电铅冶炼控制重点及装置改造
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本文作者：罗生奎作者单位：西部矿业铅业分公司
经过电解生产过来的析出铅含铅99．99％，但还含有微量的砷、锡、锑等杂质及一些胶质物，需在铸造以前再次精练除去，使其符合国家规定的一级品电铅标准要求，精练的办法有氧化法和碱性两种方法。
1精练办法
1．1氧化精练
铅的氧化精练是基于砷、锡、锑对氧的亲和力大于对铅的亲和力，而形成更稳定的氧化物，这些杂质氧化物并不溶于液体铅中，氧化精练在铅锅内进行。杂质的氧化是空气中氧和氧化铅两方面作用的结果。所用的氧化铅是析出铅被加热、溶化升温过程中表面的铅被氧化而成的。杂质的氧化顺序取决于杂质对氧的亲和力的大小。在精练温度下，杂质的氧化顺序是：锡、砷、锑。即锡最先氧化，然后是砷、锑杂质。锡、砷、锑的氧化物是两性的。对氧化铅具有酸性并与之形成锡酸盐，亚砷酸盐。其反应式如下：（略）。杂质的氧化速度取决于杂质向铅液表面扩散的速度进行过程中的温度及氧的浓度，其关系（见图1）。
1．2碱性精练
此法的实质也是利用杂质砷、锑、锡对氧的亲和力大雨铅对氧的亲和力。使杂质氧化并造渣。与氧化精练不同的是氧化剂来源不是空气中的氧，而是氧化铅，氧化生成的渣与氢氧化钠反应溶为一体，却不溶于液体表面，其反应如下：（略）。
在碱性精练过程中，杂质的氧化精练有所不同，即砷首先氧化，而锑较难除去，所使用的反应剂氢氧化钠的消耗量取决于析出铅中杂质的种类和含量（见表1）。
西部矿业铅业分公司电铅精练的生产工艺是：将析出铅装锅，熔化并升温至一定的温度，用捞渣机将表面渣捞去一部分，放入搅拌机，在搅拌的过程中分两次加0．5kg／t氢氧化钠，搅拌到一定时间后，停止搅拌吊走搅拌机，再用捞渣机把铅液表面的渣捞去，放入铅泵开始铸锭的生产。在此精练的过程中，其间发生了碱性精练和氧化两种方法，由于搅拌的温度在500~550℃之间。碱性精练占主导地位，氧化精练占次要地位。但这两种方法相辅相成，互相影响。为了达到最佳的精练效果，要重点控制好以下几个重点。
2．1温度
根据国内的一些生产厂家的生产经验及部分培训教材，本地的地理气候特点，该厂规定搅拌温度在530~550℃之间，若温度过低，铅液表面的铅渣也多，降低了回收率。精练反应的速度过慢且反应不彻底造成生产时间延长，部分氢氧化钠浪费，温度过高，在搅拌过程中铅液表面的铅过度氧化，部分铅会蒸发，降低了铅的回收率，而且氢氧化钠也会部分蒸发而浪费，煤耗成本也升高。该厂在开始生产时，采用热电偶测温来控制温度，在捞渣前，先拨开铅液上面的浮渣，拿1根20mm粗的干燥钢棒，放入锅中3s，拿出钢棒观察，若钢棒上粘有明铅，表面温度过低须升温，反之表明温度可以，在此过程中还要观察铅液表面是否发红，若发红，表明铅液温度过高要降温。
2．2搅拌机的搅拌效果
搅拌机的搅拌原理是：将搅拌机支架放于电铅锅上，电动机通过减速装置带动长轴转动。长轴上装有螺旋桨，螺旋桨置于导流筒内，螺旋桨旋转时，将导流筒内的铅液向下压，导流筒上方形成向下吸引的旋涡，将液面的氧化铅与氢氧化钠吸进筒内与铅充分反应，进而进行碱性精练，表面上的氧化铅与空气中的氧气发生氧化精练，根据前面所述，氧化精练的速度取决于杂质向铅液表面扩散的速度及铅液温度。
碱性精练的速度取决于杂质含量及氢氧化钠在铅液里扩散的速度。这样，精练效果与搅拌效果有很大的联系，搅拌效果越好，精练效果也越好。
而搅拌效果与搅拌机的放置高度，搅拌机的螺旋桨的大小与斜度有关。在生产中，搅拌机的放置高度一般为导流筒上边伸入铅液5~10cm为宜为这个高度。搅拌时铅液表面的氧化铅全被吸进导流筒内发生精练反应，若小于这个高度，大块的氧化铅和部分氢氧化钠进不去导流筒，精练效果差。大于这个高度，在搅拌时表面的氧化铅与氢氧化钠进不了导流筒，下面的铅液被吸进导流筒，搅拌效果极差，在实际中，搅拌时支架是固定的。每次加锅都不可能加的铅熔化后高度一样。其措施是：如果搅拌机的放置高度小，则往锅里加入析出铅，使液面上升达到规定的高度。如果铅锅内铅液液面太高，则把搅拌机的支架向上垫，达到规定的高度。
另一个影响搅拌效果的因素是：搅拌机的螺旋桨的大小和斜度。在转速不变的情况下，导流筒内螺旋桨越大，桨片把铅液向下压的力量也越大，吸进导流筒的铅液的速度也加快，搅拌时的旋涡越大，搅拌效果越好，搅拌时间相应的缩短。桨片的斜度越大，搅拌效果也一样。
现在实际生产中，遇到的问题是搅拌机是专业厂家为50t铅锅生产的，有三片螺旋桨片，是整体铸钢制造而成，螺旋片的斜度定死的，不可能改变，而且桨片在纵方向与导流筒间隙不大。因生产需要，50t的铅锅改为100t的铅锅，搅拌机就显得有点小，搅拌效果不甚理想。
经过仔细的观察和思考，笔者对搅拌机进行了改造，改造的主要思路是利用原搅拌机，且原搅拌机原部件不更换，改造后要使用良好。解决的办法是，在桨面上补焊一片钢板，使桨面面积从600cm2扩大到700cm3。经使用，搅拌效果达到了预期目的，且传动长轴没有发生变形、断裂等现象，搅拌机使用也良好（见图2）。
3搅拌时间
根据一些生产厂家及部分教材内容，该厂规定搅拌时间为45~60min。如果温度高，应该搅拌时间短。如果铅液温度低，搅拌时间放长一点。以搅拌出来的铅液表面光亮，颜色为银白色为适宜，表明除杂时间已基本达到要求。如果搅拌时间过长，有部分铅液氧化成氧化渣，降低了铅的回收率。
从精练的过程反应来看，氧化精练和碱性精练两种反应，都有氧化铅参与。在搅拌前捞渣时，不能捞的太净要留适当的氧化铅渣在锅内，以留有锅面上1cm厚的氧化渣为宜，否则氧化铅不够用造成反应缓慢，而所须的氧化铅只能从铅液表面氧化产生，降低了铅的回收率。
在实际操作中，以捞完渣后，开始搅拌经过搅拌精练后，铅液面上的渣比原先少了将近1／3，渣中的部分氧化铅被还原成铅而进入铅液，提高了铅的回收率，降低了生产成本。通过对以上几个精练过程中的影响因素的论述，在电铅搅拌前要控制温度在500~550℃之间，捞渣时不要把氧化渣捞干净，要留有一部分氧化渣，搅拌时要根据铅液温度的高低，搅拌效果定搅拌时间，不能把搅拌时间定死，在搅拌期间，要不定期观察铅液表面颜色，铅液表面颜色光亮、银白色而且时间已到达45min就停止搅拌，这时要降温，通知有关人员取样化验，在温度降至420~460℃时就可以进行逐型生产了。
