有色金屬鉛冶煉方法

1、氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛新技術(shù)二六年八月二日氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛法傳統(tǒng)的燒結(jié)-鼓風(fēng)爐煉鉛法面臨環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院聯(lián)合多家冶煉廠，就氧氣底吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。在經(jīng)過工業(yè)試驗(yàn)和工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)后，對兩座煉鉛廠（河南豫光金鉛集團(tuán)和池州有色金屬公司）采用該工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)范圍包括精礦儲存、配料、混合制粒、氧氣站、底吹熔煉、酸廠、鼓風(fēng)爐還原熔煉等，且現(xiàn)已建成投產(chǎn)。燒結(jié)-鼓風(fēng)爐煉鉛法采用底吹氧化熔煉處理鉛精礦, 富鉛渣用鼓風(fēng)爐還原熔煉, 已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。實(shí)踐證明，該工藝技術(shù)先進(jìn)，環(huán)保效果明顯。一、氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐法簡介氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛

2、法工藝流程為:熔劑、鉛精礦或二次鉛原料及鉛煙塵經(jīng)配料、制粒或混捏后進(jìn)行氧氣底吹熔煉,產(chǎn)出煙氣、一次粗鉛和鉛氧化渣,煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱和電收塵器收塵后采用二轉(zhuǎn)二吸工藝制酸,尾氣排放,鉛煙塵返回配料。鉛氧化渣經(jīng)鑄塊后與焦塊、熔劑塊混合后入鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉,產(chǎn)出爐渣、煙氣和粗鉛,煙氣經(jīng)收塵后放空,鉛煙塵返回配料。工藝主要設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)式氧氣底吹熔煉爐,多元套管結(jié)構(gòu)氧槍（多通道水冷高溫噴鍍耐磨底吹氧槍）,特殊耐磨材質(zhì)的氧槍口保護(hù)磚，淺層分格富鉛渣速冷鑄渣機(jī)（鉛氧化渣鑄渣機(jī)）,帶弧型密封罩和垂直模式壁中壓防腐余熱鍋爐，全封閉鉛煙塵輸送配料等, 新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)爐（雙排風(fēng)口大爐腹角高料柱）等。工藝的核心

3、設(shè)備是氧氣底吹熔煉爐。熔煉爐爐型結(jié)構(gòu)為可回轉(zhuǎn)的臥式圓筒形,在爐頂部設(shè)有23 個(gè)加料口,底側(cè)部設(shè)有36 個(gè)氧氣噴入口,爐子兩端分別設(shè)一個(gè)虹吸放鉛口和鉛氧化渣放出口。爐端上方設(shè)有煙氣出口。鉛精礦的氧化熔煉是在一個(gè)水平回轉(zhuǎn)式熔煉爐中進(jìn)行的。鉛精礦、鉛煙塵、熔劑及少量粉煤經(jīng)計(jì)量、配料、圓盤制粒后, 由爐子上方的氣封加料口加入爐內(nèi), 工業(yè)純氧從爐底的氧槍噴入熔池。氧氣進(jìn)入熔池后, 首先和鉛液接觸反應(yīng), 生成氧化鉛(PbO ) , 其中一部分氧化鉛在激烈的攪動狀態(tài)下, 和位于熔池上部的硫化鉛(PbS) 進(jìn)行反應(yīng)熔煉, 產(chǎn)出一次粗鉛并放出SO 2。反應(yīng)生成的一次粗鉛和鉛氧化渣沉淀分離后, 粗鉛虹吸或直接放出

4、,鉛氧化渣則由鑄錠機(jī)鑄塊后, 送往鼓風(fēng)爐工段還原熔煉, 產(chǎn)出二次粗鉛。出爐SO 2 煙氣采用余熱鍋爐或汽化冷卻器回收余熱, 經(jīng)電收塵器收塵, 送硫酸車間處理。熔煉爐采用微負(fù)壓操作, 整個(gè)煙氣排放系統(tǒng)處于密封狀態(tài), 從而有效防止了煙氣外逸。同時(shí), 由于混合物料是以潤濕、粒狀形式輸送入爐的, 加上在出鉛、出渣口采取有效的集煙通風(fēng)措施, 從而避免了鉛煙塵的飛揚(yáng)。經(jīng)實(shí)地檢測, 熔煉車間崗位含鉛塵低于0. 1m g/Nm 3, 完全達(dá)到了國家勞動衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。由于在熔煉爐內(nèi)只進(jìn)行氧化作業(yè), 不進(jìn)行還原作業(yè), 工藝過程控制大為簡單。氧氣底吹熔煉一次成鉛率與鉛精礦品位有關(guān), 品位越高, 一次粗鉛產(chǎn)出率越高。為適

5、應(yīng)下一步鼓風(fēng)爐還原要求, 鉛氧化渣含鉛應(yīng)控制在40% 左右, 略低于燒結(jié)塊含鉛率, 相應(yīng)地,一次粗鉛產(chǎn)出率一般為35% 40% , 粗鉛含S 0. 2%。和燒結(jié)塊相比, 鉛氧化渣孔隙率較低, 同時(shí), 由于是熟料, 其熔化速度較燒結(jié)塊要快些, 從而增加了鼓風(fēng)爐還原工藝的難度。但是, 經(jīng)過半工業(yè)試驗(yàn)證明, 采用鼓風(fēng)爐處理鉛氧化渣在工藝上是可行的, 鼓風(fēng)爐渣含Pb 可控制在4% 以內(nèi)。通過爐型改進(jìn), 渣型調(diào)整、適當(dāng)控制單位時(shí)間物料處理量等措施, 渣含Pb 可望進(jìn)一步降低。另外, 盡管現(xiàn)有指標(biāo)較傳統(tǒng)工藝渣含Pb1. 5% 2% 的指標(biāo)稍高, 但由于新工藝中鼓風(fēng)爐渣量僅為傳統(tǒng)工藝的50% 60% , 因

6、而,鼓風(fēng)爐工段鉛的損失基本不增加。在技改過程中, 利用原有的鼓風(fēng)爐作適當(dāng)改進(jìn)即可, 這樣, 可以節(jié)省大筆投資。新工藝的一個(gè)重要組成部分是氧氣站。目前, 國內(nèi)工業(yè)純氧的制備技術(shù)有兩種, 一種為傳統(tǒng)的深冷法, 一種為變壓吸附法。前者生產(chǎn)能力大, 氧氣純度高, 但成本高, 氧氣單位電耗一般為0. 6 0. 7kw hNm 3; 后者投資省, 成本低, 氧氣單位電耗低于0. 45kw hNm 3。目前, 國內(nèi)1500m 3h 的吸附制氧機(jī)組已研制成功, 其氧氣純度達(dá)93% 以上。對于1 萬ta 規(guī)模的煉鉛廠, 氧氣需要量一般為700 800m 3h。采用變壓吸附法制氧完全能滿足中型煉鉛廠技改需要, 該

7、技術(shù)為首選方案。氧氣底吹熔煉工藝取代傳統(tǒng)燒結(jié)工藝后, 不僅解決了SO 2 煙氣及鉛煙塵的污染問題, 還有如下效益:(1) 由于熔煉爐出爐煙氣SO 2 濃度在12% 以上, 對制酸非常有利, 元素硫總回收率可達(dá)95%。( 2) 熔煉爐出爐煙氣溫度高達(dá)10001100, 可利用余熱鍋爐或汽化冷卻器回收余熱。(3) 采用氧氣底吹熔煉, 原料中Pb、S 含量的上限不受限制, 不需要添加返料, 簡化了流程, 且取消了破碎設(shè)備, 從而降低了工藝電耗。(4) 由于減少了工藝環(huán)節(jié), 提高了Pb 及其它有價(jià)金屬的回收率, 氧氣底吹熔煉車間Pb 的機(jī)械損失 95氧氣底吹熔煉爐工業(yè)氧氣消耗量/ (m3t - 1粗鉛

8、) 300350氧氣底吹熔煉燃料率/ % 0210氧氣底吹熔煉爐一次粗鉛產(chǎn)出率/ % 4555一次粗鉛品位/ % 9815鉛氧化渣含Pb/ % 4050鉛氧化渣含S/ % 015氧氣底吹熔煉煙塵率/ % 1215氧氣底吹熔煉爐出爐煙氣SO2 濃度/ % 1214制酸后尾氣含SO2/ (mgm- 3) 97S 回收率/ % 95Au 回收率/ % 98Ag 回收率/ % 98鼓風(fēng)爐渣含Pb/ % 34氧槍壽命/ d 2050余熱鍋爐蒸氣產(chǎn)出量(410MPa) / (tt - 1粗鉛) 015018三、工藝主要特點(diǎn)(1)環(huán)境保護(hù)好由于熔煉過程在密閉的熔煉爐中進(jìn)行,避免了煙氣外逸,SO2 煙氣經(jīng)二轉(zhuǎn)

9、二吸制酸后,尾氣排放達(dá)到了環(huán)保要求。鉛精礦或其他鉛原料配合制粒后直接入爐,沒有燒結(jié)返粉作業(yè),生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的鉛煙塵均密封輸送并返回配料,防止了鉛煙塵的彌散;同時(shí)在虹吸放鉛口設(shè)通風(fēng)裝置,防止鉛蒸氣的擴(kuò)散。徹底解決了鉛冶煉煙氣、煙塵污染問題。河南豫光經(jīng)環(huán)保部門實(shí)測,生產(chǎn)崗位含塵量為7mg/ m3 ,其中鉛塵含量0103 mg/ m3 , 硫酸尾氣SO2 含量 100mg/ m3 。均遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際生產(chǎn)比較證明,氧氣底吹熔煉爐前噪音較低,崗位操作環(huán)境優(yōu)于氧氣頂吹熔煉( ISA 法和Ausmelt 法) 。(2) 能耗低與傳統(tǒng)流程相比,氧氣底吹實(shí)現(xiàn)了自熱熔煉并回收了高溫?zé)煔庵械挠酂?熔煉爐已

10、產(chǎn)出一次粗鉛,鼓風(fēng)爐物料處理量大幅減少,焦炭消耗相應(yīng)節(jié)省了30 %40 %。與氧氣頂吹熔煉( ISA 法和Ausmelt法) 相比,由于采用工業(yè)純氧熔煉,動力消耗較少。（3） 投資省前述兩廠的噸鉛基建投資為3 0003 500 元,與國外較先進(jìn)的煉鉛工藝相比,相同生產(chǎn)規(guī)模節(jié)省投資40 %60 % ;由于工藝流程短,相同生產(chǎn)規(guī)模較傳統(tǒng)燒結(jié)機(jī)鼓風(fēng)爐流程投資亦可節(jié)省20 % ;新工藝尤其適合燒結(jié)鼓風(fēng)爐流程的技改:除燒結(jié)設(shè)施外,其余設(shè)施均可通過適當(dāng)改造加以利用,從而可進(jìn)一步節(jié)省技改費(fèi)用。(4) 生產(chǎn)成本低與國外較先進(jìn)的煉鉛工藝相比,投資省,折舊費(fèi)用低,生產(chǎn)成本低;和傳統(tǒng)流程相比,生產(chǎn)過程簡單,動力和焦

11、炭消耗量少,生產(chǎn)效率高,人工費(fèi)用低,同時(shí)有價(jià)金屬和硫回收率高,生產(chǎn)成本相對亦較低,據(jù)實(shí)際生產(chǎn)測算,和燒結(jié)機(jī)鼓風(fēng)爐流程相比,每噸粗鉛生產(chǎn)成本降低約10 %。(5) 對原料適應(yīng)性強(qiáng)氧氣底吹熔煉爐既可直接處理各種品位的鉛精礦,又可同時(shí)處理各種二次鉛原料。實(shí)際生產(chǎn)中,上述兩廠處理的鉛原料含鉛品位在45 %65 % ,均能正常作業(yè)。(6) 自動化水平高氧氣底吹熔煉過程采用DCS 控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了配料、制粒、供氧、熔煉、余熱鍋爐、鍋爐循環(huán)水、電收塵、高溫風(fēng)機(jī)等全流程、全部設(shè)備的集中控制。(7) 產(chǎn)品質(zhì)量好氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的一次粗鉛品位高,煙氣制酸可產(chǎn)出無色透明的一級酸。4 新工藝應(yīng)用中的問題討論(1)

12、關(guān)于氧槍壽命影響氧槍壽命的因素有氧槍結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造工藝、操作參數(shù)和冷卻介質(zhì),控制合理的氧氣流速對提高氧槍壽命有顯著效果。(2) 關(guān)于熔煉煙塵率由于PbS 在高溫下有較大揮發(fā)性,鉛熔池熔煉過程煙塵率較高。生產(chǎn)中降低煙塵率的關(guān)鍵因素是控制較低的熔煉溫度和較高的PbO 活度。(3) 關(guān)于鼓風(fēng)爐還原氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的鉛氧化渣含硫較低,有效防止了由ZnS 造成的爐結(jié)的產(chǎn)生。生產(chǎn)中基本不需要清理爐結(jié)。針對鉛氧化渣熔點(diǎn)較低等特點(diǎn),為降低渣含鉛,除需調(diào)整渣型和適當(dāng)提高焦率外,應(yīng)嚴(yán)格控制較高的料柱和適當(dāng)?shù)拇材芰?。氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛新工藝除根治了鉛冶煉的環(huán)境污染外,還具有投資省、節(jié)能、生產(chǎn)成本低和對原

13、料適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),工藝技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)。該工藝及裝置的投產(chǎn)成功,為國內(nèi)外煉鉛行業(yè)新建和技改起到良好示范作用,具有廣闊的推廣前景。附：河南豫光金鉛集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)工藝簡介主要工藝過程1電解鉛生產(chǎn)公司所進(jìn)礦源主要為浮選后的硫化鉛精礦，用抓斗吊車進(jìn)行預(yù)配料，再與輔料混合，混合料由梭式布料機(jī)給燒結(jié)機(jī)布料，燒結(jié)采用鼓風(fēng)返煙燒結(jié)，燒結(jié)機(jī)大煙罩較高濃度的二氧化硫煙氣收塵后送非定態(tài)制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。產(chǎn)出的燒結(jié)塊經(jīng)振動篩篩分，篩下物進(jìn)返粉破碎系統(tǒng)，篩上合格塊料進(jìn)入鼓風(fēng)爐，鼓入空氣進(jìn)行熔煉產(chǎn)出粗鉛和爐渣。爐渣進(jìn)入電熱前床保溫沉淀分離有價(jià)金屬，沉鉛后爐渣進(jìn)煙化爐提鋅，煙化爐渣作為棄渣堆放。粗鉛投入熔鉛鍋采用

14、無硫除銅工藝脫除銅，除銅后液鑄成陽極板進(jìn)行電解。電解產(chǎn)出析出鉛和殘極。析出鉛進(jìn)一步精煉熔鑄成成品電解鉛錠。殘極進(jìn)入殘極洗槽，用洗刷機(jī)清洗附集的陽極泥，陽極泥水洗脫酸后送金銀生產(chǎn)。2 金銀生產(chǎn)公司金銀生產(chǎn)根據(jù)鉛陽極泥成分的差異分走兩條工藝路線。陽極泥金銀品位較高時(shí)，采用全濕法工藝：鉛陽極泥氧化、浸出脫除賤金屬雜質(zhì)，液回收鏑、鉍、銅等有價(jià)金屬，廢液沉砷處理達(dá)標(biāo)排放，脫雜后的渣分離金、銀、產(chǎn)出金、銀粉，銀粉鑄片送電解，金鑄成成品金錠。陽極泥金銀品位較低時(shí)，從成本、環(huán)保方面考慮，采用濕法轉(zhuǎn)爐工藝，陽極泥氧化浸出脫除賤金屬，液的處理與全濕法相同，渣投入轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，產(chǎn)出合金板。產(chǎn)出的合金板及濕法陽極板投入硝

15、酸銀溶液電解，產(chǎn)出電銀粉水洗、烘干后鑄成成品銀錠。電解鉛生產(chǎn)主要設(shè)備燒結(jié)機(jī)45m2 1 臺； 電熱前床13m2 1臺；陽極板鑄板機(jī)組: Q=200 片h 2 臺；始極片機(jī)組: Q=500 片/h 2 臺；煙化爐1臺；電解鉛鑄錠機(jī)組: Q= 13.6t/h 2 臺。3. 綜合回收利用公司鉛生產(chǎn)用硫化鉛精礦，因原料來源廣泛，成分復(fù)雜，除主金屬外，還有大量的銅、銻、鉍、金、銀、鉑、鈀、硫、鋅等有價(jià)元素可供回收利用。其中鉛冶煉過程中硫是利用返煙鼓風(fēng)燒結(jié)提高SO2濃度，采用了國際先進(jìn)的非定態(tài)制酸技術(shù)生產(chǎn)硫酸，年產(chǎn)硫酸3萬噸。銻、鉍在金銀生產(chǎn)中得到富集進(jìn)一步處理產(chǎn)出精銻、精鉍。鉛冶煉產(chǎn)出的廢渣經(jīng)煙化處理，

16、產(chǎn)出副產(chǎn)品氧化鋅，年生產(chǎn)能力8000噸，為提高產(chǎn)品附加值，投資建成了高級活性氧化鋅生產(chǎn)廠，年產(chǎn)高級活性氧化鋅1500噸。鉛精煉產(chǎn)出的除銅渣及鉛冰銅投入反射爐富集，吹煉產(chǎn)出粗銅。“鉛冶煉煙氣（塵）綜合治理技改項(xiàng)目”建成后，冰銅的產(chǎn)量將大增，擬采用氧壓浸出$電解技術(shù)，建成年產(chǎn)2萬噸的電銅廠。4環(huán)境保護(hù)治理近年來公司對環(huán)保工作愈來愈重視，工業(yè)污染得到了系統(tǒng)的治理，針對鉛冶煉燒結(jié)機(jī)燒結(jié)產(chǎn)出的低濃度SO2氣體，采用國際先進(jìn)的非定態(tài)制酸技術(shù)進(jìn)行回收，生產(chǎn)硫酸，冶煉過程中產(chǎn)生的煙塵，采用了大布袋收塵器，脈沖除塵器、電收塵、水膜除塵器等設(shè)備，在金銀生產(chǎn)車間采用了專利技術(shù)，收塵效率在90以上。公司廢水主要有硫酸

17、生產(chǎn)廢水、濕法冶煉廢水、電鍍廢水、沖渣廢水等，采用了多點(diǎn)治理統(tǒng)一排放，直接在車間增加環(huán)保設(shè)施，使廢水達(dá)標(biāo)后出車間廢水口。如貴金屬冶煉廢水，由哈爾濱環(huán)保設(shè)備廠設(shè)計(jì)并使用了專利技術(shù)，在車間進(jìn)行了廢水中重金屬雜質(zhì)的治理，初步回收了重金屬。處理后部分廢水返回生產(chǎn)使用，其余廢水治理達(dá)標(biāo)后排出車間，硫酸廢水在工程建設(shè)時(shí)已配套石灰中和的廢水處理系統(tǒng)。在鉛熔煉系統(tǒng)建成了車間廢水循環(huán)利用設(shè)施。又在公司廢水總排放口建設(shè)廢水處理站，公司廢水循環(huán)利用已達(dá)60以上。河南豫光金鉛集團(tuán)50kt/a粗鉛冶煉系統(tǒng)采用氧氣底吹熔煉工藝，配套的65kt/a鉛冶煉煙氣制酸系統(tǒng)處理副產(chǎn)煙氣，進(jìn)入凈化工序煙氣量為24680m3/h、SO2為8.9。工藝特點(diǎn)：制酸系統(tǒng)采用高效洗滌器氣體冷卻塔一級電除霧器二級電除霧器凈化，兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程。由于煙氣二氧化硫濃度較高，采用了“32”換熱轉(zhuǎn)化流程，保證尾氣排放達(dá)標(biāo)。該轉(zhuǎn)化換熱流程具有對冶煉煙氣氣濃氣量波動適應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)；總轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99.7%以上。附：1河南豫光金鉛集團(tuán)有限責(zé)任公司工藝流程圖見表12南豫光金鉛集團(tuán)有限責(zé)任公