直接煉鉛采用富氧側(cè)吹工藝的應(yīng)用和研究

傳統(tǒng)煉鉛工藝主要是燒結(jié)焙燒—鼓風(fēng)爐還原熔煉，由于燒結(jié)過程產(chǎn)生低濃度SO2煙氣，不利于制酸，環(huán)境污染嚴(yán)重，而鼓風(fēng)爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，屬于明確淘汰工藝。目前我國應(yīng)用比較多的鉛冶煉工藝為氧氣底吹氧化熔煉一鼓風(fēng)爐還原熔煉，此工藝基本解決了低濃度SO2污染問題，但是熔煉的高鉛渣鑄塊再人鼓風(fēng)爐還原熔煉，造成高鉛渣物理熱損失，且鼓風(fēng)爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，生產(chǎn)成本較高。

 

富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)起源于瓦紐科夫熔池熔煉技術(shù)，起初用于銅冶煉。2000年開發(fā)出富氧側(cè)吹煉鉛技術(shù)，其在工業(yè)化過程中取得了良好的效果。

 

富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)在我國銅鎳礦冶煉領(lǐng)域已成功實施。2010年，我國開始采用富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)處理硫化銅鎳礦企業(yè)順利投產(chǎn)，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)均優(yōu)于目前其它銅鎳礦冶煉工藝。

 

 

富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)示意圖

 

1、富氧側(cè)吹直接煉鉛技術(shù)概述

 

1）富氧側(cè)吹熔池熔煉爐結(jié)構(gòu)

 

 

圖1：富氧側(cè)吹氧化爐與還原爐結(jié)構(gòu)圖

 

圖1中，布置在高處的為富氧側(cè)吹熔池熔煉氧化爐，布置在低處的為富氧側(cè)吹熔池熔煉還原爐。富氧側(cè)吹熔池熔煉爐呈長方形立式結(jié)構(gòu)，主要由爐缸、爐身、爐頂、鋼架等部分組成。爐缸由耐火材料砌筑而成，爐缸以上部分為爐身，爐身由銅水套與鋼水套拼接而成。富氧側(cè)吹爐的特點是爐身兩側(cè)一層銅水套上設(shè)有數(shù)個一次風(fēng)口，用于向熔體渣層鼓入富氧空氣。熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，快速反應(yīng)。在爐身兩側(cè)三層銅水套上設(shè)有數(shù)個二次風(fēng)口，用于向爐內(nèi)鼓人一定量的空氣，使煙氣中的可燃成分充分燃燒。三層銅水套以上以及爐頂由鋼水套組成。爐頂鋼水套設(shè)有固態(tài)加料口、液態(tài)加料口以及排煙口。爐缸一端設(shè)有虹吸室，用于鉛與熔煉渣進一步澄清分離，鉛通過虹吸連續(xù)放出，渣從放渣口連續(xù)排出。富氧側(cè)吹氧化爐與富氧側(cè)吹還原爐通過溜槽連接，使得硫化精礦氧化脫硫與富鉛渣還原熔煉可以連續(xù)進行。富氧側(cè)吹還原爐一端靠近爐頂位置設(shè)有液態(tài)高鉛渣進口。

 

2）富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝流程

 

 

圖2：富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝流程圖

 

富氧側(cè)吹氧化爐與富氧側(cè)吹還原爐是富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝的核心設(shè)備，兩臺富氧側(cè)吹爐通過溜槽連接，實現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)。富氧側(cè)吹氧化爐所產(chǎn)一次粗鉛與高鉛渣流入氧化爐虹吸室，一次粗鉛通過虹吸連續(xù)放出鑄錠，高鉛渣經(jīng)溜槽連續(xù)流入富氧側(cè)吹還原爐。還原爐所產(chǎn)二次粗鉛與還原熔煉渣流入還原爐虹吸室，二次粗鉛通過虹吸連續(xù)放出鑄錠，還原熔煉渣連續(xù)放出送煙化爐煙化提鋅。３臺爐子所產(chǎn)高溫?zé)煔饩ㄟ^余熱鍋爐回收余熱，其中富氧側(cè)吹氧化爐高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐、電收塵器后送制酸系統(tǒng)，還原爐與煙化爐高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐、布袋除塵器后簡單脫硫處理即可排空。富氧側(cè)吹氧化爐與還原爐所回收的煙塵返回配料系統(tǒng)，煙化爐所回收的煙塵主要成分是ZnO，可以作為成品出售。

 

3）富氧側(cè)吹氧化熔煉過程

 

鉛精礦、熔劑、返料、碎煤經(jīng)計量皮帶從富氧側(cè)吹氧化爐爐頂加料口連續(xù)加入爐內(nèi)，45%。85%的富氧空氣從爐身兩側(cè)的一次風(fēng)嘴鼓入爐內(nèi)渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，硫化鉛精礦快速氧化反應(yīng)，生成一次粗鉛與高鉛渣，粗鉛與高鉛渣流入氧化爐一端的虹吸室進一步澄清分離，一次粗鉛經(jīng)虹吸室一側(cè)的虹吸放出口連續(xù)放出鑄錠，高鉛渣從虹吸室一端放渣口連續(xù)放出，通過溜槽流入富氧側(cè)吹還原爐。為使氧化爐高溫?zé)煔庵械目扇汲煞殖浞秩紵?，從爐身兩側(cè)的二次風(fēng)嘴鼓入一定量的空氣。氧化爐所產(chǎn)高溫?zé)煔鈴臓t頂排煙口排出進入余熱鍋爐回收余熱，煙氣經(jīng)余熱鍋爐后進人電除塵器，然后送制酸系統(tǒng)。余熱鍋爐及電除塵器回收的煙塵返回配料系統(tǒng)。

 

富氧側(cè)吹氧化爐一次粗鉛產(chǎn)率與鉛精礦的品位有關(guān)，品位越高，一次粗鉛產(chǎn)出率越高，一般情況一次粗鉛產(chǎn)率為鉛精礦含鉛50%左右。為控制PbS的揮發(fā)，氧化熔煉過程要控制氧化爐渣熔點不高于1000℃， CaO／SiO：為0.5～0.7為宜。富氧空氣壓力～0.1MPa，氧料比根據(jù)鉛精礦的成分而定。

 

4）富氧側(cè)吹還原熔煉過程

 

富氧側(cè)吹氧化爐生成的高鉛渣經(jīng)溜槽流入富氧側(cè)吹還原爐，熔劑、碎煤經(jīng)計量皮帶從還原爐爐頂加料口連續(xù)加入爐內(nèi)，富氧空氣從爐身兩側(cè)的一次風(fēng)嘴鼓人爐內(nèi)渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，高鉛渣、碎煤、熔劑快速混合均勻，反應(yīng)生成粗鉛與爐渣，鉛滴相互碰撞長大，鉛滴逐漸下沉進入風(fēng)嘴以下湍動較弱的區(qū)域，二次粗鉛與爐渣流入虹吸室進一步澄清分離，二次粗鉛從虹吸室一側(cè)的虹吸放出口連續(xù)放出鑄錠，還原熔煉渣從虹吸室一端的放渣口連續(xù)放出送煙化提鋅。還原爐高溫?zé)煔夂幸欢康目扇汲煞郑ㄖ饕荂O），為使煙氣中的可燃成分充分燃燒，通過還原爐爐身兩側(cè)的二次風(fēng)嘴鼓入一定量空氣使其充分燃燒。還原爐所產(chǎn)高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐回收余熱，再進布袋除塵器收塵，然后排空。余熱鍋爐與布袋收塵器所回收的煙塵返回配料。

 

2、富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝應(yīng)用前景

 

傳統(tǒng)的燒結(jié)～鼓風(fēng)爐還原盡管工藝成熟，但是環(huán)境污染嚴(yán)重，能耗高， 屬于明確淘汰工藝。我國先后從國外引進的鉛冶煉方法中有的已經(jīng)停產(chǎn)（QSL），有些還在運行，由于存在一定的缺陷，未能得到推廣，正在建設(shè)的Kivcet法，期望取得良好的實施效果。目前國內(nèi)鉛冶煉工藝應(yīng)用比較廣泛的SKS法同樣存在某些缺陷，如對鉛精礦品位要求高、高鉛渣物理熱損失、還原劑為昂貴的冶金焦、氧氣噴槍使用壽命短等，其有待進一步改進、提高。

 

富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝是我國自主開發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煉鉛方法。實踐表明，該方法具有投資省、原料適應(yīng)性廣、能耗低、環(huán)境好、勞動強度低、作業(yè)連續(xù)等優(yōu)點。富氧側(cè)吹還原段可以直接替代目前SKS鼓風(fēng)爐還原工藝，便于SKS鼓風(fēng)爐還原段的技術(shù)改造，省去了高鉛渣鑄塊工序，液態(tài)高鉛渣直接入富氧側(cè)吹還原爐還原，還原劑以煤代焦，降低生產(chǎn)成本。富氧側(cè)吹直接煉鉛工藝作為一種的煉鉛方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。