1铅冶金的一般知识

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1、1铅冶金的一般知识1.1铅及其主要化合物的性质1.1.1铅的性质1.1.1.1物理性质金属铅结晶属于等轴晶系，其物理性质方面的特点为硬度小、密度大、熔点低、沸点高、展性好、延性差、对电与热的传导性能差、高温下容易挥发、在液态下流动性大。这些性质如表1—1所示。表1-l铅的主要物理性质项目原子量密度(20℃)熔点硬度(莫氏)沸点粘度(340℃)单位g/cm3℃℃Pa·s数值207.2111.3437327.431.515250.189项目比电阻(20～40℃)导热系数f100℃)平均热容(一100℃)表面张力(327.5℃)气化潜热熔化潜热单位μΩ/cm2J/(cm·

2、s·℃)J／(g-℃)Pa/cmJ／gJ/g数值20.6480.3390.150544.484026.17铅的蒸气压与温度的关系如下：温度(℃)62071082096011301290136014151525蒸气压(kPa)1.33×10-41.33×10-31.33×10-20.1331.336.713.338.5101.3可见在高温下铅的挥发程度很大，所以在火法炼铅过程中容易导致铅的挥发损失和环境污染，炼铅厂必须设置完善的收尘设备。1.1.1.2化学性质铅在完全干燥的常温空气中或在不含空气的水中，不发生任何化学变化；但在潮湿和含有CO2的空气中，则失去光泽而变成

3、暗灰色，其表面被PbO2薄膜所覆盖，此膜慢慢地转变成碱性碳酸铅3PbCO3·Pb(OH)2。铅在空气中加热熔化时，最初氧化成Pb2O，温度升高时则氧化为PbO，继续加热到330~450℃形成的PbO氧化为Pb2O3，在450~470℃10的温度范围内，则形成Pb3O4。(即2PbO·PbO2，俗称铅丹)。无论是Pb2O3，或Pb3O4在高温下都会离解生成PbO，因此PbO是高温下惟一稳定的氧化物。CO2对铅的作用不大；浸没在水中(无空气)的铅很少腐蚀。铅易溶于硝酸(HNO3)、硼氟酸(HBF4)、硅氟酸(H2SiF6)、醋酸(CH3COOH)及AgNO3等；盐酸与硫

4、酸仅在常温下与铅的表面起作用而形成几乎是不溶解的PbCl2和PbSO4的表面膜。可见，以工业上常用的“三酸”作为溶剂，都不太适宜用于湿法炼铅和粗金属铅的水溶液电解精炼，因为尽管硫酸、盐酸价廉易得，但生成的PbSO4、PbCl2在水溶液中溶解度小；而与硝酸形成的Pb(NO3)2在水溶液中不太稳定，容易生成挥发性的氧化氮。这就是湿法炼铅工业化规模生产的困难所在，也是粗铅电解精炼不得不采用较昂贵的H2SiF6作电解质的缘故。铅是放射性元素铀、锕和钍分裂的最后产物，可吸收放射性线，且具有抵抗放射性物质透过的性能。1.1.2主要铅化合物的性质1.硫化铅硫化铅(PbS)在自然界

5、呈方铅矿存在，色黑(结晶状态呈灰色)，具有金属光泽。PbS含Pb86.6％，密度7.4～7.6g/cm3，熔点1135℃，熔化后流动性很大，可透过粘土质材料而不起侵蚀作用，易渗入砖缝。PbS在600℃时已开始挥发，其蒸气压与温度的关系如下：温度(℃)85292897510741108116012211281蒸气压(kPa)0.1330.6671.337.9913.326.753.3101.3PbS的离解压很小，1000℃时仅为16.8Pa。但PbS中的Pb可被对硫亲和力大的金属所置换，如温度高于1000℃时，铁可置换PbS中的铅(PbS+Fe=FeS+Pb)。这就是

6、炼铅常见的“沉淀反应”。PbS可与FeS、Cu2S等金属硫化物形成锍，CaO、BaO对PbS可起分解作用(4PbS+4CaO=4Pb+3CaS+CaSO4)；在还原气氛下，可发生下列反应：2PbS+CaO+C(CO)=Pb+PbS·CaS+CO(CO2)。当炉料中存在大量CaS时，会降低铅的回收率，因为CaS将与PbS形成稳定的CaS·PbS。在铅的熔点附近，PbS不溶于铅中，随着温度的升高，PbS在铅中的溶解度增加。到1040℃时，PbS与Pb的熔合体分为两层，上层含PbS89.5％，Pb10.5％；下层含PbS19.4％，Pb80.6％。当冷却时PbS以纯净的结

7、晶体从Pb—10PbS熔合体中析出，这是鼓风炉熔炼中炉结形成的原因之一。PbS溶解于HNO3及FeCl3的水溶液中，所以HNO3和FeCl3均可用来作为方铅矿的浸出剂。PbS几乎不与C和CO发生作用。PbS在空气中加热时生成PbO和PbSO4，其开始氧化温度为360~380℃。2.氧化铅氧化铅(PbO)又名密陀僧，熔点886℃，沸点1472℃，有两种同素异形体：属于正方晶系的红密陀僧和斜方晶系的黄密陀僧。熔化的密陀僧急冷时呈黄色，缓冷时呈红色，前者在高温下稳定，两者的相变点为450~500℃。PbO在不同温度下的平衡蒸气压如下：温度(℃)943103910851