鉛燒結(jié)塊還原熔煉的目的是什么?
答：鉛燒結(jié)塊由鉛及其他金屬氧化物、硅酸鹽、亞鐵酸鹽、硫酸鹽及硫化物組成，此外，還含有大量造渣成分及貴金屬。還原熔煉的目的是使鉛的化合物還原成粗鉛，將貴金屬等富集其中，使?fàn)t料中各種造渣成分生成爐渣，使?fàn)t料中的銅大部分形成鉛冰銅，以便下一步的處理。
鉛燒結(jié)塊還原熔煉的產(chǎn)物是什么?
答：當(dāng)在鼓風(fēng)爐中還原熔煉鉛爐料時(shí)，可獲得下列各種熔煉產(chǎn)物：粗鉛、鉛冰銅、砷冰銅、煙塵、煙氣和爐渣。
(1)粗鉛。一般含鉛96%～99%,并含有銅、鉍、錫等金屬雜質(zhì)和金、銀、碲等稀貴金屬。因此，粗鉛必須進(jìn)一步精煉，以提高鉛的純度和回收有價(jià)金屬。其處理方法有由火法初步精煉與電解精煉組成的聯(lián)合法和火法精煉兩種。
(2)鉛、砷冰銅。鉛冰銅是由硫化鉛、硫化亞鐵及硫化亞銅所組成的合金，此外，還有少量的硫化銀、硫化鋅及其他金屬硫化物或砷、銻的化合物。只有當(dāng)爐料中存在大量砷與銻時(shí)才會(huì)生成砷冰銅(又稱黃渣),它主要由砷、銻與鈷的金屬化合物組成。由于各廠在鉛生產(chǎn)過(guò)程中使用的原料不同，因此產(chǎn)出的鉛、砷冰銅成分波動(dòng)較大，其處理方法也不一致，如某廠將粉狀冰銅先在小鼓爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，然后鑄成塊，塊狀冰銅則直接裝入轉(zhuǎn)爐，采用固體冰銅吹煉法行處理。
(3)煙塵。煙塵中含有許多有價(jià)金屬，如鉛、鎘、鉈等。煙塵成分在很大程度上取決于熔煉條件和原料成分。
(4)煙氣。鉛鼓風(fēng)爐料面氣體取決于操作制度、入爐物料成分及供風(fēng)條件。
(5)爐渣。爐渣主要是由各種金屬氧化物組成，這些氧化物相互之間又形成某種化合物、固溶體和液體熔液與低熔點(diǎn)混合物。此外，還含有金屬硫化物金屬和氣體。因此，爐渣是一種混雜的多種組成物系統(tǒng)。
鉛燒結(jié)塊鼓風(fēng)爐還原熔煉有什么特點(diǎn)?
答：(1)鼓風(fēng)爐易造成還原氣氛，熔煉作業(yè)空間大，熱效率高，處理量大。
(2)可實(shí)現(xiàn)逆流原理，即加入爐內(nèi)的物料逐漸向下移動(dòng)，氣流向上運(yùn)動(dòng)鼓風(fēng)爐下部燃料層燃燒產(chǎn)生的CO氣體向上運(yùn)動(dòng)通過(guò)料層將熱傳給爐料，并發(fā)生相互化學(xué)反應(yīng)，使還原、造渣、硫化三個(gè)主要過(guò)程進(jìn)行完全。
(3)反應(yīng)后的粗鉛、爐渣、鉛冰銅等熔體流經(jīng)底焦層后，被充分過(guò)熱而進(jìn)入爐缸按密度分層，分別流出;爐氣和煙塵從爐頂排出，進(jìn)入收塵系統(tǒng)。
鼓風(fēng)爐熔煉過(guò)程中影響碳質(zhì)燃料燃燒的因素有哪些?
答：(1)燃料的質(zhì)量。焦炭是鉛鼓風(fēng)爐熔煉的燃料。碳質(zhì)燃料在熔煉過(guò)程中，一是作發(fā)熱劑，利用其燃燒熱保持過(guò)程進(jìn)行的溫度;二是作還原劑，使?fàn)t內(nèi)鉛的化合物還原成金屬鉛，并使鐵的高價(jià)氧化物還原成FeO而造渣。焦炭應(yīng)固定炭比例高、灰分少，具有適當(dāng)孔隙度、保證料層透氣性，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證在熔煉過(guò)程中不易碎。
(2)鼓風(fēng)量和鼓風(fēng)壓力。鼓入爐內(nèi)空氣量增加，焦炭燃燒加速，風(fēng)口區(qū)溫度提高。風(fēng)量一定，焦炭過(guò)多，燃燒不完全，產(chǎn)生大量CO,引起爐子上部燃燒，造成“熱頂”且使?fàn)t子生產(chǎn)能力降低。焦炭一定，風(fēng)量過(guò)剩時(shí)，會(huì)造成焦炭在上部燃燒，爐子的生產(chǎn)能力雖大但熔煉產(chǎn)物變冷，使高溫帶拉長(zhǎng)。
鉛鼓風(fēng)爐還原能力與哪些因素有關(guān)?
答：還原能力與燃料消耗、爐內(nèi)料柱高度、爐內(nèi)溫度、還原時(shí)間、風(fēng)量及風(fēng)壓有關(guān)。
(1)燃料消耗越大，焦炭層厚度增加，CO?被還原成CO的成分增多，還原能力加強(qiáng)，金屬回收率增高。焦率過(guò)高，還原能力過(guò)強(qiáng)，大量FeO和少量ZnO被還原，可能使?fàn)t缸積鐵，虹吸道堵塞。焦率太低，還原能力弱，反應(yīng)進(jìn)行不完渣含鉛高。
(2)鼓風(fēng)爐還原能力隨料柱高度增加而加強(qiáng)，同一熔煉強(qiáng)度下，還原時(shí)間視料柱高度而定。料柱越高，還原時(shí)間越長(zhǎng)，還原作用越完全。
(3)爐內(nèi)溫度越高，還原速度越大，還原程度也越完全。風(fēng)壓、風(fēng)量的控制與料柱和焦率結(jié)合可達(dá)到維持適當(dāng)還原能力的目的。
金屬氧化物還原反應(yīng)由哪幾個(gè)階段組成?
答：(1)CO氣體穿過(guò)“阻滯膜”到PbO團(tuán)塊表面;
2)CO氣體通過(guò)團(tuán)塊孔隙向內(nèi)擴(kuò)散;
(3)在孔隙通路的表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng);
PbO+CO(吸附)—→Pb+CO?(吸附)
(4)CO?通過(guò)孔隙向外擴(kuò)散;
(5)CO?穿過(guò)“阻滯膜”擴(kuò)散進(jìn)入氣流中心。
還原熔煉時(shí)燒結(jié)塊中鉛化合物的行為如何?
答：鉛燒結(jié)塊中，鉛化合物大部分呈PbO及PbO·SiO?形態(tài)，小部分呈PbS、而PbSO?和金屬鉛形態(tài)而存在。還原熔煉時(shí)PbO主要被CO還原為金屬鉛;硅酸鉛在鼓風(fēng)爐中部開(kāi)始熔化，并溶解其他金屬氧化物;PbSO?在熔煉過(guò)程中絕大部分被還原為PbS,而PbS幾乎全部進(jìn)入鉛冰銅，極少部分與PbO及PbSO?相互反應(yīng)而形成金屬鉛。
還原熔煉時(shí)燒結(jié)塊中雜質(zhì)金屬的行為如何?
答：(1)鐵。鐵在燒結(jié)礦中大部分呈Fe?O?、Fe?O?及FeO·SiO?形態(tài)存在，小部分為FeO·SiO,及FeS。熔煉過(guò)程中，鐵的高價(jià)氧化物被還原成低價(jià)氧化物，并與SiO?結(jié)合造渣。一部分FeS被爐氣及Cu?O氧化，其余進(jìn)入鉛冰銅。燒結(jié)礦中所含的FeO·SiO?,不被還原進(jìn)入爐渣。
(2)銅。燒結(jié)塊中銅主要以Cu?O、Cu?O·SiO?及Cu?S形態(tài)存在。Cu?S在還原熔煉時(shí)不發(fā)生化學(xué)變化而進(jìn)入鉛冰銅;Cu?O和Cu?O·SiO?或被硫化(使用的硫化劑為FeS)成Cu?S進(jìn)入冰銅，或被還原成為金屬銅，或以氧化物形式進(jìn)人渣中。
(3)鋅。燒結(jié)塊中鋅主要以ZnO及ZnO·Fe?O?存在，少部分鋅呈ZnS和ZnSO?。ZnS是爐料中最有害的雜質(zhì)，在熔煉過(guò)程中不起化學(xué)變化而進(jìn)入爐渣及冰銅，進(jìn)入爐渣時(shí)會(huì)使渣的密度及熔點(diǎn)增高，進(jìn)入鉛冰銅時(shí)，使熔點(diǎn)增高而密度降低，一部分ZnS可能被鐵還原成鋅蒸氣。ZnSO?一部分與CO反應(yīng)生成Zno一部分生成ZnS。ZnO難被CO還原，熔煉過(guò)程中大部分進(jìn)入爐渣，一小部分在爐子下部還原產(chǎn)生鋅蒸氣，上升時(shí)被爐氣中的CO?、CO及H?O氧化產(chǎn)生ZnO粉末隨氣流上升，沉積在爐料的表面及孔隙中，隨爐料下降又被還原;另一部分沉積在爐壁上促進(jìn)爐結(jié)的形成。
(4)金、銀。金和銀在燒結(jié)塊中以Au、Ag、Ag?S及Ag?SO?形態(tài)存在。鉛是金和銀的良好收集劑，在熔煉時(shí)大部分的金和銀進(jìn)入粗鉛，少部分進(jìn)入鉛冰銅。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)有少量Au、Ag等貴金屬流失到爐渣當(dāng)中。采取有效措施最大限度降低貴金屬在爐渣中的含量，已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。
鼓風(fēng)爐還原煉鉛包括哪些工序?
答：(1)裝料操作。爐料分批加入，加料時(shí)要大塊爐料聚于爐內(nèi)中央，小塊分布在兩側(cè)，使鼓入風(fēng)的分布和爐氣上升較為均勻。
(2)風(fēng)口管理。風(fēng)口是鼓風(fēng)爐下部唯一直接觀察爐內(nèi)狀況的地方。風(fēng)口管理的好壞直接影響燃料燃燒的好壞和整個(gè)爐況的正常與否。每一個(gè)風(fēng)口應(yīng)保持暢通、明亮不發(fā)黑、通風(fēng)正常。
(3)水套控制。主要是控制水套的進(jìn)出口水溫。進(jìn)水溫度為20℃左右，排出水的溫度規(guī)定在70~80℃。水套內(nèi)水溫過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生蒸汽而使冷卻水受高壓蒸汽阻力不能進(jìn)入水套內(nèi)。水套內(nèi)水溫過(guò)低，使附著在水套內(nèi)壁上的渣殼增厚，將促使?fàn)t結(jié)的生長(zhǎng)。
(4)鉛及排渣。大型鼓風(fēng)爐一般從虹吸道連續(xù)放鉛，中小型鼓風(fēng)爐多數(shù)由放鉛口定期放鉛。爐缸內(nèi)的爐渣、鉛冰銅按照爐渣量的多少，間斷或連續(xù)地從爐子前端的渣口放出。
答：(1)開(kāi)爐前先檢查爐子易損部分及附屬設(shè)備，全部正常后可開(kāi)爐。
(2)首先烘爐。先用低溫烘烤爐膛，使水分逐漸蒸發(fā)，然后用焦炭加熱到爐缸發(fā)紅為止。烘烤爐缸時(shí)為防止磚砌縫開(kāi)裂漏入鉛水而使?fàn)t缸損壞，需緩慢升溫。
(3)爐缸烘好后除灰，鋪上干木柴燒油點(diǎn)火，當(dāng)木柴盛燃時(shí)，加入木炭、底焦、底鉛、渣料，然后進(jìn)料燒結(jié)塊。
(4)待液體鉛充滿爐缸后，再裝入一層焦炭，鼓入空氣使焦炭很好地燃燒。剛開(kāi)始幾批開(kāi)爐料是渣料，以后渣料逐漸為燒結(jié)塊所代替，最后裝入正常爐料。加入幾批渣料后，當(dāng)爐渣在風(fēng)口下方出現(xiàn)時(shí)，即打開(kāi)放渣口出渣。
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