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书 书书书 高等职业技术学院教学用书 铅锑冶金生产技术 何启贤 陆玺争 编著 北 京 冶 金 工 业 出 版 社 2005 内 容 提 要 我国铅锑矿产资源丰富， 特别是锑资源居世界首位。也是目前世界上最大的锑金属生产、 出口国。但随着单一锑矿资源的逐渐减少， 铅锑复合矿已经成为我国主要的冶炼原料。本书 以我国铅锑生产企业处理铅锑复合矿的主要生产工艺为依据， 吸收了我国特别是广西西南地 区十余年来在铅锑复合矿处理方面的生产经验和科研成果， 比较全面地介绍了铅锑复合矿火 法冶金生产的原理与工艺。全书共分 13 章， 包括铅锑复合矿的处理方法简介， 铅锑精矿沸腾 焙烧、 烧结焙烧、 鼓风炉熔炼、 铅锑合金吹炼分离、 氧化锑还原熔炼、 底铅精炼、 铅锑复合矿冶金 进展、 铅锑冶炼综合回收与环境保护、 铅锑冶金劳动保护等。 本书可作为有色冶金职业技术学院专业课教材， 也可作为有色冶金企业职工岗位培训教 材， 同时可供有色冶金企业有关科技人员阅读。 图书在版编目 （C I P） 数据 铅锑冶金生产技术/ 何启贤编著1北京冶金工业 出版社， 200514 高等职业技术学院教学用书 ISBN 7�.5024�.3643�.X Ⅰ1 铅⋯ Ⅱ 1 何⋯ Ⅲ1①铅有色金属冶金高等 学校 技术学校教材 ②锑有色金属冶金高等 学校 技术学校教材 Ⅳ1TF81 中国版本图书馆 CIP 数据核字 （2004） 第 121114 号 出版人 曹胜利 （北京沙滩嵩祝院北巷 39 号， 邮编 100009） 责任编辑 张 卫 （联系电话 010�.64027930； 电子信箱 bul l 2820si na. com ） 王雪涛 （联系电话 010�.64062877） 美术编辑 李 心 责任校对 王贺兰 李文彦 责任印制 牛晓波 北京兴顺印刷厂印刷； 冶金工业出版社发行； 各地新华书店经销 2005 年 4 月第 1 版， 2005 年 4 月第 1 次印刷 787m m 1092m m 1/ 16； 10175 印张； 283 千字； 158 页； 12500 册 29100 元 冶金工业出版社发行部 电话（010） 64044283 传真（010） 64027893 冶金书店 地址 北京东四西大街 46 号 （100711） 电话（010） 65289081 （本社图书如有印装质量问题， 本社发行部负责退换） 前 言 近年来， 随着单一锑矿资源的减少， 利用脆硫铅锑矿等复杂多金属矿生产 锑， 已经成为我国锑生产的必然趋势。广西河池大厂矿区蕴藏着大量的脆硫锑 矿等重金属矿藏。为了开发利用这一重要的有色金属资源， 广西华锡集团、 中南 大学等有关企业和高等院校、 研究机构做了大量研究工作， 成功地发展了我国的 锑冶炼技术。目前， 许多企业已经或正在准备进行锑的生产， 由于生产工艺的变 化， 亟需培养一批基层生产技术人员。广西河池职业学院作为一个为地方经济 服务的职业学院， 义不容辞地承担起这一任务， 但苦于没有一本合适的培训教 材。笔者经过几年的努力， 在总结近年教学经验的基础上， 编写了这本教材。 本书以我国冶金企业处理铅锑复合矿的生产实践为依据， 比较详尽地介绍 了铅锑复合矿火法冶金生产的有关问题； 着重介绍了我国特别是广西地区近十 年来在铅锑复合矿处理方面的生产经验和科研成果。全书共 13 章， 主要内容包 括铅锑复合矿的处理方法、 精矿沸腾焙烧、 烧结焙烧、 鼓风炉熔炼、 铅锑合金吹炼 分离、 锑氧还原熔炼及精炼、 底铅电解精炼、 综合回收与环境保护、 铅锑冶炼中的 劳动保护等。 本书可作为职业学院有色冶金专业教材， 也可供大专院校相关专业师生、 有 色冶金生产企业技术人员及有关科研工作者参考。 在编写过程中， 作者得到了广西华锡集团教培中心部分同志、 河池职业学院 资源工程系领导和教师的大力协助， 在此一并致谢 由于作者水平有限， 加上时间仓促， 书中不妥和疏漏之处， 望广大读者不吝 批评指正。 编著者 2004 年 10 月于金城江 目 录 1 概论1 1. 1 铅锑资源概况1 1. 1. 1 铅锑生产发展简史1 1. 1. 2 铅锑生产的资源1 1. 2 铅锑生产与消费3 1. 2. 1 铅的生产与消费3 1. 2. 2 锑的生产与消费4 1. 3 铅及其化合物的性质与用途6 1. 3. 1 铅的性质6 1. 3. 2 铅的主要化合物的性质7 1. 3. 3 铅及其化合物的用途8 1. 4 锑及其化合物的性质与用途8 1. 4. 1 锑的性质8 1. 4. 2 锑的化合物9 1. 4. 3 锑及其化合物的用途11 复习思考题13 2 脆硫铅锑矿的处理14 2. 1 矿石性质14 2. 2 脆硫铅锑矿的火法冶炼方法14 2. 2. 1 烧结鼓风炉熔炼吹炼法14 2. 2. 2 旋涡炉熔炼法15 2. 3 湿法冶金分离方法16 2. 3. 1 硫化钠浸出电积法16 2. 3. 2 新氯化水解法17 2. 3. 3 氯化干馏法18 2. 4 矿浆电解法18 2. 4. 1 复杂铅锑矿的矿浆电解机理18 2. 4. 2 复杂铅锑矿矿浆电解原则工艺流程19 复习思考题20 3 铅锑精矿的沸腾焙烧21 3. 1 铅锑精矿沸腾焙烧的基本原理21 3. 1. 1 铅锑精矿焙烧的目的和要求21 3. 1. 2 铅锑精矿沸腾焙烧的基本原理21 3. 1. 3 铅锑精矿焙烧的影响因素与操作参数的选择24 3. 2 铅锑精矿的沸腾焙烧实践25 3. 2. 1 沸腾炉及其主要辅助设备25 3. 2. 2 沸腾焙烧工艺流程及设备联接26 3. 2. 3 沸腾焙烧的操作26 3. 2. 4 沸腾焙烧的主要产物和技术经济指标28 复习思考题30 4 铅锑矿的烧结焙烧31 4. 1 概述31 4. 1. 1 烧结焙烧的目的31 4. 1. 2 烧结焙烧的工艺流程31 4. 2 烧结炉料的制备31 4. 2. 1 炉料制备的工艺过程32 4. 2. 2 炉料的贮运及破碎32 4. 2. 3 配料的原则和计算方法32 4. 2. 4 炉料的混合和制粒34 4. 3 烧结焙烧的基本原理35 4. 3. 1 炉料中各组分在烧结时的行为35 4. 3. 2 烧结的影响因素37 4. 4 烧结实践38 4. 4. 1 烧结锅烧结实践38 4. 4. 2 烧结盘烧结实践40 4. 4. 3 鼓风烧结机工艺操作实践41 4. 4. 4 烧结工艺要求和控制方法41 复习思考题42 5 铅锑烧结块的鼓风炉熔炼43 5. 1 铅锑鼓风炉熔炼的目的和要求43 5. 2 鼓风炉熔炼的原理43 5. 2. 1 鼓风炉熔炼的基本原理43 5. 2. 2 鼓风炉熔炼时各组分的行为46 5. 3 铅锑熔炼鼓风炉的技术要点49 5. 3. 1 鼓风炉内不同高度的反应49 5. 3. 2 铅锑熔炼鼓风炉渣型选择49 5. 3. 3 影响炉内气流分布的几个因素50 5. 4 铅锑鼓风炉的操作51 5. 4. 1 开炉51 Ⅱ目 录 5. 4. 2 正常作业52 5. 4. 3 停炉操作54 5. 5 鼓风炉正常作业的判断及故障的处理54 5. 5. 1 鼓风炉正常作业的判断54 5. 5. 2 鼓风炉常见故障的处理55 5. 6 铅锑焙砂的压团熔炼58 5. 6. 1 铅锑焙砂的制团58 5. 6. 2 铅锑团矿的还原熔炼59 5. 7 铅锑鼓风炉的主要技术经济指标59 复习思考题60 6 铅锑合金的吹炼61 6. 1 铅锑合金吹炼分离的原理61 6. 1. 1 概述61 6. 1. 2 铅锑合金吹炼分离的基本原理61 6. 1. 3 各种组分在吹炼时的行为62 6. 2 吹炼过程的影响因素64 6. 2. 1 温度64 6. 2. 2 吹风时间和吹风强度65 6. 2. 3 扒渣操作65 6. 3 铅锑合金吹炼分离的生产实践65 6. 3. 1 吹炼反射炉的结构与组成65 6. 3. 2 吹炼过程的生产实践66 6. 4 铅锑合金吹炼的技术经济指标68 复习思考题69 7 氧化锑的还原熔炼70 7. 1 锑烟尘还原熔炼的原理70 7. 1. 1 氧化锑的还原性质70 7. 1. 2 杂质和脉石成分的行为72 7. 1. 3 影响还原反应的主要因素73 7. 2 锑烟尘反射炉还原熔炼73 7. 2. 1 还原熔炼的工艺流程73 7. 2. 2 还原熔炼的主要设备74 7. 2. 3 还原熔炼的主要技术条件75 7. 2. 4 还原熔炼的主要技术操作76 7. 3 还原熔炼产物及泡渣处理77 复习思考题78 Ⅲ目 录 8 锑的精炼79 8. 1 锑火法精炼的原理79 8. 1. 1 粗锑火法精炼的一般原理79 8. 1. 2 精炼除铁80 8. 1. 3 精炼除铜81 8. 1. 4 除砷81 8. 1. 5 除铅83 8. 2 粗锑火法精炼的实践84 8. 2. 1 反射炉精炼的技术条件84 8. 2. 2 反射炉精炼的操作实践85 8. 2. 3 锑液铸锭86 8. 3 反射炉熔炼的主要技术经济指标87 8. 4 精炼渣的处理88 8. 5 粗锑电解精炼89 8. 5. 1 电解液的组成和作用89 8. 5. 2 粗锑阳极的杂质及其在电解精炼过程中的行为89 8. 5. 3 粗锑电解精炼过程的主要影响因素90 8. 5. 4 粗锑电解精炼的实践91 8. 6 锑的熔盐电解精炼92 8. 6. 1 锑熔盐电解精炼的理论基础92 8. 6. 2 粗锑的阳极法精炼93 复习思考题93 9 底铅电解精炼95 9. 1 底铅火法初步精炼95 9. 1. 1 底铅火法初步精炼原理96 9. 1. 2 底铅火法初步精炼的生产实践97 9. 2 底铅电解精炼的基本原理98 9. 2. 1 电极反应过程98 9. 2. 2 杂质在电解过程中的行为99 9. 2. 3 电解阴极沉积物的构造100 9. 3 底铅电解的影响因素101 9. 3. 1 电解液的组成101 9. 3. 2 电流密度102 9. 3. 3 电解液温度102 9. 3. 4 电解液循环103 9. 3. 5 电解液的添加剂104 9. 4 铅电解精炼的生产实践105 9. 4. 1 电解槽的构造与排列105 Ⅳ目 录 9. 4. 2 阳极与阴极的制作106 9. 4. 3 电解的出装槽作业及槽面管理108 9. 4. 4 电解液的制备109 9. 4. 5 底铅电解的特殊操作110 9. 4. 6 阳极泥及其过滤110 9. 5 析出铅精炼与铸锭110 9. 5. 1 氧化法除砷、 锑、 锡111 9. 5. 2 碱法精炼除砷锑锡111 9. 5. 3 精铅铸锭111 9. 6 电解精炼的技术经济指标112 9. 6. 1 电流效率112 9. 6. 2 电能消耗112 9. 6. 3 浮渣率和氧化渣率112 9. 6. 4 残极率与铅精炼回收率113 9. 6. 5 硅氟酸单耗113 复习思考题113 10 含尘烟气处理114 10. 1 铅锑冶炼厂的烟气特点114 10. 2 烟气净化的意义和方法114 10. 3 沉降收尘115 10. 4 旋风收尘116 10. 4. 1 旋风收尘器的工作原理116 10. 4. 2 旋风收尘器117 10. 4. 3 影响旋风收尘器收尘效率的因素118 10. 4. 4 旋风收尘器的优缺点118 10. 5 布袋收尘118 10. 5. 1 布袋收尘的原理119 10. 5. 2 布袋收尘器结构及分类119 10. 5. 3 滤袋材质120 10. 5. 4 影响滤袋收尘效率的主要因素121 10. 5. 5 布袋收尘器的优缺点122 10. 6 电气收尘122 10. 6. 1 电气收尘原理122 10. 6. 2 电收尘器的结构类型123 10. 6. 3 影响电收尘效率的因素124 10. 6. 4 电收尘器的优缺点125 10. 7 湿法收尘125 10. 8 含硫烟气的处理126 Ⅴ目 录 10. 8. 1 烟气净化126 10. 8. 2 二氧化硫转化为三氧化硫127 10. 8. 3 三氧化硫的吸收128 10. 8. 4 低浓度二氧化硫烟气的回收和利用129 复习思考题130 11 废水废渣处理及噪声控制131 1111 固体废物及其处理131 111111 固体废物及其危害131 111112 有害固体废物处理方法132 1112 冶炼废水及其处理134 111211 水体污染的危害134 111212 铅锑冶炼废水来源及特点134 111213 铅锑冶炼废水的处理方法135 1113 噪声污染及控制138 111311 噪声的危害138 111312 噪声的来源139 111313 噪声污染控制方法139 111314 铅锑冶炼企业中的噪声控制143 复习思考题144 12 铅锑生产中有价金属的回收145 12. 1 从含铜物料中回收铜145 12. 1. 1 铜回收工艺流程145 12. 1. 2 回收铜的生产实践145 12. 2 从阳极泥中回收银147 12. 2. 1 底铅电解阳极泥的特点147 12. 2. 2 阳极泥火法熔炼富集148 12. 2. 3 贵铅灰吹生产粗银149 12. 2. 4 粗银电解精炼151 复习思考题152 13 铅锑冶炼中的劳动保护153 13. 1 工业毒物的基本知识153 13. 2 铅锑冶炼中的有害物质153 13. 2. 1 锑及其化合物的毒性153 13. 2. 2 铅及其化合物的毒性154 13. 2. 3 伴生物质的毒性154 13. 3 锑中毒和铅中毒155 Ⅵ目 录 13. 3. 1 职业性锑中毒155 13. 3. 2 职业性铅中毒155 13. 4 铅锑冶炼中的劳动保护156 复习思考题157 参考文献158 Ⅶ目 录 书 书书书 1 概 论 111 铅锑资源概况 11111 铅锑生产发展简史 铅是人类最早提炼出来的金属之一， 埃及人早在公元前 3000 年前就已用铅制作小人像。我 国在夏朝 （公元前21 世纪至公元前16 世纪） 已用铅作货币， 西周的铅戈中含铅已达99175。宋 应星著 天工开物 中列举的铅矿物种类就有 “银铅矿” 、“铜山铅” 和 “草节铅” ， 并记述了铅的冶 炼方法。铅丹 （Pb3O4） 在古代更是被普遍用作化妆品。 欧洲于 17 世纪有大规模生产铅的记载。北美洲人于 1661 年开始采炼铅矿。1800 年欧洲产 铅约 20000t ， 其中一半产于英国。1900 年欧美两洲共产铅约 78kt。20 世纪初， 世界上铅的年产 量已居有色金属的第四位。现在世界年产铅量已超过 4M t， 其中我国的年生产能力就达 1M t （2000 年冶炼 10314 万 t） 。 锑在地壳中含量很低 （仅 1 10 - 4） ， 但由于有钢灰色的天然矿石 （辉锑矿） 和富集的矿床， 数千年前人类就已开始利用锑。古希腊人曾用天然硫化锑作为药物和妇女画眉的修饰品。但在 11 世纪前， 人们仍误认为硫化锑为金属锑。直到 16 世纪初期， 德国僧人万伦廷 （Basi lVal ent i ne） 才著文将金属锑与硫化锑分开， 并较详细地介绍了金属锑的用途、 性质及提取方法。由于金属锑 性脆、 缺乏延展性， 长时期未在工业上广泛应用， 其生产技术的发展也受到相应阻碍。19 世纪， 锑作为铅的硬化剂广泛用于制造榴霰弹， 因为锑的加入可增强炮弹爆炸破裂碎散时的杀伤力。 进入 20 世纪后， 随着锑在印刷工业和军火工业上的应用， 人们把锑看成战略物资， 大大促进了炼 锑工业的发展， 特别是在两次世界大战中的 1916 年和 1943 年， 锑的产量分别达到了 30kt和 55kt。二战以后， 用氧化锑配以氯化橡胶或氯化石蜡作为织物的阻燃剂， 从而使消费量大增， 全 世界每年锑产量约 45kt。近年来由于锑产品的用途增多， 应用日益广泛， 年产锑量达到 100kt左 右。我国的锑生产无论是锑产品产量、 质量， 还是生产技术均居世界领先地位。1962 年， 我国创 造了鼓风炉挥发熔炼法， 使火法炼锑有了一次重大改进。湿法炼锑技术出现较晚， 但也有了较大 规模的生产厂。20 世纪 80 年代以来， 我国在处理铅锑复合矿方面的成功， 使锑的生产量达到了 前所未有的高度。历史上我国锑产量曾达世界产量的 80以上， 目前仍占世界同期产量的一半 左右。 11112 铅锑生产的资源 铅、 锑在地壳中的丰度虽小， 但其矿物普遍出现在地壳中。含铅的矿物有数十种， 不过仅有 方铅矿、 白铅矿和铅矾可称为工业矿物 （见表 1 - 1） 。单独铅矿床很少， 只有西班牙利纳雷斯 卡罗里纳的富矿不含锌， 其余都是生于中温或热液矿床中的铅锌混合矿。砷锑铋也常以硫化物 形态与方铅矿共生。银是方铅矿的一个重要伴生金属， 其含量很少低于 100 10 - 4， 常达 （100 ～ 1000） 10 - 4， 在特殊情况下可高达1。美国是世界上产铅最多的国家； 其次是澳大利 亚， 其产量高、 储量甚丰富； 再次为俄罗斯和加拿大、 墨西哥、 秘鲁、 中国、 德国和南非。 自然界的含锑矿物多达 120 多种， 具有工业使用价值且在我国锑矿床中出现的含锑矿物及 其分子式见表 1 - 1。 表 1 - 1 我国矿床中存在的具有工业价值的铅和锑矿物 矿物名称分子式含铅量/ 硬度密度/ gcm - 3 颜 色 方 铅 矿PbS8616215714 ～ 716暗 灰 白 铅 矿PbCO3771553 ～ 3154166 ～ 6157白、 灰色 车 轮 矿2PbSCu2SSb2S34214 铅 矾PbSO468130310612 ～ 6135白 角 铅 矿PbCl2PbCO376100 磷氯铅矿 3Pb3（PO4） 2PbCl2 76137315 ～ 410619 ～ 710褐、 绿、 黄 砷 铅 矿3Pb3（AsO4）2PbCl269161315 ～ 410712黄、 绿 钨 铅 矿PbW O44515 铬 铅 矿PbCO464110 钼 铅 矿 PbM oO4 58138310617 ～ 710黄、 白、 灰 锑 铅 矿 3PbSSb2S3 5818 脆硫锑铅矿 Pb4FeSb6S14 351393 ～ 315513钢 灰 辉 锑 矿 Sb2S3711692104152 ～ 4162铅 灰 方 锑 矿Sb2O3831325 ～ 5166灰或无色 含锑黝铜矿 （Cu， Fe） 12Sb4S13 约 301213 ～ 44199钢 灰 硫汞锑矿H gS2Sb2S3511591 ～ 2519灰 黑 锑 华 Sb2O383154215 ～ 35176雪白或无色 红 锑 矿Sb2S2O74191 ～ 1154168樱桃红 锑赭石矿Sb2O478193 ～ 57912黄、 白 硫化锑多富集于花岗岩或花岗闪长岩的地区， 其主要矿物是辉锑矿和车轮矿。磺基锑化物 则大多出现在硫化矿床的次生置换带。硫化矿很易氧化成三价锑的氧化物如方锑矿。世界锑矿 床主要分布在两大地区 一是太平洋沿岸锑矿带， 包括中国南部、 俄罗斯东部、 智利、 秘鲁、 墨西 哥、 美国西部各州、 日本、 澳大利亚、 马来西亚等地区， 这个地区集中了世界锑矿的绝大部分； 二是 地中海锑矿带， 包括阿尔及利亚、 南斯拉夫、 捷克、 斯洛伐克、 意大利、 土耳其及高加索地区。此 外， 南非的锑矿资源也很丰富。据美国矿务局 1995 年发表的数据， 目前世界锑工业储量约 420 万 t， 基础储量 470 万 t。其分布如表 1 - 2 所示。 表 1 - 2 世界锑的储量 （万 t ） 国 别中 国玻利维亚南 非墨西哥美 国俄罗斯等国其 他总 计 储 量240143110241018108103010691042010 我国有丰富的锑、 铅资源， 目前已开采铅矿的有辽宁、 山东、 青海、 甘肃、 云南、 贵州、 广东、 广 西、 江苏、 湖南、 江西等省区。铅探明储量超过 300 万 t， 潜在储量也在 400 万 t以上， 资源总储量 700 万 t， 约占世界总量 288M t的 214。随着国内冶炼能力的飞速发展， 我国每年都要进口大量 的铅精矿， 综合利用各种矿石资源和二次资源已成为当务之急。锑矿床一般不大， 我国的锑储量 21 概 论 最为丰富， 已探明储量 240 万 t， 潜在储量 70 万 t， 约占世界总储量的一半以上。玻利维亚是世界 第二产锑国， 其储量约占世界总量的 8。值得注意的是， 由于单一锑矿开采和消耗过快， 储量 越来越少， 而复杂锑矿相对增加， 因此， 复杂锑矿 （其中相当部分为铅锑复合矿） 的开采逐渐代替 单一锑矿的开采已成为必然的趋势。 我国锑矿类型很多， 分布遍及 15 个省区， 其中以湖南、 广西两省区资源最为集中， 占全国总 量90左右。广西锑矿分布于南丹大厂、 茶山、 隆林、 德保等地区， 大部分为多金属复合矿。南丹 锡铅锌矿田中含锑矿物主要为脆硫锑铅矿和硫锑铅矿， 其储量十分丰富， 过去一直无法有效分离 提取。为了处理这种复杂矿物原料， 我国冶金工作者进行了大量的试验研究， 取得了较好的分离 效果， 并在广西华锡集团公司 （原中国有色金属工业总公司大厂矿务局） 实现了工业化生产。现 在广西境内已有十多家建成或在建