Если я вас понимаю, то уверен: вам просто нужно как-то превратить ключ в метку, даже если это так же просто, как вызвать на нем str.
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy
x = numpy.arange(10.)
d = dict((i, numpy.sin(x+i)) for i in range(5))
for k in sorted(d): # sort purely to make deterministic
plt.plot(x,d[k],label=str(k))
plt.legend(loc=2)
plt.draw()