目前世界上炼铅以火法炼铅为主,火法炼铅一般包括原料准备(配料、制粒、烧结焙烧)、还原熔炼制取粗铅和粗铅精炼三大工序。烟气制酸、烟尘综合回收以及从阳极泥回收金银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。
铅精烧结焙烧有两个目的:一是将原料中的硫氧化除去,并以SO2形式送去制硫酸;二是使部分伴生金属氧化并与SiO2等脉石成分生成MeO.SiO2低熔点液相,使细粉状铅精矿粘结成多孔硬块,以利还原熔炼。
(1)备料 进入烧结工序的物料包括铅精矿、石英熔剂、烧结返料,三者的配比为30:10:60。铅精矿一般含有(%):Pb 50-60、Zn 4-6、Cu 0.2、S15-25、Fe 14、SiO2 1-2。此外,还伴生有Ag、Bi、Cd、In等有价金属。配好的物料,经过混合和制粒,用布料机均匀地平铺在烧结机上进行烧结焙烧。 (2)烧结 现代烧结作业均采用带式烧结机,面积为60-70m3。工作时,铺满炉料的烧结机在传动机械带动下向前移动,经过点火装置处炉料被火焰点燃,并在强制通过料层吸入(或鼓出)的大量窑中氧的作用下,料层温度迅速上升到1073-1173K,炉料中发生了一系列的烧结反应。
炉料中主要铅矿物PbS与O2反应生成PbO和SO2:
3PbS+5O2====2PbO+PbSO4+2SO2
3PbSO4+PbS====4PbO+4SO2
还有少量金属铅生成:
PbS+PbSO4====2Pb+2SO2
在炉料中含量较高的黄铁矿(FeS2)发生分解并进一步氧化成FeO, Fe2O3和SO2,进而与SiO2, PbO化合,生成为硅酸盐(2FeO.SiO2、xPbO.SiO2)和亚铁酸盐(xPbO.yFe2O3)。以上盐类在焙烧作业温度下均呈液相,粉状炉料在此液相作用下,形成坚硬多孔大块。这些低熔点盐是烧结过程的粘结剂。烧结料经过破碎筛分,筛至50-150mm块料送鼓风炉熔炼,筛下粉料返配料,含SO2烟气送去制酸。