以鉛冶煉廠煙化段生產的鉛鋅煙塵為原料利用真空碳熱還原法綜合回收鉛鋅。采用X射線衍射、掃描電鏡和化學分析等手段研究了鉛鋅煙塵原料性質、還原產物的物相和顯微結構的變化規律。通過熱力學計算得出當系統壓力從10⁵Pa依次降為10⁴，10³，10²，10Pa時，ZnO用碳還原的臨界溫度從1179.35K依次降為990.97，854.48，751.03，669.93K，而PbO用碳還原的臨界溫度則從554.92K依次降為499.75，454.56，416.86，384.94K。通過實驗研究不同配碳比，還原溫度，保溫時間，得出當系統壓力為20Pa，配碳比為2.5，還原溫度為1173K時，真空碳熱還原處理鉛鋅煙塵60min能獲得較高純度的鉛鋅混合物，鋅和鉛的回收率分別74.99%和42.28%。

　　在有色金屬、貴金屬冶煉及二次金屬回收過程中會產生大量含鋅鉛煙塵。這些煙塵中鋅和鉛的含量較高，且含有砷、銻和鎘等有害成分，簡單堆放這些煙塵將會對環境和人類健康造成很大的危害。許多國家已將這些煙塵列為破壞環境的有害物質，不許隨地堆放并收堆存費。另一方面，含鋅鉛煙塵作為生產鋅和鉛的重要二次資源，對其進行合理的回收利用，將會帶來較好的經濟效益和社會效益。

　　因此，對含鋅鉛的廢料進行綜合回收利用是一項很有意義的工作，已引起了人們的廣泛關注和高度重視。真空冶金具有能耗低、工藝簡單、環境友好等特點從而得到廣泛的關注，基于此，利用真空碳熱還原原理，本文提出了利用真空碳熱還原法處理鉛鋅煙塵。

熱力學分析

　　鉛鋅煙塵中氧化物的碳熱還原熱力學條件是處理鉛鋅煙塵回收金屬的重要依據，反應(1)和反應(2)是鉛鋅煙塵中發生的主要反應，根據文獻，將各反應在常壓下最低反應溫度計算，并列于表1。

表1 常壓下用碳還原各氧化物的最低反應溫度T0

　　由表1可知:氧化鋅被碳還原需在較高溫度條件下，而氧化鉛則較容易被碳還原。同時還進行了真空狀態下氧化鋅、氧化鉛碳熱還原反應的自由能和反應臨界溫度計算。計算結果如圖1、圖2所示。

　　由圖1知，在真空體系中，隨著真空度的提高，反應(1)的吉布斯自由能呈下降趨勢，反應較易向正方向進行。同時反應(1)的平衡溫度越來越低，當系統壓力下降為10Pa時，T0只有669.93K。

圖1 反應ZnO(s)+C(s)=Zn(g)+CO(g)的ΔG-T圖

圖2 反應PbO(s)+C(s)=Pb(l)+CO(g)的ΔG-T圖

　　由圖2知，在真空碳熱還原體系中，隨著體系真空度的不斷提高反應(2)的吉布斯自由能呈下降趨勢反應更易進行。同時反應(2)的平衡溫度也越來越低，當系統壓力下降為10Pa時，T0為384.94K。

結論

　　真空碳熱還原法處理鉛鋅煙塵，通過熱力學計算可以得出當系統壓力從10⁵Pa降為10⁴，10³，10²，10Pa時，ZnO用碳還原的臨界溫度從1179.35K依次降為990.97，854.48，751.03，669.93K。而PbO用碳還原的臨界溫度則從554.92K依降為499.75，454.56，416.86，384.94K。在真空度為20Pa條件下，利用活性炭做還原劑碳熱還原鉛鋅煙塵最佳工藝條件為:配碳比為2.5，還原溫度為1173K，保溫60min可獲得較高純度的鉛鋅混合物，鋅和鉛的回收率分別74.99%和42.28%。

　　致謝感謝昆明理工大學真空冶金國家工程實驗室楊斌教授的有益討論。