铅冶炼生产工艺过程铅锭中铅渣变化

张 伟

(株洲冶炼集团股份有限公司,湖南株洲 421004)

铅冶炼生产工艺过程铅锭中铅渣变化

张 伟

(株洲冶炼集团股份有限公司,湖南株洲 421004)

主要研究了铅冶炼过程中铅渣的变化情况。铅冶炼过程中粗铅中含渣量最高,随着铅的纯度进一步提高,铅锭中的铅渣量逐步降低,同时,工艺条件控制也是影响铅锭中夹渣量多少的一个重要因素。

铅冶炼;铅;合金;铅渣

铅、铅合金在冶炼生产和后续产品的生产过程中只要发生升温熔化,其过程就会产生铅渣的变化,铅渣的变化在一定程度上影响产品质量和产品的使用。铅主要用于铅酸蓄电池,用量超过70%[1]。蓄电池板栅的使用寿命是影响铅酸蓄电池使用寿命关键因素之一,绝大部分铅酸蓄电池寿命都由于板栅使用寿命终结而终结[2]。铅、铅合金冶炼过程中带入铅锭中渣的多少在一定程度会影响铅酸蓄电池板栅质量。了解冶炼过程铅渣的变化对铅、铅合金后续使用有一定的实际意义。

1 冶炼过程中铅渣在铅锭中的情况分析

铅冶炼工艺主要流程鼓风炉等工艺铅粗炼、粗铅除铜、铅电解、火法精炼及铅合金生产,每段工艺中产出的铅锭中所含渣量是不相同的。取每段工艺产生的铅,制样品进行电镜扫描分析。

1.1 铅冶炼工艺主要流程铅锭中铅渣

对样品进行电镜扫描分析,如图1所示。

从图1中可以看出,鼓风炉粗铅(a)、除铜粗铅(b)和阳极板铅(c)断口凹凸不平,组织较疏松;析出铅(d)、碱性精炼铅(e)和铅钙合金(f)断口较平整,组织致密。在每段工艺生产出来的铅中都存在铅渣,只是铅渣分布和铅渣大小不尽相同。鼓风炉粗铅中铅渣较集中,颗粒粗大,渣呈黑色;除铜粗铅和阳极板铅中铅渣较分散,颗粒较鼓风炉粗铅小,渣呈黑色;析出铅中存在的铅渣较集中,连成片,颗粒较小,渣呈黑色和灰色两种;碱性精炼铅和铅钙合金中铅渣分散,颗粒较小,渣呈黑色。

图1 铅冶炼过程不同铅锭中渣存在的情况

1.2 不同铅锭中铅渣成分对比

不同铅锭中渣能谱分析如图2所示。

从图2中可以看出,不同铅锭中铅渣成分不一样,鼓风炉粗铅中铅渣(a)、除铜粗铅(b)中铅渣、阳极板铅(c)和碱性精炼铅(e)中铅渣中铅渣成分复杂;析出铅(e)中铅渣和铅钙合金(f)中铅渣成分简单。其渣的成分与冶炼工艺有着密切的关系。

图2 不同铅锭中渣能谱分析

1.3 铅渣存在的不同原因分析

鼓风炉粗铅中铅渣、除铜粗铅中铅渣和阳极板铅中铅渣,这三种渣均属于粗铅渣,颗粒相对较大,成分复杂,含有较多杂质元素,其原因是在粗炼过程中较多的杂质进入粗铅,这些杂质使铅的粘度变大和流动性变差,较多的铅渣不能及时逸出而被金属铅包裹。析出铅中铅渣、碱性精炼铅中铅渣和铅钙合金中铅渣颗粒相对较小,成分相对较简单,主要原因是通过精炼粗铅中的杂质基本除去,铅的粘度变小和流动性变好,铅渣相对能够较快逸出,留在铅锭中的铅渣相对颗粒少且细小。碱性精炼铅中铅渣成分较复杂,主要是在碱性精炼过程中加入片碱等精炼剂造成;铅钙合金锭铅渣成分变化是生产铅钙合金加入Ca、Sn、Al等元素造成铅渣成分变化。另外,从图2中可以看出,不同的铅渣中都含有C(碳)元素,说明铅冶炼过程中C(碳)元素一直存在,并没有完全移出。

为减少铅冶炼过程渣多带来的不利影响,在冶炼过程严格控制冶炼温度、搅拌强度和搅拌时间,减少铅氧化以及渣带入铅液中。另外,可以使用铅除渣剂除去铅液中夹带的渣,得到良好质量的铅产品。

2 铅钙合金板栅铅渣情况

图3是铅钙合金铸造板栅时发生断裂的断口扫描电镜图和断口渣的能谱分析图,俗称“断筋”;图4是铅钙合金铸造板栅时未发生断裂的折断断口扫描电镜图和折断断口渣的能谱分析图。从图3和图4对比中可以看出,铸造时发生断裂断面不平整且夹杂铅渣较多,而折断的断面情况则平整且铅渣少。通过分析发现断裂的板栅铸造时产生的铅渣要比未发生断裂的板栅铸造时铅渣多,渣粘稠,主要原因是合金质量影响造成,合金流动性好坏,粘度差异,合金锭含渣量等都会影响其铸造性能。

对比图1、图3、图4,可看出在铅钙合金铸造板栅工艺过程中会带入黑色渣,如果合金锭质量差,极有可能造成板栅铸造时“断筋”现象的发生。

减少板栅断筋现象可以采用:原料采购质量良好的铅合金;工艺上做好温度控制和浇铸方式的改进,尽量避免浇铸过程铅渣的产生;也可以使用铅除渣剂净化铅液,减少渣带入板栅中。

图3 铅钙合金铸造板栅时发生断裂的断口扫描电镜图和断口渣的能谱分析图

图4 铅钙合金铸造板栅时未发生断裂的折断断口扫描电镜图和折断断口渣的能谱分析图

3 结 论

1.在铅冶炼和铅合金生产中,铅锭中均存在铅渣。

2.铅的冶炼过程中在粗铅锭中渣是最多的,随着铅的纯度进一步提高,铅锭中的铅渣量逐步减少,铅渣颗粒尺寸变小,铅渣成分逐渐变化。

3.铅锭断口组织变化随着铅纯度提高,断口组织会逐渐变致密。

4.在铅钙合金铸造板栅时,其工艺过程会带入铅渣。

[1] 胡信国.中国铅酸蓄电池的市场现状与展望[J].电池工业, 2006,(3):190-193.

[2] 钱积云.牵引用铅酸蓄电池循环寿命延长的研究[J].蓄电池, 1994,(3):11-14.

Changes of Lead Slag in the Lead Ingots with the Process of Lead Smelting

ZHANG Wei
(Zhuzhou S melter Group Co.,Ltd,Zhuzhou412004,China)

This paper mainly studied changes of lead slag in lead smelting.The crude lead ingots contain the highest amount of lead slag in lead smelting,However,the lead slag content in lead ingots decreased gradually as the purity of lead increased.Meanwhile,the control of conditions was also a key factor to slag content in lead ingots.

lead smelting;lead;alloy;lead slag

TG146.1+2

A

1003-5540(2011)05-0041-04

张 伟(1976-),男,工程师,主要从事材料研究工作。

2011-06-28