（尘粒和难熔浮渣）。 熔炼过程在三相三电极电炉里进行了（图4），电极直径为0.3米。电炉的参数如下：电炉的功率（千伏安） 2300炉料的单位生产率（吨米2昼夜） 9.8每吨炉料电极消耗（吨） 0.00960.011每吨炉料耗电量（千瓦小时） 600650炉底面积（米2） 7.37熔炼区电炉的尺寸（米） 图4 熔炼含铅再生原料的电炉a-纵剖面；-横剖面宽 1.86长 3.96烟气区电炉的尺寸（米）宽 2.1长 4.2 炉内保持必要的温度，既考虑到电流通过渣熔体时放出热量，也因为电极和炉料间产生电弧辐射热。 电流通过三根石墨电极进入电炉工作空间，电极终端深入到渣熔体180450毫米处。 炉膛内的热交换依靠渣熔体的对流搅动而得到保证。同时，熔体中的热场相当不均匀。在靠近炉壁的地方，电极区保证有最高温度12501300，在炉底区温度为1000，而在炉底（床）温度降低到700。温度的不均匀决定了炉料装入的顺序。大部分炉料约90%装入靠近电极的空间，而少部分（1015%）装入比较靠近炉子的边上。熔池达到1.31.4米水平后，开始装入铁屑。熔池温度应不低于12001300。沉淀后，生产出熔炼产物。粗铅放入容积0.7米3