粗金属的火法精炼
粗银的精炼工艺原理及应用
粗银的精炼工艺原理及应用1. 粗银的定义粗银是指含有较高杂质的纯银金属，通常含有铜、铅、锌等杂质，其纯度低于标准纯银。
因此，粗银需要经过精炼工艺进行处理，以达到工业和商业上的使用要求。
2. 精炼工艺的原理精炼工艺主要通过物理、化学和电化学方法来除去粗银中的杂质，提高其纯度。
下面将介绍几种常见的精炼工艺及其原理。
2.1 溶解和重结晶粗银首先被溶解在合适的溶剂中，常用的溶剂包括硝酸、盐酸和氢氧化钠等。
随后，将溶液进行过滤和洗涤，以去除不溶物和杂质。
最后，通过重结晶的方式使溶液中的纯银结晶出来，进一步提高纯度。
2.2 电解精炼电解精炼是通过电化学方法去除粗银中的杂质。
将粗银作为阳极，将纯银作为阴极，两极之间加上适当的电压，使溶于电解液中的杂质离子向阳极迁移，从而被去除。
这种方法可以高效地提高纯银的纯度。
2.3 化学沉淀化学沉淀是利用化学反应使溶解在粗银中的杂质转化为不溶性沉淀物，从而实现其去除。
常见的化学沉淀方法包括加入足量的盐酸、氯化亚锡等试剂，使杂质与试剂发生反应并沉淀出来。
2.4 火法精炼火法精炼是利用高温将粗银中的杂质熔融，并通过物理或化学反应进行分离。
常见的火法精炼方法包括焙烧、氧化、冶炼等。
这种方法适用于含有高浓度重金属杂质的粗银。
3. 精炼工艺的应用精炼后的纯银可以应用于各种领域，下面列举几个主要应用领域。
3.1 首饰制造精炼后的纯银具有较高的纯度和良好的延展性，适合用于首饰制造。
纯银首饰不易氧化和变色，同时还具有较好的外观和光泽，深受消费者喜爱。
3.2 电子行业纯银在电子行业中应用广泛。
其优良的电导性能使其成为电子元器件的重要材料，常用于制作接插件、导线和电极等。
3.3 医疗器械精炼后的纯银具有较好的抗菌性能，被广泛应用于医疗器械中。
例如，纯银制成的医用器械、矫正器以及医用敷料等，在预防感染方面发挥着重要的作用。
3.4 金融交易精炼后的纯银可用于金融交易，如银行储备、交易所的交割和贵金属投资等。
粗铅火法精炼物料平衡计算
粗铅火法精炼物料平衡计算引言在铅冶炼工艺中，粗铅火法精炼是一种常用的方法。
在精炼的过程中，需要进行物料平衡计算，以确保原料的利用率和产品的质量。
本文将介绍粗铅火法精炼物料平衡计算的方法和步骤。
背景粗铅火法精炼是一种通过高温烧烤的方法将粗铅中的杂质去除，得到较纯净的铅产品。
该方法主要包括三个步骤：干燥、烧结和冶炼。
在每个步骤中，不同的原料和反应产物参与其中，因此需要进行物料平衡计算。
方法进行粗铅火法精炼物料平衡计算的方法如下：1. 确定原料成分首先，需要确定原料的主要成分和含量。
常见的粗铅原料主要包括氧化铅、硫化铅和氧化锌等。
通过化学分析确定原料的成分和含量。
2. 编写物料平衡方程式根据每个步骤中参与的原料和产物，编写物料平衡方程式。
例如，在干燥步骤中，如果使用氧化铅和氧化锌作为原料，生成干燥后的粗铅产品，物料平衡方程式可以表示为：氧化铅 + 氧化锌 = 干燥后的粗铅产品同时，考虑到反应的化学计量比例，需要确定原料和产物的摩尔比例。
3. 考虑反应损失在实际操作中，反应损失是不可避免的。
这些损失可能来自于溶解、汽化和固相反应等。
因此，在物料平衡方程式中，需要考虑这些损失。
4. 解方程组根据编写的物料平衡方程式，可以得到一组方程组。
然后，使用线性代数的解法，如高斯-约当消元法或矩阵运算法，解方程组。
5. 检验平衡解得方程组后，需要检验平衡是否成立。
可以通过计算原料和产物的总量是否相等来进行检验。
如果总量不相等，则需要调整方程式或重新计算。
6. 计算利用率最后，可以根据原料的利用率来评估粗铅火法精炼的效果。
原料的利用率可以通过计算原料转化率来得到。
结论粗铅火法精炼物料平衡计算是确保工艺过程中原料利用率和产品质量的重要步骤。
通过确定原料成分、编写物料平衡方程式、考虑反应损失和解方程组，可以得到准确的物料平衡计算结果。
同时，通过计算原料的利用率，可以评估精炼工艺的效果。
这些计算结果对于铅冶炼工艺的优化和改进具有重要的指导意义。
粗铅火法精炼的工艺流程
粗铅火法精炼的工艺流程以粗铅火法精炼的工艺流程为标题，写一篇文章。
粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，用于提取和精炼铅金属。
下面将介绍粗铅火法精炼的工艺流程。
一、铅矿破碎和磨矿将原料铅矿进行破碎和磨矿处理，将其细化成粉末。
这一步骤旨在增大铅矿的表面积，便于后续的矿石浸取和反应过程。
二、矿石浸取将磨碎后的铅矿与稀硫酸等酸性溶液进行反应浸取。
这一步骤的目的是将铅矿中的铅物质溶解出来，形成铅离子溶液。
三、铅离子还原将铅离子溶液进行还原反应，使铅离子还原为金属铅。
通常采用焙烧法或碳还原法进行。
焙烧法是指将铅离子溶液与还原剂一起加热，使还原剂与铅离子反应生成金属铅。
碳还原法是指将铅离子溶液与炭粉混合后加热，使炭粉与铅离子反应生成金属铅。
四、铅金属精炼经过还原反应后，得到的金属铅中可能还含有杂质。
为了提高铅金属的纯度，需要进行精炼。
精炼通常采用火法精炼或电解精炼。
火法精炼是指将金属铅加热至一定温度，使其中的杂质氧化并形成气体，然后通过冷却和凝固将杂质分离出去。
电解精炼是指将金属铅作为阳极，在电解槽中进行电解，使杂质被电解掉，从而提高铅金属的纯度。
五、铅金属浇铸经过精炼后，得到的铅金属可以进行浇铸成型。
浇铸可以根据需要选择不同的形状和尺寸，用于制造各种铅制品，如铅板、铅管、铅合金等。
六、废渣处理在粗铅火法精炼的过程中，会产生一定的废渣。
这些废渣中可能含有一些有害物质，需要进行安全处理。
废渣处理通常包括固化、中和、焚烧等步骤，以将有害物质固化、中和或破坏，降低对环境的影响。
总结：粗铅火法精炼是一种常见的铅冶炼工艺，通过铅矿破碎和磨矿、矿石浸取、铅离子还原、铅金属精炼、铅金属浇铸和废渣处理等步骤，可以提取和精炼铅金属，并制造各种铅制品。
在整个过程中，需要注意安全环保，对废渣进行正确处理，以减少对环境的污染。
经过粗铅火法精炼，可以获得高纯度的铅金属，为各种应用提供优质的原材料。
任务十五,粗金属的化学精炼方法
1 1 .7 5
任务实践
（2）粗铜氧化除硫 粗铜中通常含有杂质硫，硫在粗铜中是以 Cu2S形态存在的。在粗铜熔融状态下， Cu2S可与熔融状态中少量的Cu2O相互作用 生成金属铜和二氧化硫气体。显然，只要降 低二氧化硫在炉气气氛中实际压强，就会促 使硫较完全除去。
任务实践
反应（3）的平衡常数可用MeO和O的 离解—生成反应的平衡常数表示： 2[Me′]+O2==2（Me′O） K MeO （4） 2[Me] + O2 == 2[MeO] K MeO （5）
任务实践
1 ((4) (5)) 2
得 [MeO] + [Me′] ===（ Me′ O）+[ Me] （6） K M eO 则 Kc K MeO 对于反应（ 6 ），为了进行定量计算，可以根据 氧化精炼过程的特点以及氧化物离解压的概念来 确定杂质金属被除去的程度。
上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
任务目标
粗金属的概念
由矿石或精矿经火法冶炼得到的粗金属，常常含有一定量 的杂质（一般来自金属矿石及人为加入的熔剂、反应剂、 燃料等），这样的金属称作粗金属。例如粗铜含有各种杂 质和金银等贵金属，其总量可达0.5～2%；鼓风炉还原熔 炼所得的粗铅含有1～4%的杂质和金银等贵金属。粗金属 中所含的杂质对金属的使用性能有不利影响必须除去，而 且杂质中有较高的经济价值的有价元素（如稀贵金属等） 必须加以回收利用。因此，大多数粗金属都要进行精炼。
任务实践
粗金属氧化精炼的基本反应可用下式表示： (MeO)+(Me′)=(Me′O)+(Me) （3）
粗铅初步火法精炼
一、概述
—铅冶金—
视处理方法和原料的不同，生产的粗铅都含有一定量的杂质，一
般杂质含量为2% ～ 4%，少数也有低于2%或高于5%的，粗铅成分下表。
3
—铅冶金—
粗铅中含的杂质有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、 S、Se、Te、Bi等。杂质含量主要取决于铅精矿的成分，冶炼方法也影响杂 质含量。
—铅冶金—
二、铅电解精炼时杂质的行为
在粗铅阳极中，通常含有金、银、铜、锑、 砷、锡、铋等杂质，杂质在阳极中除以单质存 在外，还以固溶体、金属间化合物、氧化物、 硫化物等形态存在。阳极中的杂质在电解过程 中的行为是很复杂的，按其标准电位可将阳极 中的杂质分为三类：
10
—铅冶金— 根据金属的标准电位可把铅中的杂质金属分为三类：
Pbs(FeS)+2Cu=Cu2S+Pb(Fe) 因此，上部铅液的温度要求较高又要有足够的硫化剂，使上浮的铜 不断被硫化，从而又促使底部的铜上浮。随着这两个过程的进行，底 部铅中的铜就越来越少。除硫化剂外，配料时还配入铁屑、苏打。铁 屑与硫化铅发生沉淀反应而降低冰铜中的含铅量，苏打在过程中进行 如下反应： 4PbS+4Na2CO3=4Pb+3Na2S+Na2SO4+4CO2 从而降低了冰铜的熔点及含铅量。其余部分则形成砷酸盐，锑酸盐 及锡酸盐进入炉渣。 粗铅脱铜程度取决于熔池底层的温度，铅在熔池的停留时间和粗铅 中的砷锑含量等因素。产出的冰铜和炉渣从熔池上部放出，脱铜后的 铅液从底部虹吸放出。
a、熔析作业温度通常在340℃以上，铜在铅液中 的溶解度大于0.06%；
b、含铜熔析渣的上浮取决于铅液的粘度，铅液 温度降低则粘度增大，铜渣细粒不易上浮。
粗铅的火法精炼
粗铅的火法精炼目录目录.................................................................1 摘要.................................................................3 第一章绪论 (5)1.1铅的基本性质 (5)1.1.1物理性质 (5)1.1.2化学性质 (5)1.2主要铅化合物的性质 (6)1.3铅的生产与消费 (7)第二章粗铅的火法精炼 (9)2.1粗铅的定义 (9)2.2粗铅火法精炼和电解精炼的比较 (9)2.3粗铅的火法精炼 (9)2.3.1熔析除铜 (11)2.3.2加硫法除铜 (12)2.3.3除铜工艺过程 (12)2.3.4除砷、锑、锡 (13)2.4氧化精炼和碱性精炼的优缺点比较 (13)2.4.1氧化精炼 (13)2.4.2碱性精炼 ...............................................14 第三章粗铅火法精炼的相关设备.. (15)锅.......................................................15 3.1精炼3.2立模浇铸生产线 (16)第四章结论及展望..................................................18 致谢................................................................20 参考文献 (21)12摘要本论文根据任务书，我参考了云南锡业股份公司铅业分公司粗铅火法精炼车间的数据和大量文献，结合生产实践对粗铅的火法精炼进行论述。
先从金属铅的性质入手，包括物理性质和化学性质，使我们对铅的各种特性有了更进一步的了解。
进而从粗铅的定义开始介绍，对粗铅的火法精炼和湿法精炼进行比较阐明观点，对现有的粗铅火法精炼的原理和各种除杂工艺进行详细阐述，粗铅的熔析除铜、加硫除铜;除砷锑锡等杂质;以及粗铅氧化精炼和碱性精炼的具体内容和比较等。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的火法精炼16h
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自 由能变化
◆ 在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金 属的熔体（溶液）中；
◆ 在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不 一定采用纯物质；
◆ 为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态 下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化rGθ： [A] + [O] = AO [A]，[O] ——金属熔体中的A和氧
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
5.2 氧化精炼
5.2.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化 反应的机制
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标 准吉布斯自由能变化
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
◆ 在给定的标准状态下， rGθ–T 线位于主金属氧化物的 rGθ–T 线以下的元素，都能被主金属氧化物氧化。 如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
◆ 在生成的氧化物均为纯物质（活度为1）的情况下，铁液 中rGθ–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去； ✓ 当有多种杂质同时存在时，则位置低者将优先氧化；
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金
属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入
气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
精炼方法物理变化
蒸馏精炼
物理变化
氧化、硫化、氯化精炼
化学变化
添加碱金属或碱土金属化合物的精炼
化学变化
利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反 应的精炼
粗铅火法精炼物料平衡计算
粗铅火法精炼物料平衡计算简介粗铅火法炼炉是一种常见的冶炼工艺，用于将含有铅的矿石转化为纯铅。
在该工艺中，铅矿石被加热熔化，然后通过一系列的反应和分离步骤，最终得到纯铅。
在进行粗铅火法精炼过程中，物料平衡计算是非常重要的，可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，同时也能够评估炼炉的效率和性能。
粗铅火法精炼过程粗铅火法精炼通常包括以下几个步骤：1.预处理：原料铅矿石先经过破碎和磨矿等步骤，以便提高其反应效率和分离性能。
2.熔炼：铅矿石与焦炭等还原剂一起在高温下加热，矿石中的铅被转化为液态的金属铅，而其他杂质则被转化为气体或残渣。
3.分离：在经过熔炼后，矿渣和液态铅分离。
矿渣中的杂质被去除，并进行进一步处理以回收可能有价值的金属。
4.精炼：在一些情况下，仍然需要经过精炼步骤，以进一步净化铅，并满足所需的纯度标准。
物料平衡计算物料平衡计算可以帮助我们确定原料的投入量和产出情况，从而评估炼炉的效率和性能。
在粗铅火法精炼过程中，我们可以根据以下几个方面进行物料平衡计算：原料投入首先，我们需要确定原料的投入量。
通常，原料包括铅矿石、还原剂（如焦炭）和其他辅助材料。
原料的投入量可以根据炉的规格和处理能力来确定。
反应和转化在熔炼过程中，铅矿石与还原剂发生反应，产生液态的铅和其他气体或残渣。
反应和转化的平衡可以根据矿石和还原剂的化学成分以及反应条件来确定。
根据化学反应方程式和物质的量关系，可以计算出产生的铅、气体和残渣的量。
矿渣处理粗铅熔炼后，会得到含有杂质的矿渣。
矿渣中的杂质可以通过进一步处理来提取有价值的金属。
矿渣处理的平衡可以根据矿渣的化学成分和处理方法来确定，从而计算出回收的金属量。
精炼过程如果需要进一步提高铅的纯度，还需要进行精炼过程。
在精炼过程中，可以通过加入精炼剂来进一步去除杂质。
精炼过程的平衡可以根据精炼剂的化学成分和使用量来确定。
产出结果根据以上的计算结果，我们可以得到铅的产出量，以及燃料和辅助材料的损耗情况。
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第九章粗金属的火法精炼
9．1粗金属火法精炼的目的、方法及分类
由矿石经熔炼制取的金属常含有杂质，当杂质超过允许含量时，金属对空气或化学药品的耐蚀性、机械性以及导电性等有所降低，为了满足上述性质的要求，通常需要用一种或几种精炼方法处理粗金属，以便得到尽可能纯的金属。
有些精炼是为了提取金属中无害的杂质，因它们有使用价值，如从铅中回收银。
火法精炼常常是根据下列步骤来实现：
第一步，使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金属—渣，金属—金属，金属—气体)。
第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离．
因此，可把精炼的产物分为三类：
(1)金属—渣系；
(2)金属—金属系；
(3)金属—气体系。
当然在某种情况下，上述某两类同时存在是可能的。
对于每个体系来说，视这些相的物理性质的不同，都有特殊方法使其分离。
9．2 熔析精炼
所谓熔析是指熔体在熔融状态或其缓慢冷却过程中，使液相或固相分离。
在冷却金属合金时，除了共晶组成以外，都会产生熔析现象。
熔析现象在有色金属冶炼过程中却广泛地应用于精炼粗金属，例如粗铅熔析除银、粗锌熔析除铁除铅、粗锡熔析除铁等。
除了精炼粗金属外，也有其他一些冶金过程以熔析现象作为基础的分层冶炼，例如铜镍冰铜的分层熔炼。
熔析精炼过程是由两个步骤组成：
第一步，使在均匀的合金中产生多相体系(液体+液体或液体+固体）。
产生多相体系可以用加热、缓冷等方法。
第二步，是由第一步所产生的两相按比重不同而进行分层。
如果分层为二液相则分别放出；如果分层为固体和液体，则利用漏勺、捞渣器等使两相分离。
在均匀合金中产生多相的方法有下列两种：
1．熔化将粗金属缓缓加热到一定温度，其中一部分熔化成液体，而另一部分仍为固体，借此将金属与其杂质分离。
如图9-1所示，A(纯金属)与B(杂质)形成简单共晶体系，其共晶成分为a。
设将粗金属b加热到共晶温度了时，就会出现共晶成分的液相，而杂质B则留在固相内。
因此经过熔析处理，粗金属6内杂质B的组成由6％降到a％。
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图9-1 简单共晶体系图9-2 Cu-Pb二元系的平衡状态图
2 结晶将粗金属缓缓冷却到一定温度，熔体中某成分由于溶解度减小，因而成固体析出，其余大部分熔体仍保持在液体状态，借此以分离金属及其所含杂质。
也有这种情况，在冷却粗金属熔体时，并不出现固体，而是出现另一独立的液相，
157
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剩下的大部分金属锭就是含杂质极微的高纯金属产品。
可见，区域精炼是基于杂质在固相和液相间的不等量分配原理实现的。
现以有固溶体形成的二元系的一部分状态图(图9-4)作为例子进行分析。
图9-3 区域精炼示意图（加热线圈向左向右移动）图9-4主金属－杂质金属平衡状态图的一部分
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锌和镉的分馏原理，可以用图9-5的Zn-Cd_二元系的沸点——组成图来说明。
由该图可以看到，若把组成为95%Zn和5％Cd的合金溶液加热，则当它达到温度相当于890℃的a点时便开始沸腾。
与此溶液平衡的蒸气的成分为b(含12％Cd)。
因为Cd在蒸气中的含量比在液态合金中的含量更多，所以在蒸发了一些溶液之后，剩下的溶液中含Zn 更高。
因此，使溶液再在较高的温度下蒸发，最后剩下的溶液几乎只含锌，从而可得到
图9-5 Zn-Cd二元系的沸点－组成图
纯度很高的精炼锌。
9．6 氧化精炼
氧化精炼的实质是利用空气中的氧通人被精炼的粗金属熔体中，使其中所含的杂质金属氧化除去，该法的基本原理是基于金属对氧亲和力的大小不同，使杂质金属氧化生成不溶于主体金属的氧化物，或以渣的形式聚集于熔体表面，或以气态的形式(如杂质S)被分离。
氧化精炼过程，通常是把粗金属在氧化气氛中熔化，将空气或富氧鼓入金属熔池中或熔池表面，有时也可加入固体氧化剂，如主体金属氧化物或NaNO3等氧化剂。
发生的反主要是杂质金属元素Me的氧化，生成的杂质金属氧化物MeO从熔池中析出气或以金属氧化物挥发（如As2O3，Sb2O3等），而与主体金属分离。
显然，如果生成的MeO与主体金属Me的比重差很小，上浮困难，那么力求用氧化精炼法去除杂质Me是不可能的。
氧化精炼的基本反应以下式表示：
（MeO）+[ Me']=( Me'O)+(Me) (3)
]
[O
(
)
⋅
Me′
M
e
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9．7 硫化精炼
一、概述
用硫除去金属中的杂质是有色金属精炼过程中若干反应的基础。
如粗铅中的铜、粗锡中的铜和铁，或粗锑中的铜和铁，都常用加硫方法将铜、铁除去。
熔融粗金属加硫以后，首先形成金属硫化物MeS，其反应为：
Me+S=MeS
此金属硫化物与溶解于金属中的杂质——Me΄、Me等发生相互反应，MeS与Me΄
间的反应可用下式表示：
MeS+Me΄=Me'S+Me
反应的方向决定于∆G˚，而∆G˚又决定于MeS与Me’S的标准生成自由焓。
亦可通过比较硫化物离解压的大小作出判断，即：
∆G˚=∆G˚Me‘S—∆G˚MeS=1/2RTlnP s2（Me’S）—1/2RTlnP S2（MeS）
若使反应向右进行，必须要P S2（Me‘S）<P S2（MeS）。
即主金属硫化物在给定温度下的离解压大于杂质硫化物的离解压时，杂质硫化物才能形成。
如果所形成的各种杂质硫化物在熔体中的熔解度很小，而且比重也比较小，那么，它们便浮到溶体表面面被除去。
三、实例
1．粗铅加硫除铜精炼前已述及，粗铅用撇渣法初步除铜，而加硫则可达到完全除铜的目的，此时主要由于铜对硫的亲和力大于铅对硫的亲和力，因而由硫化亚铜构成的二次浮渣浮出熔池而被从表面撇去。
这种处理方法能使粗铅中铜含量降至0．005％(重量)以下。
2．粗锡加硫除铜铁铁和铜对硫的亲和力较锡大，故可利用加硫将其自锡中除去。
加硫后生成的SnS在Sn内的溶解度不大，很快就达到饱和而析出成独立相。
SnS 与Fe及Cu反应生成的FeS及Cu2S也以独立相析出。
其反应为：SnS(s)+2[Cu]=Cu2S（S）+[Sn]
SnS(S)+[Fe]=FeS（S）+[Sn]
3．锑中加硫除铁及铜温度在锑的熔点(630℃)时，Fe及Cu对硫的亲和力比Sb大得多，故Fe及Cu很容易自Sb中除去。
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