直接炼铅采用富氧侧吹工艺的应用和研究

传统炼铅工艺主要是烧结焙烧—鼓风炉还原熔炼，由于烧结过程产生低浓度SO2烟气，不利于制酸，环境污染严重，而鼓风炉还原熔炼采用昂贵的冶金焦，属于明确淘汰工艺。目前我国应用比较多的铅冶炼工艺为氧气底吹氧化熔炼一鼓风炉还原熔炼，此工艺基本解决了低浓度SO2污染问题，但是熔炼的高铅渣铸块再人鼓风炉还原熔炼，造成高铅渣物理热损失，且鼓风炉还原熔炼采用昂贵的冶金焦，生产成本较高。

 

富氧侧吹熔池熔炼技术起源于瓦纽科夫熔池熔炼技术，起初用于铜冶炼。2000年开发出富氧侧吹炼铅技术，其在工业化过程中取得了良好的效果。

 

富氧侧吹熔池熔炼技术在我国铜镍矿冶炼领域已成功实施。2010年，我国开始采用富氧侧吹熔池熔炼技术处理硫化铜镍矿企业顺利投产，各项技术经济指标均优于目前其它铜镍矿冶炼工艺。

 

 

富氧侧吹熔池熔炼技术示意图

 

1、富氧侧吹直接炼铅技术概述

 

1）富氧侧吹熔池熔炼炉结构

 

 

图1：富氧侧吹氧化炉与还原炉结构图

 

图1中，布置在高处的为富氧侧吹熔池熔炼氧化炉，布置在低处的为富氧侧吹熔池熔炼还原炉。富氧侧吹熔池熔炼炉呈长方形立式结构，主要由炉缸、炉身、炉顶、钢架等部分组成。炉缸由耐火材料砌筑而成，炉缸以上部分为炉身，炉身由铜水套与钢水套拼接而成。富氧侧吹炉的特点是炉身两侧一层铜水套上设有数个一次风口，用于向熔体渣层鼓入富氧空气。熔体在富氧空气作用下强烈搅动，快速反应。在炉身两侧三层铜水套上设有数个二次风口，用于向炉内鼓人一定量的空气，使烟气中的可燃成分充分燃烧。三层铜水套以上以及炉顶由钢水套组成。炉顶钢水套设有固态加料口、液态加料口以及排烟口。炉缸一端设有虹吸室，用于铅与熔炼渣进一步澄清分离，铅通过虹吸连续放出，渣从放渣口连续排出。富氧侧吹氧化炉与富氧侧吹还原炉通过溜槽连接，使得硫化精矿氧化脱硫与富铅渣还原熔炼可以连续进行。富氧侧吹还原炉一端靠近炉顶位置设有液态高铅渣进口。

 

2）富氧侧吹直接炼铅工艺流程

 

 

图2：富氧侧吹直接炼铅工艺流程图

 

富氧侧吹氧化炉与富氧侧吹还原炉是富氧侧吹直接炼铅工艺的核心设备，两台富氧侧吹炉通过溜槽连接，实现了连续作业。富氧侧吹氧化炉所产一次粗铅与高铅渣流入氧化炉虹吸室，一次粗铅通过虹吸连续放出铸锭，高铅渣经溜槽连续流入富氧侧吹还原炉。还原炉所产二次粗铅与还原熔炼渣流入还原炉虹吸室，二次粗铅通过虹吸连续放出铸锭，还原熔炼渣连续放出送烟化炉烟化提锌。３台炉子所产高温烟气均通过余热锅炉回收余热，其中富氧侧吹氧化炉高温烟气经过余热锅炉、电收尘器后送制酸系统，还原炉与烟化炉高温烟气经过余热锅炉、布袋除尘器后简单脱硫处理即可排空。富氧侧吹氧化炉与还原炉所回收的烟尘返回配料系统，烟化炉所回收的烟尘主要成分是ZnO，可以作为成品出售。

 

3）富氧侧吹氧化熔炼过程

 

铅精矿、熔剂、返料、碎煤经计量皮带从富氧侧吹氧化炉炉顶加料口连续加入炉内，45%。85%的富氧空气从炉身两侧的一次风嘴鼓入炉内渣层，熔体在富氧空气作用下强烈搅动，硫化铅精矿快速氧化反应，生成一次粗铅与高铅渣，粗铅与高铅渣流入氧化炉一端的虹吸室进一步澄清分离，一次粗铅经虹吸室一侧的虹吸放出口连续放出铸锭，高铅渣从虹吸室一端放渣口连续放出，通过溜槽流入富氧侧吹还原炉。为使氧化炉高温烟气中的可燃成分充分燃烧，从炉身两侧的二次风嘴鼓入一定量的空气。氧化炉所产高温烟气从炉顶排烟口排出进入余热锅炉回收余热，烟气经余热锅炉后进人电除尘器，然后送制酸系统。余热锅炉及电除尘器回收的烟尘返回配料系统。

 

富氧侧吹氧化炉一次粗铅产率与铅精矿的品位有关，品位越高，一次粗铅产出率越高，一般情况一次粗铅产率为铅精矿含铅50%左右。为控制PbS的挥发，氧化熔炼过程要控制氧化炉渣熔点不高于1000℃， CaO／SiO：为0.5～0.7为宜。富氧空气压力～0.1MPa，氧料比根据铅精矿的成分而定。

 

4）富氧侧吹还原熔炼过程

 

富氧侧吹氧化炉生成的高铅渣经溜槽流入富氧侧吹还原炉，熔剂、碎煤经计量皮带从还原炉炉顶加料口连续加入炉内，富氧空气从炉身两侧的一次风嘴鼓人炉内渣层，熔体在富氧空气作用下强烈搅动，高铅渣、碎煤、熔剂快速混合均匀，反应生成粗铅与炉渣，铅滴相互碰撞长大，铅滴逐渐下沉进入风嘴以下湍动较弱的区域，二次粗铅与炉渣流入虹吸室进一步澄清分离，二次粗铅从虹吸室一侧的虹吸放出口连续放出铸锭，还原熔炼渣从虹吸室一端的放渣口连续放出送烟化提锌。还原炉高温烟气含有一定量的可燃成分（主要是CO），为使烟气中的可燃成分充分燃烧，通过还原炉炉身两侧的二次风嘴鼓入一定量空气使其充分燃烧。还原炉所产高温烟气进入余热锅炉回收余热，再进布袋除尘器收尘，然后排空。余热锅炉与布袋收尘器所回收的烟尘返回配料。

 

2、富氧侧吹直接炼铅工艺应用前景

 

传统的烧结～鼓风炉还原尽管工艺成熟，但是环境污染严重，能耗高， 属于明确淘汰工艺。我国先后从国外引进的铅冶炼方法中有的已经停产（QSL），有些还在运行，由于存在一定的缺陷，未能得到推广，正在建设的Kivcet法，期望取得良好的实施效果。目前国内铅冶炼工艺应用比较广泛的SKS法同样存在某些缺陷，如对铅精矿品位要求高、高铅渣物理热损失、还原剂为昂贵的冶金焦、氧气喷枪使用寿命短等，其有待进一步改进、提高。

 

富氧侧吹直接炼铅工艺是我国自主开发、具有自主知识产权的炼铅方法。实践表明，该方法具有投资省、原料适应性广、能耗低、环境好、劳动强度低、作业连续等优点。富氧侧吹还原段可以直接替代目前SKS鼓风炉还原工艺，便于SKS鼓风炉还原段的技术改造，省去了高铅渣铸块工序，液态高铅渣直接入富氧侧吹还原炉还原，还原剂以煤代焦，降低生产成本。富氧侧吹直接炼铅工艺作为一种的炼铅方法，具有广阔的应用前景。