簡介
粗鉛火法精煉(fire refining of crude lead)是指分段脫除熔煉粗鉛中的雜質,產出精鉛的過程,為火法煉鉛流程的重要組成部分。鉛熔煉產出的粗鉛,除含有銅、鎳、鈷、鉍、錫、砷、銻、鋅、硫等雜質外,還有金、銀等貴金屬和硒、碲等稀有金屬。雜質總量約為1%-4%。因此,精煉的目的不僅要脫除對鉛性質有不良影響的雜質,使精鉛符合用戶的要求,而且還要綜合回收粗鉛中的有價金屬。
粗鉛精煉有火法精煉和電解精煉兩種方法。中國、加拿大和日本等國的煉鉛廠,一般採用粗鉛火法精煉脫銅後再進行電解精煉的工藝流程,世界其他國家都採用火法精煉流程。火法精煉流程所產的精鉛約占精鉛總量的80%。與電解精煉相比,火法精煉的主要優點是設備及工藝操作簡單,基建投資省,可處理成分複雜的祖鉛,產出不同品級的精鉛,生產周期短,能耗少。但火法精煉過程繁雜,產出一系列的副產品,每種副產品都需要單獨處理,增加了處理費用,降低了綜合回收率。無論是採用火法精煉或電解精煉,都可獲得純度達99. 99%的精鉛。火法精煉由除銅,除砷、銻、錫,加鋅脫銀,除鋅,除鉍和除鈣鎂等作業組成 。
除銅
除銅是指從粗鉛中分離銅的過程。不論是火法精煉還是電解精煉,粗鉛除鋼都是精煉的第一道作業。粗鉛除銅的方法有熔析法和加鋶法兩種方法,大多數工廠都採用先熔析、後加硫的兩段除銅方法 。
除銻、砷、錫
使雜質砷、銻、錫與鉛分離的過程,又稱鉛軟化。過程的原理是基於砷、銻、錫較鉛易氧化成為難溶於液鉛的金屬氧化物,浮於液鉛表面達到與鉛分離的目的,粗鉛的軟化有氧化精煉和鹼性精煉兩種方法。由於氧化精煉法作業時間長,大型現代化煉鉛廠廣泛採用鹼性精煉法 。
加鋅除銀
用鋅使鉛與銀分離的過程,工業上廣泛套用的除銀法。1842年卡斯坦發現用鋅可脫除鉛中的銀,帕克斯於1850年將加鋅除銀法用於工業生產,故又稱帕克斯法。鋅對金和銀的親和勢較大,能相互結合形成穩定、熔點高、密度比鉛小的鋅金和鋅銀化合物。並以固體銀鋅殼的形態浮於液鉛表面與鉛分離。除銀作業的關鍵在於控制好作業的溫度及加鋅次數和數量。在實際操作中,大都採用逆流操作法,即分批加入所需的鋅,將含金銀較貧的銀鋅殼返回到高銀液鉛中。第一次加鋅的溫度保持在773K左右,液鉛冷至723-753K除去銀鋅殼;第二次和第三次加鋅分別控制723K和693-703K,除去銀鋅殼則分別為603-613K和753K,除銀後液鉛含銀低於2-3g/t。大多數鉛精煉廠的加鋅除銀作業是在除銀鍋中以間斷方式進行的,但在少數工廠,如皮里港鉛廠則是在皮里港式提銀鍋內連續進行的。
銀鋅殼是鉛、鋅和貴金屬的合金,其中混有少量鉛、鋅氧化物和銅、砷、銻等金屬雜質,經專門處理回收其中的鋅、鉛和銀 。
除鋅
除銀後的鉛含鋅0.6%-0.7%,從粗鉛除鋅的精煉又稱第二次精煉,所用方法有氧化精煉、氯化精煉、鹼法精煉和真空精煉四種方法 。
除鉍
多數工廠採用加鈣、鎂除鉍。鈣、鎂與液鉛中的鉍能形成熔點高、密度小於鉛的化合物,這種化合物以硬殼狀浮至液鉛表面而與鉛分離。此法為克羅爾於1922年所發明,並於1934年由貝特頓改進,故稱克羅爾-貝特頓法 。
除鈣、鎂
除鉍後鉛含鈣0.03%-0.04%、鎂0.04%-0.07%及少量的鋅、銻,這些雜質可用氧化精煉,氯化精煉及鹼性精煉除去。在這些方法中,以鹼性精煉的效果最好。氧化精煉的作業溫度為1023-1073K,反應時間4-5h 。