鉛冶煉生產工藝過程鉛錠中鉛渣變化

張 偉

(株洲冶煉集團股份有限公司,湖南株洲 421004)

鉛冶煉生產工藝過程鉛錠中鉛渣變化

張 偉

(株洲冶煉集團股份有限公司,湖南株洲 421004)

主要研究了鉛冶煉過程中鉛渣的變化情況。鉛冶煉過程中粗鉛中含渣量最高,隨著鉛的純度進一步提高,鉛錠中的鉛渣量逐步降低,同時,工藝條件控制也是影響鉛錠中夾渣量多少的一個重要因素。

鉛冶煉;鉛;合金;鉛渣

鉛、鉛合金在冶煉生產和后續產品的生產過程中只要發生升溫熔化,其過程就會產生鉛渣的變化,鉛渣的變化在一定程度上影響產品質量和產品的使用。鉛主要用于鉛酸蓄電池,用量超過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而終結[2]。鉛、鉛合金冶煉過程中帶入鉛錠中渣的多少在一定程度會影響鉛酸蓄電池板柵質量。了解冶煉過程鉛渣的變化對鉛、鉛合金后續使用有一定的實際意義。

1 冶煉過程中鉛渣在鉛錠中的情況分析

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

1.1 鉛冶煉工藝主要流程鉛錠中鉛渣

對樣品進行電鏡掃描分析,如圖1所示。

從圖1中可以看出,鼓風爐粗鉛(a)、除銅粗鉛(b)和陽極板鉛(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。在每段工藝生產出來的鉛中都存在鉛渣,只是鉛渣分布和鉛渣大小不盡相同。鼓風爐粗鉛中鉛渣較集中,顆粒粗大,渣呈黑色;除銅粗鉛和陽極板鉛中鉛渣較分散,顆粒較鼓風爐粗鉛小,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 鉛冶煉過程不同鉛錠中渣存在的情況

1.2 不同鉛錠中鉛渣成分對比

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,鼓風爐粗鉛中鉛渣(a)、除銅粗鉛(b)中鉛渣、陽極板鉛(c)和堿性精煉鉛(e)中鉛渣中鉛渣成分復雜;析出鉛(e)中鉛渣和鉛鈣合金(f)中鉛渣成分簡單。其渣的成分與冶煉工藝有著密切的關系。

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

鼓風爐粗鉛中鉛渣、除銅粗鉛中鉛渣和陽極板鉛中鉛渣,這三種渣均屬于粗鉛渣,顆粒相對較大,成分復雜,含有較多雜質元素,其原因是在粗煉過程中較多的雜質進入粗鉛,這些雜質使鉛的粘度變大和流動性變差,較多的鉛渣不能及時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較小,成分相對較簡單,主要原因是通過精煉粗鉛中的雜質基本除去,鉛的粘度變小和流動性變好,鉛渣相對能夠較快逸出,留在鉛錠中的鉛渣相對顆粒少且細小。堿性精煉鉛中鉛渣成分較復雜,主要是在堿性精煉過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,說明鉛冶煉過程中C(碳)元素一直存在,并沒有完全移出。

為減少鉛冶煉過程渣多帶來的不利影響,在冶煉過程嚴格控制冶煉溫度、攪拌強度和攪拌時間,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,得到良好質量的鉛產品。

2 鉛鈣合金板柵鉛渣情況

圖3是鉛鈣合金鑄造板柵時發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未發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對比中可以看出,鑄造時發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。通過分析發現斷裂的板柵鑄造時產生的鉛渣要比未發生斷裂的板柵鑄造時鉛渣多,渣粘稠,主要原因是合金質量影響造成,合金流動性好壞,粘度差異,合金錠含渣量等都會影響其鑄造性能。

對比圖1、圖3、圖4,可看出在鉛鈣合金鑄造板柵工藝過程中會帶入黑色渣,如果合金錠質量差,極有可能造成板柵鑄造時“斷筋”現象的發生。

減少板柵斷筋現象可以采用:原料采購質量良好的鉛合金;工藝上做好溫度控制和澆鑄方式的改進,盡量避免澆鑄過程鉛渣的產生;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發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未發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 論

1.在鉛冶煉和鉛合金生產中,鉛錠中均存在鉛渣。

2.鉛的冶煉過程中在粗鉛錠中渣是最多的,隨著鉛的純度進一步提高,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,斷口組織會逐漸變致密。

4.在鉛鈣合金鑄造板柵時,其工藝過程會帶入鉛渣。

[1] 胡信國.中國鉛酸蓄電池的市場現狀與展望[J].電池工業, 2006,(3):190-193.

[2] 錢積云.牽引用鉛酸蓄電池循環壽命延長的研究[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