張 偉

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司,湖南株洲 421004)

鉛冶煉生產(chǎn)工藝過(guò)程鉛錠中鉛渣變化

張 偉

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司,湖南株洲 421004)

主要研究了鉛冶煉過(guò)程中鉛渣的變化情況。鉛冶煉過(guò)程中粗鉛中含渣量最高,隨著鉛的純度進(jìn)一步提高,鉛錠中的鉛渣量逐步降低,同時(shí),工藝條件控制也是影響鉛錠中夾渣量多少的一個(gè)重要因素。

鉛冶煉;鉛;合金;鉛渣

鉛、鉛合金在冶煉生產(chǎn)和后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中只要發(fā)生升溫熔化,其過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生鉛渣的變化,鉛渣的變化在一定程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品的使用。鉛主要用于鉛酸蓄電池,用量超過(guò)70%[1]。蓄電池板柵的使用壽命是影響鉛酸蓄電池使用壽命關(guān)鍵因素之一,絕大部分鉛酸蓄電池壽命都由于板柵使用壽命終結(jié)而終結(jié)[2]。鉛、鉛合金冶煉過(guò)程中帶入鉛錠中渣的多少在一定程度會(huì)影響鉛酸蓄電池板柵質(zhì)量。了解冶煉過(guò)程鉛渣的變化對(duì)鉛、鉛合金后續(xù)使用有一定的實(shí)際意義。

1 冶煉過(guò)程中鉛渣在鉛錠中的情況分析

鉛冶煉工藝主要流程鼓風(fēng)爐等工藝鉛粗煉、粗鉛除銅、鉛電解、火法精煉及鉛合金生產(chǎn),每段工藝中產(chǎn)出的鉛錠中所含渣量是不相同的。取每段工藝產(chǎn)生的鉛,制樣品進(jìn)行電鏡掃描分析。

1.1 鉛冶煉工藝主要流程鉛錠中鉛渣

對(duì)樣品進(jìn)行電鏡掃描分析,如圖1所示。

從圖1中可以看出,鼓風(fēng)爐粗鉛(a)、除銅粗鉛(b)和陽(yáng)極板鉛(c)斷口凹凸不平,組織較疏松;析出鉛(d)、堿性精煉鉛(e)和鉛鈣合金(f)斷口較平整,組織致密。在每段工藝生產(chǎn)出來(lái)的鉛中都存在鉛渣,只是鉛渣分布和鉛渣大小不盡相同。鼓風(fēng)爐粗鉛中鉛渣較集中,顆粒粗大,渣呈黑色;除銅粗鉛和陽(yáng)極板鉛中鉛渣較分散,顆粒較鼓風(fēng)爐粗鉛小,渣呈黑色;析出鉛中存在的鉛渣較集中,連成片,顆粒較小,渣呈黑色和灰色兩種;堿性精煉鉛和鉛鈣合金中鉛渣分散,顆粒較小,渣呈黑色。

圖1 鉛冶煉過(guò)程不同鉛錠中渣存在的情況

1.2 不同鉛錠中鉛渣成分對(duì)比

不同鉛錠中渣能譜分析如圖2所示。

從圖2中可以看出,不同鉛錠中鉛渣成分不一樣,鼓風(fēng)爐粗鉛中鉛渣(a)、除銅粗鉛(b)中鉛渣、陽(yáng)極板鉛(c)和堿性精煉鉛(e)中鉛渣中鉛渣成分復(fù)雜;析出鉛(e)中鉛渣和鉛鈣合金(f)中鉛渣成分簡(jiǎn)單。其渣的成分與冶煉工藝有著密切的關(guān)系。

圖2 不同鉛錠中渣能譜分析

1.3 鉛渣存在的不同原因分析

鼓風(fēng)爐粗鉛中鉛渣、除銅粗鉛中鉛渣和陽(yáng)極板鉛中鉛渣,這三種渣均屬于粗鉛渣,顆粒相對(duì)較大,成分復(fù)雜,含有較多雜質(zhì)元素,其原因是在粗煉過(guò)程中較多的雜質(zhì)進(jìn)入粗鉛,這些雜質(zhì)使鉛的粘度變大和流動(dòng)性變差,較多的鉛渣不能及時(shí)逸出而被金屬鉛包裹。析出鉛中鉛渣、堿性精煉鉛中鉛渣和鉛鈣合金中鉛渣顆粒相對(duì)較小,成分相對(duì)較簡(jiǎn)單,主要原因是通過(guò)精煉粗鉛中的雜質(zhì)基本除去,鉛的粘度變小和流動(dòng)性變好,鉛渣相對(duì)能夠較快逸出,留在鉛錠中的鉛渣相對(duì)顆粒少且細(xì)小。堿性精煉鉛中鉛渣成分較復(fù)雜,主要是在堿性精煉過(guò)程中加入片堿等精煉劑造成;鉛鈣合金錠鉛渣成分變化是生產(chǎn)鉛鈣合金加入Ca、Sn、Al等元素造成鉛渣成分變化。另外,從圖2中可以看出,不同的鉛渣中都含有C(碳)元素,說(shuō)明鉛冶煉過(guò)程中C(碳)元素一直存在,并沒(méi)有完全移出。

為減少鉛冶煉過(guò)程渣多帶來(lái)的不利影響,在冶煉過(guò)程嚴(yán)格控制冶煉溫度、攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間,減少鉛氧化以及渣帶入鉛液中。另外,可以使用鉛除渣劑除去鉛液中夾帶的渣,得到良好質(zhì)量的鉛產(chǎn)品。

2 鉛鈣合金板柵鉛渣情況

圖3是鉛鈣合金鑄造板柵時(shí)發(fā)生斷裂的斷口掃描電鏡圖和斷口渣的能譜分析圖,俗稱“斷筋”;圖4是鉛鈣合金鑄造板柵時(shí)未發(fā)生斷裂的折斷斷口掃描電鏡圖和折斷斷口渣的能譜分析圖。從圖3和圖4對(duì)比中可以看出,鑄造時(shí)發(fā)生斷裂斷面不平整且夾雜鉛渣較多,而折斷的斷面情況則平整且鉛渣少。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)斷裂的板柵鑄造時(shí)產(chǎn)生的鉛渣要比未發(fā)生斷裂的板柵鑄造時(shí)鉛渣多,渣粘稠,主要原因是合金質(zhì)量影響造成,合金流動(dòng)性好壞,粘度差異,合金錠含渣量等都會(huì)影響其鑄造性能。

對(duì)比圖1、圖3、圖4,可看出在鉛鈣合金鑄造板柵工藝過(guò)程中會(huì)帶入黑色渣,如果合金錠質(zhì)量差,極有可能造成板柵鑄造時(shí)“斷筋”現(xiàn)象的發(fā)生。

減少板柵斷筋現(xiàn)象可以采用:原料采購(gòu)質(zhì)量良好的鉛合金;工藝上做好溫度控制和澆鑄方式的改進(jìn),盡量避免澆鑄過(guò)程鉛渣的產(chǎn)生;也可以使用鉛除渣劑凈化鉛液,減少渣帶入板柵中。

圖3 鉛鈣合金鑄造板柵時(shí)發(fā)生斷裂的斷口掃描電鏡圖和斷口渣的能譜分析圖

圖4 鉛鈣合金鑄造板柵時(shí)未發(fā)生斷裂的折斷斷口掃描電鏡圖和折斷斷口渣的能譜分析圖

3 結(jié) 論

1.在鉛冶煉和鉛合金生產(chǎn)中,鉛錠中均存在鉛渣。

2.鉛的冶煉過(guò)程中在粗鉛錠中渣是最多的,隨著鉛的純度進(jìn)一步提高,鉛錠中的鉛渣量逐步減少,鉛渣顆粒尺寸變小,鉛渣成分逐漸變化。

3.鉛錠斷口組織變化隨著鉛純度提高,斷口組織會(huì)逐漸變致密。

4.在鉛鈣合金鑄造板柵時(shí),其工藝過(guò)程會(huì)帶入鉛渣。

[1] 胡信國(guó).中國(guó)鉛酸蓄電池的市場(chǎng)現(xiàn)狀與展望[J].電池工業(yè), 2006,(3):190-193.

[2] 錢積云.牽引用鉛酸蓄電池循環(huán)壽命延長(zhǎng)的研究[J].蓄電池, 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

張 偉(1976-),男,工程師,主要從事材料研究工作。

2011-06-28