用液體覆蓋法減少鉛爐鉛渣的生成

摘要：本文是通過在高溫鉛液上覆蓋一層液體，隔絕空氣，阻止高溫鉛液被氧化，從而減少鉛渣的生成，對于其他需在熔融狀態使用的金屬，也可參照該類方法，該層液體實際為金屬鹽，熔點低于鉛的熔點，沸點則需高過熔鉛爐的溫度，在鉛熔化時，該金屬鹽已熔化為液體，熔鉛爐升至工作溫度時該金屬鹽也不會沸騰，另還需密度小于鉛的密度，與鉛不互溶，與鉛合金中的其他成份不反應。

關鍵詞：鉛液;鉛渣;溫度;液態;不互溶;不反應;

Absrtact： In this paper， the formation of lead slag is reduced by covering a layer of liquid with high temperature lead liquid to insulate the air and prevent the oxidation of high temperature lead liquid. For other metals that need to be used in the melting state， this kind of method can also be referred to. The layer of liquid is actually metal salt， the melting point is lower than the melting point of lead， and the boiling point needs to be higher than the temperature of overmelting lead furnace. When lead melts， the metal salt has melted into liquid. The metal salt will not boil when the lead melting furnace rises to the working temperature. In addition， the density of the metal salt should be less than that of the lead， which is not soluble with the lead and does not react with other components in the lead alloy.

Keywords： Lead liquid; Lead slag; Temperature; Liquid; Insoluble; Non-reaction;

引言

鉛酸蓄電池生產制造過程中，有多個工序涉及到將鉛或鉛合金熔成熔融狀態，熔融狀態的高溫下，鉛合金內元素及鉛都極易被氧化，從而生成大量氧化物（統稱為鉛渣），造成嚴重的資源浪費、巨大的環保壓力及影響品質的均勻穩定。一直以來，人們想了很多辦法來減少鉛渣的生成，一些改善取得了很大的成效，例如集中供鉛高位自流的方式代替泵吸式供鉛，鉛渣就減少了約5%，另還有一些在熔融鉛表面覆蓋一些物體（如耐火磚等），只流出投料口等部位，減少與空氣接觸的面積，也有一些成效，但如果表面覆蓋的是液體，則幾乎可完全隔絕空氣，也不會影響投料。

1 材料選擇及實驗

1.1 高分子有機材料

最初想采用高分子有機物，該類材料成本低、流動性好，密度輕，符合作為覆蓋物的條件，是很好的選擇，但是沒能夠查找到沸點高于熔鉛溫度的有機物，另還會存在燃燒和爆炸等危險。

1.2 碘化鉛

大部分的鹽，相對很穩定，不輕易再發生氧化還原反應，如果該種鹽熔點和沸點跨過熔鉛的溫度就可考慮作為熔融鉛液的覆蓋液體，經查找，碘化鉛從其熔點和沸點以及密度可知，復合以上條件，其物化特性如下：

1.2.1 采用碘化鉛/電解鉛進行實驗

1.2.1.1實驗方法

選用1#電解鉛，切成條狀，將電解鉛和碘化鉛一起加熱融化，融化后用玻璃棒不停攪拌2小時。

1.2.1.2實驗結果及現象

碘化鉛融化成液態浮在鉛液表面，碘化鉛與電解鉛沒有出現混溶的情形，沒有大塊的鉛渣生成，起到了一定的防氧化效果。原電解鉛中的鉛含量99.996%，實驗后電解鉛中的鉛含量99.997%，基本一致，實驗沒有對電解鉛的成份產生影響。存在的問題，碘化鉛熔點較高，鉛液溫度達到530℃左右時，碘化鉛才會完全融化。

1.2.2 采用碘化鉛/合金鉛（Pb-Ca-Sn-Al）進行實驗

實驗方法與1.2.1.1相同，現象一致，存在的問題是合金中的成份發生了較大變化，鈣錫鋁含量都有減少，鉛含量增多，具體含量對比見表1。

根據熔融鹽的這一特性，可以以置換的方式，配制不同成份的合金，例如配制鉛銅合金，若只是將金屬銅或銅屑加入熔融鉛合金中，金屬銅很難溶入鉛合金中，測試合金成份，銅含量增加很少，無法達到配比要求，如果采用銅鹽，因銅的金屬活動順序排后，則很容易被置換出金屬單質銅，形成鉛銅合金。

1.3 氯化亞錫

鑒于碘化鉛存在的一些缺點，重新選用金屬鹽氯化亞錫，其物化特性如下，從其熔點和沸點以及密度可知，同樣適合作為覆蓋液體的條件，物化特性如下：

1.3.1 采用氯化亞錫/電解鉛進行實驗

1.3.1.1實驗過程

選用1#電解鉛，切成條狀，將電解鉛和氯化亞錫一起加熱融化，融化后用玻璃棒不停攪拌2小時。

1.3.1.2實驗結果及現象

氯化亞錫在鉛液融化時開始融化，始終以一層液體的狀態覆蓋于鉛溶液表面，凝固后無鉛渣，表面光亮，該種金屬鹽能起到很好的防氧化效果

依據金屬活動順序表，氯化亞錫可應用于鉛錫合金、鉛銻合金、電解鉛等。

1.3.2 采用氯化亞錫/合金鉛（Pb-Sn）進行實驗

實驗方法與1.3.1.1相同，現象也一致，且合金中的成份基本無變化，具體含量對比見表2。

2 結果與討論

從實驗效果來看，熔點沸點適合金屬鹽能夠融化為液體，覆蓋于熔融金屬的表面，起到隔絕空氣防止氧化的目的，因是液體，也不會影響加料，能夠適合連續生產，以上是以金屬鉛、鉛合金和氯化亞錫鹽為例，另也可查找更適合的鹽或其他物質來適應于更多的鉛合金類型。而實際其他金屬也可采用類似方式選擇合適的鹽類或其他物來達到同樣的防氧化效果。另目前僅是實驗結論，若進行實用仍有很多方面需要考慮。

參考文獻

[1]劉天佑. 金屬學與熱處理第2版[M]. 北京：冶金工業出版社，2009.

[2]崔忠圻，覃耀春. 金屬學與熱處理第2版[M]. 北京：機械工業出版社，2011.

[3]朱松然. 蓄電池手冊第2版[M]. 北京：機械工業出版社，2002.

[4]劉廣林. 鉛酸蓄電池工藝學概論[M]. 北京：機械工業出版社，2008.

作者簡介：姚明望，男，1976年08月生，廣東人，北京大學MBA。研究領域：鉛酸蓄電池技術研究。