氧氣側(cè)吹煉鉛技術(shù)的應(yīng)用

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.11.004氧氣側(cè)吹煉鉛技術(shù)的應(yīng)用李允斌(長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，長沙 410011)摘要：介紹了氧氣側(cè)吹煉鉛技術(shù)的工藝過程，總結(jié)了其技術(shù)特點(diǎn)，分析了推廣應(yīng)用中碰到的問題和解決方法，將在一定程度上推進(jìn)該工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：氧氣側(cè)吹煉鉛；氧化熔煉；還原熔煉；應(yīng)用中圖分類號：TF812文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-7545（2012）11-0000-00Application of Oxygen Side Blow Lead Smelting Technology(Changsha Design and R

2、esearch Institute of Nonferrous Metallurgy, Changsha 410011, China)LI Yun-binAbstract: The process of oxygen side blow lead smelting technology was introduced. The technical features were summarized. The problems encountered in marketing and commercialization were analyzed and addressed. There is sp

3、ace for the commercialization of this technology.Key words: oxygen side blow lead smelting; oxidation melting; reduction smelting; commercialization我國是金屬鉛的生產(chǎn)和消費(fèi)大國，從礦石或精礦中生產(chǎn)鉛可分為火法和濕法1，到目前為止，鉛的冶煉幾乎都是火法。且多半以上的礦產(chǎn)鉛依然來源于傳統(tǒng)的燒結(jié)鼓風(fēng)爐生產(chǎn)工藝，該工藝在長期的工業(yè)實(shí)踐中經(jīng)不斷改進(jìn)，具有技術(shù)成熟、可靠的優(yōu)點(diǎn)。但其工藝流程長，損耗大；煙氣SO2濃度低，治理難度大；消耗冶金焦，余熱回收困難，產(chǎn)品

4、綜合耗能高，設(shè)備密閉性差，環(huán)境污染隱患大，已不能滿足現(xiàn)代冶金工藝的要求。自20世紀(jì)70年代起，世界各國相繼開發(fā)了多種先進(jìn)的直接煉鉛工藝2-6，如Kivcet、QSL、Ausmelt（或Isasmelt）以及Kaldo法等。在我國，當(dāng)前鉛冶煉技術(shù)既有傳統(tǒng)的燒結(jié)鼓風(fēng)爐工藝，也引進(jìn)了全球各種先進(jìn)的鉛冶煉工藝，同時(shí)，自主開發(fā)了多種鉛冶煉工藝。目前國內(nèi)運(yùn)行最多的為SKS工藝。燒結(jié)鼓風(fēng)爐工藝、Isa鼓風(fēng)爐熔煉、氧氣底吹氧化熔煉氧氣底吹還原熔煉、氧氣底吹氧化熔煉氧氣側(cè)吹還原熔煉、閃速熔煉6等也有運(yùn)行，近期Kivcet工藝也相繼投入運(yùn)行。氧氣側(cè)吹工藝早已成功完成了工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)2-8，并作為熱態(tài)高鉛渣直接還原

5、投入生產(chǎn)9-10。雖然氧化段目前尚沒有工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，但工業(yè)試驗(yàn)和還原段工業(yè)生產(chǎn)證明，與在運(yùn)行的各種先進(jìn)鉛冶煉工藝相比，氧氣側(cè)吹工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)和較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。1 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝的開發(fā)歷程氧氣吹側(cè)煉鉛工藝是在我國以傳統(tǒng)的燒結(jié)鼓風(fēng)爐工藝為主導(dǎo)、氧氣底吹鼓風(fēng)爐還原熔煉（SKS）工藝全面推廣的背景下，由河南新鄉(xiāng)中聯(lián)總公司、長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院和中南大學(xué)（早期有俄羅斯專家參與）在原蘇聯(lián)瓦紐科夫熔池熔煉的基礎(chǔ)上聯(lián)合開發(fā)的。瓦紐科夫熔池熔煉技術(shù)最早在煙化裝置上完成了硫化銅精礦的半工業(yè)試驗(yàn)，爾后在3.0 m2、4.8 m2等試驗(yàn)爐上完成工業(yè)試驗(yàn)，在前蘇聯(lián)國家廣泛應(yīng)用于銅冶煉生產(chǎn)。煉鉛方面，20世紀(jì)80年

6、代，前蘇聯(lián)作過2次半工業(yè)試驗(yàn)，取得了可以接受的試驗(yàn)結(jié)果，但于前蘇聯(lián)的解體，試驗(yàn)工作沒有繼續(xù)。2000年10月在河南新鄉(xiāng)開始啟動1.5 m2氧氣側(cè)吹直接煉鉛工業(yè)試驗(yàn)研究工作，2001年11月試驗(yàn)裝置建成點(diǎn)火烘爐，歷時(shí)2年半，共經(jīng)歷24次試驗(yàn)，到2004年5月完成整個(gè)工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)分氧化熔煉與還原熔煉兩個(gè)階段在同一套裝置中進(jìn)行，即硫化鉛精礦經(jīng)配料后加入試驗(yàn)爐中，經(jīng)氧化熔煉產(chǎn)出一次粗鉛和高鉛渣，粗鉛連續(xù)排出澆鑄成粗鉛錠，高鉛渣連續(xù)排出經(jīng)水碎后暫時(shí)堆存，當(dāng)高鉛渣積存至一定數(shù)量后，再轉(zhuǎn)入還原熔煉。俄羅斯專家參與指導(dǎo)了前11次試驗(yàn)中的6次，但由于其過多地依賴于煉銅經(jīng)驗(yàn)，至第11次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，沒有取得實(shí)質(zhì)性

7、的進(jìn)展，中俄專家產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的分歧，俄方專家退出。隨后對試驗(yàn)裝置進(jìn)行了較大的改進(jìn)，從第16次試驗(yàn)開始，基本正常運(yùn)行，特別是第23次氧化熔煉試驗(yàn)，連續(xù)正常運(yùn)行33天，因引風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)，第24次還原熔煉試驗(yàn)，連續(xù)正常運(yùn)行62天，直至富鉛渣用完停爐，試驗(yàn)取得了可用于工業(yè)化生產(chǎn)的所有數(shù)據(jù)2-3。收稿日期：2012-06-12作者簡介：李允斌(1969-)，男，高級工程師.2 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝簡介2.1 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝流程氧氣側(cè)吹煉鉛工藝流程見圖1。熔 劑 鉛精礦 碎 煤 返回?zé)焿m配 料富氧空氣制粒氧氣側(cè)吹氧化熔煉氧化鋅煙塵余熱鍋爐煙 氣棄 渣煙化吹煉爐 渣富氧空氣碎 煤熔劑高鉛渣余熱鍋爐煙 氣粗

8、鉛(一次鉛)煙 塵煙 氣電收塵氧氣側(cè)吹還原熔煉（送制酸）粗 鉛(二次鉛)煙 氣煙 塵SO2煙氣余熱鍋爐煙 塵煙 氣 布袋收塵布袋收塵煙 塵煙 氣(送制酸)煙 氣（送脫硫） 圖1氧氣側(cè)吹煉鉛工藝流程圖Fig.1 Process flowsheet oxygen side blow lead smelting process 2.2 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝過程和氧氣側(cè)吹爐基本結(jié)構(gòu)2.2.1 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝過程氧氣側(cè)吹煉鉛工藝與其它直接煉鉛工藝一樣，包括氧化熔煉和還原熔煉兩個(gè)過程。鉛精礦、熔劑、煙塵和適量碎煤經(jīng)配料后，加入氧化爐內(nèi)，從爐體兩側(cè)鼓入富氧空氣，經(jīng)過一系列反應(yīng)得到部分金屬鉛（一次鉛）和高鉛氧化

9、渣。渣、鉛在爐體的爐缸區(qū)沉淀分離，鉛由虹吸放鉛口放出，送火法精煉，高鉛渣進(jìn)入還原熔煉。從還原爐頂部加料口加入碎煤和適量熔劑，由還原爐兩側(cè)鼓入富氧空氣，得到粗鉛(二次鉛)和還原渣，渣、鉛在爐體的爐缸區(qū)沉淀分離，鉛從爐體側(cè)部虹吸放鉛口放出，送火法精煉；還原熔渣由端部渣口排出，經(jīng)溜槽注入煙化爐進(jìn)行煙化吹煉。氧化爐煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱、收塵后送制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸；還原爐煙氣經(jīng)余熱利用和收塵后，或送入制酸系統(tǒng)與氧化爐煙氣一并生產(chǎn)硫酸，或送入與氧化爐制酸后尾氣合并，經(jīng)脫硫后排放。2.2.2 氧氣側(cè)吹爐基本結(jié)構(gòu)作為氧氣側(cè)吹煉鉛工藝的核心設(shè)備氧氣側(cè)吹爐是由爐缸、爐身、爐頂及直升煙道組成的固定式矩形結(jié)構(gòu)熔池熔煉

10、爐。爐缸由耐火磚砌成；爐身由熔池區(qū)和再燃燒區(qū)組成，其中熔池區(qū)由多層銅水套組成，一般在爐體兩側(cè)第一層銅水套上開設(shè)風(fēng)口，安裝氧氣噴嘴；再燃燒區(qū)位于銅水套上部，由內(nèi)砌鎂磚的鋼水套圍成，側(cè)部開設(shè)數(shù)個(gè)二次風(fēng)口；爐頂及直升煙道均由鋼水套制成，爐頂開設(shè)加料口，直升煙道與余熱鍋爐連接。為了實(shí)現(xiàn)氧化熔煉和還原熔煉兩個(gè)工藝過程?？梢栽O(shè)計(jì)為爐區(qū)，中間采用銅水套隔墻；也可以設(shè)計(jì)為相對獨(dú)立的2座爐，即氧化爐與還原爐，中間采用溜槽連接。還原爐亦可與其它氧化爐（如SKS爐、ISA爐等）配合使用。2.3 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝主要技術(shù)指標(biāo) 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝主要技術(shù)指標(biāo)見表1。表1 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Mai

11、n technical indexes of oxygen side blow lead smelting process項(xiàng)目氧化熔煉還原熔煉床能力/(t·m-2·d-1)50805080風(fēng)口壓力/MPa0.080.090.080.09煤率/%14*812*煙塵率/%1618*810*鉛產(chǎn)出率/%>55鉛品位/%9896渣含鉛/%452煙氣SO2濃度/%2024 注*：氧化段以精礦計(jì)，還原段以富鉛渣計(jì)2.4 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝的主要特點(diǎn)氧氣側(cè)吹煉鉛工藝充分利用氧氣強(qiáng)化熔煉技術(shù)，具有生產(chǎn)效率高；可以充分利用冶煉過程中的反應(yīng)熱、物理熱和煙氣余熱，能耗低；自動化水平高，工人勞

12、動強(qiáng)度低；配置緊湊、節(jié)約用地；設(shè)備密閉性好、氧化過程中產(chǎn)出的煙氣SO2濃度高，便于制酸，環(huán)保好等直接煉鉛工藝的共同優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有如下特點(diǎn)：1)物料制備簡單。對入爐物料的粒度與水分沒有嚴(yán)格要求，粒度2040 mm，含水小于10%可直接入爐熔煉；2)氧化段可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排渣，減少因開堵排放口時(shí)的含塵、含鉛及含SO2煙氣低空污染隱患。實(shí)現(xiàn)氧化、還原連續(xù)熔煉作業(yè)，為煙氣的余熱利用和煙氣處理系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，綜合回收能源提供工藝保證；3)物料適應(yīng)性強(qiáng)。爐體熔煉區(qū)采用銅水套，以內(nèi)壁掛渣為保護(hù)層，熔煉溫度不受耐火材料限制，可適應(yīng)各種含鉛雜料冶煉的需要；4)固定爐型結(jié)構(gòu)，無轉(zhuǎn)動、活動聯(lián)接件，結(jié)構(gòu)簡單，故障少，漏風(fēng)率低

13、，煙氣余熱損失少，煙氣中SO2濃度高，煙氣處理系統(tǒng)投資?。?)熔池區(qū)采用銅水套，供氧噴嘴不接觸高溫熔體，無需惰性氣體及軟化水保護(hù)，氧氣的有效利用率高。爐體及噴嘴使用壽命長，生產(chǎn)維護(hù)、設(shè)備維修成本低，水套殘值高；6)冶煉效率高。在保證熔體激烈攪拌、反應(yīng)迅速的前提下，風(fēng)口下部留有相對靜止區(qū)，渣鉛分離效果好，一次粗鉛產(chǎn)出率高，質(zhì)量好，還原渣含鉛低（一般控制2%）。 3 氧氣側(cè)吹煉鉛工藝的推廣應(yīng)用隨著氧氣側(cè)吹熔煉技術(shù)研究工作的不斷深化，對其技術(shù)優(yōu)勢的認(rèn)同度不斷加強(qiáng)，近年來，氧氣側(cè)吹技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛推廣應(yīng)用。首先在銅鎳混合礦冶煉上，建成了20 m2的熔煉爐。在鉛冶煉上，已有多臺用于熱態(tài)氧化渣還原的生

14、產(chǎn)實(shí)例。同時(shí)，已完成了多項(xiàng)采用雙側(cè)吹法處理鉛精礦進(jìn)行粗鉛直接冶煉的初步設(shè)計(jì)工作。但在鉛冶煉行業(yè)的推廣應(yīng)用也碰到了如下問題：1)目前大多鉛冶煉企業(yè)的主要問題集中在還原段，對高鉛渣的直接還原技術(shù)的研究較多，對氧化段的技術(shù)研究相對較少，造成了側(cè)吹爐在還原段已多臺投入生產(chǎn)，而氧化爐沒有工業(yè)應(yīng)用的局面；2)由于銅水套冷卻水帶走的熱量較采用內(nèi)襯耐火材料的熔煉爐稍大，在氧化段需加入少量碎煤補(bǔ)充熱量。一般只注意到氧化段能耗的少量增加，而忽視了沒有氧槍、耐火材料的損耗與維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。4 結(jié)論隨著國家對鉛行業(yè)環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，氧氣側(cè)吹煉鉛工藝以其爐型結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)保和利于余熱綜合利用等諸多優(yōu)勢，將是鉛冶煉發(fā)展的

15、重要方向。參考文獻(xiàn)1 鉛鋅冶金學(xué)編委會. 鉛鋅冶金學(xué)M. 北京：科學(xué)出版社，2003.2 宋光輝，張樂如. 氧氣側(cè)吹直接煉鉛新工藝的開發(fā)與應(yīng)用J. 有色金屬（冶煉部分），2005(3)：2-5.3 藺公敏，賓萬達(dá). 硫化鉛精礦氧氣側(cè)吹熔池熔煉直接煉鉛新技術(shù)J. 中國有色冶金，2005，34(1)：22-24.4 藺公敏，賓萬達(dá). 氧氣側(cè)吹直接煉鉛爐J. 中國有色冶金，2005，34(6)：48-50.5 賀山明， 王吉坤，張向陽，等. 鉛精礦與富鉛渣交互反應(yīng)的還原熔煉試驗(yàn)研究J. 有色金屬(冶煉部分)，2010(3)：13-16.6 王成彥，郜偉，尹飛，等. 鉛冶煉技術(shù)現(xiàn)狀及我國第一臺鉛閃速熔煉爐試產(chǎn)情況J. 有色金屬(冶煉部分)， 2010(1)：9-13.7