鉛冶煉工藝流程

1、鉛冶煉工藝流程選擇氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原法和浸沒式頂吹（ ISA 或 Ausmelt ）熔煉鼓風(fēng)爐還原法在工藝上都是將冶煉的氧化和還原過程分開，在不同的反應(yīng)器上完成，即在熔煉爐內(nèi)主要完成氧化反應(yīng)以脫除 硫，同時(shí)產(chǎn)出一部分粗鉛和高鉛渣。高鉛渣均是通過鑄渣機(jī)鑄成塊狀再送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉， 產(chǎn)出的粗鉛送往精煉車間電解，產(chǎn)出的爐渣流至電熱前床貯存保溫，前床的熔渣流入渣包或通過溜 槽進(jìn)入煙化爐提鋅。隨著我國對(duì)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)政策的不斷貫徹落實(shí)，上述工藝的弊端也顯現(xiàn) 出來，鼓風(fēng)爐還原高鉛渣塊，液態(tài)高鉛渣的潛熱得不到利用，還要消耗大量的焦炭，隨著焦炭價(jià)格 的提升，煉鉛成本居高不下。電熱前床消耗大量的電

2、能和石墨材料，也增加了冶煉成本，同時(shí)需要 占用大量的土地和投資。為了適應(yīng)環(huán)保、低炭、節(jié)能降耗的需求，新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，目前在河南省濟(jì)源豫光金鉛，金 利公司、萬洋集團(tuán)各自采用的液態(tài)高鉛渣直接還原的三種爐型代表了我國鉛冶煉發(fā)展的最高水平。一、豫光金鉛底吹還原工藝： 取消鼓風(fēng)爐，不用冶金焦，實(shí)現(xiàn)液態(tài)渣直接還原，與原有富氧底吹爐氧化段一起，形成完整的 液態(tài)渣直接還原工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)。具體技術(shù)方案為：鉛精礦、石灰石、石英砂等進(jìn)行配料混合后， 送入氧氣底吹爐熔煉，產(chǎn)出粗鉛、液態(tài)渣和含塵煙氣。液態(tài)高鉛渣直接進(jìn)入臥式還原爐內(nèi)，底部噴 槍送入天然氣和氧氣，上部設(shè)加料口，加煤粒和石子，采用間斷進(jìn)放渣作業(yè)方式。天然氣

3、和煤粒部 分氧化燃燒放熱，維持還原反應(yīng)所需溫度，氣體攪拌傳質(zhì)下，實(shí)現(xiàn)高鉛渣的還原。工藝流程如圖1。1送桶煉«4期塵空D氣.I還掾箱體I進(jìn)制獗嵌統(tǒng)r率軻蟄I埒塊爐的楓塵I收塵筑化碎|煙捧Ifit空煙揩空?qǐng)D1豫光煉鉛法的工藝流程圖生產(chǎn)實(shí)踐效果8萬t/a熔池熔煉直接煉鉛環(huán)保治理工程主要包括以豫光煉鉛法為主的粗鉛熔煉系統(tǒng)、大極板電解精煉系統(tǒng)和余熱蒸汽回收利用系統(tǒng)等。項(xiàng)目09年2月正式開工，09年8月進(jìn)行設(shè)備安裝，2010年元月開始空車調(diào)試，3月28日熔煉系統(tǒng)氧化爐點(diǎn)火烘爐。目前氧化爐、還原爐、煙化爐、硫酸及 制氧系統(tǒng)均正常生產(chǎn)，經(jīng)幾個(gè)月的生產(chǎn)檢驗(yàn)，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于國標(biāo)，技經(jīng)指標(biāo)達(dá)設(shè)計(jì)水平。豫

4、光煉鉛新技術(shù)的主要特點(diǎn)(1) 流程短：工藝省去了鑄渣工序，淘汰了鼓風(fēng)爐，減少了二次污染和煙塵率(國際同類技術(shù)的煙塵率一般在15%左右，而豫光煉鉛法的煙塵率僅為78%)。(2) 自動(dòng)化水平高：工藝可在氧化、還原等關(guān)鍵工序中設(shè)置3000多個(gè)數(shù)據(jù)控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全系 統(tǒng)的DCS集中自動(dòng)控制，用工大幅減少，系統(tǒng)生產(chǎn)更安全穩(wěn)定性。(3) 低能耗：該工藝不僅利用了渣和鉛的潛熱，熔池熔煉時(shí)傳熱傳質(zhì)效率高，能耗大大降低。粗鉛能耗比氧氣底吹-鼓風(fēng)爐煉鉛低25%左右，比傳統(tǒng)工藝低約 50%(4) 低排放：采用天然氣、煤粒替代焦炭，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目標(biāo)，SQ排放濃度和遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，僅為氧氣底吹-鼓風(fēng)爐煉鉛中鼓風(fēng)爐排放量

5、的10%同時(shí)CQ排放量僅為氧氣底吹-鼓風(fēng)爐煉鉛工藝的22%(5) 清潔化生產(chǎn)：密閉性好的熔煉設(shè)備縮短了工藝流程，減少了無組織排放量，實(shí)現(xiàn)了鉛清潔化生產(chǎn)。終渣含鉛指標(biāo)比國際同類工藝低2尬右，資源利用率提高。、金利側(cè)吹還原工藝:熔煉爐產(chǎn)出的高鉛渣定期的由排放口放出，熔融狀態(tài)下通過溜槽加入到側(cè)吹還原爐中、側(cè)吹還原爐設(shè)有熱渣加入口和冷料加入口。還原粒煤、熔劑經(jīng)配料由冷料口加入。還原爐兩側(cè)設(shè)煤氣、工 業(yè)氧噴槍為還原爐提供熱源，還原爐下部側(cè)墻設(shè)鉛虹吸放出口，還原鉛由虹吸口連續(xù)排出轉(zhuǎn)送精煉 車間，還原爐端墻下部設(shè)有排渣口，當(dāng)虹吸排鉛停止時(shí)，即為一個(gè)周期的終點(diǎn)。排渣口放渣，為進(jìn) 一步回收渣中的鋅，此渣經(jīng)前床貯

6、存后送煙化爐處理。側(cè)吹還原煙氣通過余熱鍋爐回收余熱，表面冷卻器降溫，布袋收塵器收塵后，是否經(jīng)尾氣處理，依煤粒含硫而定。返配料金利側(cè)吹爐工藝流程圖金利液態(tài)高鉛渣還原爐工業(yè)性試驗(yàn)裝置工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)于2008年底完工，包括一座8m2的側(cè)吹還原爐、相應(yīng)的煙氣處理系統(tǒng)、冷料配料、上料系統(tǒng)及供氣系統(tǒng)。2009年初進(jìn)入試運(yùn)行階段。工業(yè)性試驗(yàn)共分三個(gè)階段，其內(nèi)容包括裝置的適應(yīng)性、渣型的選擇、工況、供氣、還原粒煤與還原周 期調(diào)整等試驗(yàn)。其間對(duì)設(shè)施進(jìn)行了必要的維護(hù)和修改：爐子下部面積擴(kuò)大為13m2,試驗(yàn)工作于2009年8月底完成，達(dá)到了與底吹熔煉爐放渣制度相適應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行。各項(xiàng)技術(shù)條件和指標(biāo)較穩(wěn)定。2009年9

7、月初即轉(zhuǎn)入示范性生產(chǎn)。停止了高鉛渣的鑄塊和鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)。還原爐第一爐期共進(jìn)行了5個(gè)月，2010年3月20號(hào)更換爐襯，2010年3月底第二爐期開始運(yùn)行 金利新技術(shù)的工藝技術(shù)特點(diǎn)（1）側(cè)吹還原爐能耗低，產(chǎn)出煙氣量和二氧化硫排放量遠(yuǎn)低于鼓風(fēng)爐，同等規(guī)模的煙氣量為 鼓風(fēng)爐的30%二氧化硫排放量約為 10%流程短捷，揚(yáng)塵點(diǎn)少，易于密閉通風(fēng)除塵，有效的防治了鉛塵的彌散，經(jīng)測(cè)定，操作崗位鉛含量小于0.03mg/m3，衛(wèi)生通風(fēng)除塵后的排放鉛塵濃度6mg/mL（2）經(jīng)金利公司生產(chǎn)10個(gè)月的冶煉數(shù)據(jù)核算， 側(cè)吹還原爐焦?fàn)t煤氣和無煙粒煤消耗折合標(biāo)煤 為197kgce/t-pb ，比鼓風(fēng)爐純鉛能耗 380kg，折合標(biāo)

8、煤369 kgce/t-pb 的指標(biāo)大幅降低。（3） 側(cè)吹還原爐渣含鉛小于 2%而鼓風(fēng)爐渣含鉛 3 4%側(cè)吹還原爐鉛回收率為 97.1%，鼓風(fēng) 爐鉛回收率95.5%。（4） 過程簡單，工序少，作業(yè)穩(wěn)定，易操作，可實(shí)現(xiàn)DCS控制和管理，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。（5） 經(jīng)金利公司統(tǒng)計(jì)計(jì)算， 粗鉛單位或成本為 550元左右，比鼓風(fēng)爐單位成本 840元明顯降低。（6）側(cè)吹還原爐、煙化爐與熔煉爐放置在一個(gè)廠房內(nèi)，省略了鼓風(fēng)爐上料、熱渣鑄造系統(tǒng)，建 筑面積顯著減少。三、萬洋三連爐工藝：萬洋公司與豫北金鉛公司、中聯(lián)公司于2009年合作開發(fā)“三連爐”煉鉛新工藝，采用氧化爐一還原爐一煙化爐三爐相連，熱渣直流，三臺(tái)熔池

9、熔煉爐由兩道連接溜槽串接在一起組成一整體；兩 連接溜槽分別連接在前一臺(tái)熔池熔煉爐的出渣口和后一臺(tái)熔池熔煉爐的熔融渣加料口之間，充分利 用液態(tài)高鉛渣和還原爐渣的潛熱，緊湊的布置使得流程短占地很少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，環(huán)保效果好， 實(shí)現(xiàn)了鉛冶煉生產(chǎn)的低碳模式。 “三連爐”煉鉛工藝流程圖見圖 3。石灰石石莫砂刪I牲圖3萬洋“三連爐”煉鉛工藝流程圖如圖3所示，“三連爐”中氧化爐可以是氧氣底吹爐，也可以是奧斯麥特（Ausmelt）爐、艾薩（ISA） 爐、氧氣側(cè)吹爐等，還原爐為氧氣側(cè)吹還原爐，煙化爐增加滲鉛裝置改進(jìn)。生產(chǎn)系統(tǒng)具體為硫化物精礦、石灰石、石英砂、含鉛煙塵物料進(jìn)入氧化爐熔煉爐內(nèi)充分混合、迅速熔化和氧

10、化，生成一次粗鉛、高鉛渣和煙氣。粗鉛送到下道工序進(jìn)行電解精煉。氧化爐產(chǎn)生的液態(tài)高鉛渣通過溜槽直接流 入氧氣側(cè)吹還原爐，高鉛渣與煤、熔劑，經(jīng)鼓入的富氧空氣強(qiáng)烈攪拌而激烈反應(yīng)，產(chǎn)出的粗鉛經(jīng)虹 吸道流出，含有微量SQ氣體經(jīng)鍋爐回收余熱后進(jìn)入脫硫塔處理排空。還原爐產(chǎn)出的爐渣通過直接流入煙化爐提鋅。與氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原工藝相比，三爐通過溜槽直接相連，液態(tài)高鉛渣直接流入側(cè)吹還 原爐內(nèi)，充分利用了高鉛渣的潛熱，取消了鑄渣機(jī)，避免了高鉛渣塊產(chǎn)生的煙塵飛揚(yáng)現(xiàn)象；還原爐 熱渣直接流入煙化爐內(nèi)，潛熱也得到了充分利用，進(jìn)入煙化爐內(nèi)不需要提溫期，可以直接噴入粉煤 還原提鋅，降低了煤耗，縮短了煙化提鋅時(shí)間，提高了生產(chǎn)

11、效率；同時(shí)取消了電熱前床和熱渣吊運(yùn) 過程，既節(jié)省了設(shè)備投資，也降低了生產(chǎn)電耗以及避免了渣包運(yùn)輸帶來的環(huán)境問題。萬洋公司氧氣側(cè)吹爐在新鄉(xiāng)中聯(lián)公司多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2011年3月 10日一次性開爐成功，運(yùn)行半年來，生產(chǎn)穩(wěn)定連續(xù)，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)值。前期氧化段底吹爐為3.8m X11.5m, 110120min放一次渣，產(chǎn)出液態(tài)高鉛渣量為2835t/爐，渣含鉛4350%，此次設(shè)計(jì)的氧氣側(cè)吹爐為8.4m2，高鉛渣在一個(gè)還原周期內(nèi)完全可以降至1%以下。為了考慮后面煙化爐的生產(chǎn)，使熔池內(nèi)的鋅盡可能的保留在渣中，生產(chǎn)中控制渣含鉛不大于2%。萬洋、豫北“三連爐”工藝特點(diǎn)與氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原

12、法和浸沒式頂吹（ ISA 或 Ausmelt ）熔煉鼓風(fēng)爐還原法相比， “三連爐”工藝具有以下的優(yōu)勢(shì)：（1）取消了鑄渣機(jī)，避免了高鉛渣冷卻鑄塊過程中水汽迷漫、碎沫飛揚(yáng)的現(xiàn)象，生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)一 步改善，也省下了鑄渣機(jī)的設(shè)備投資。（2）高鉛渣在熔融液態(tài)下直接還原，充分利用了高鉛渣熔體的潛熱，節(jié)省了大量的燃料，使噸 鉛生產(chǎn)能耗下降。（3）側(cè)吹還原爐的高溫爐渣直接流入煙化爐，不需要電熱前床保溫，煙化爐省略提溫階段，充 分利用了熔渣的熱能，可直接進(jìn)入還原提鋅，節(jié)省了粉煤，也提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)氧化鋅品質(zhì)更 好。（4）高鉛渣還原只采用單一的煤作為燃料和還原劑，起到加熱和還原的作用。與鼓風(fēng)爐相比煤 比焦炭價(jià)格低

13、廉，與國內(nèi)其他的還原爐相比不需要天然氣或煤氣作為燃料，使不具有天然氣或煤氣 的廠家也可采用此種工藝，對(duì)建廠條件的適應(yīng)性更好，推廣前景更廣。（5）側(cè)吹還原爐床能率很高，時(shí)間上可以與底吹爐、煙化爐相匹配，取消了電熱前床，節(jié)省大量的電能及石墨電極，使能耗降低。2%（6）側(cè)吹還原爐熔池熔煉反應(yīng)激烈，還原程度徹底，為了保證鋅的回收，渣含鉛控制不大于（7）煙化爐采用滲鉛改進(jìn)，既增加了鉛的回收率，也提高了氧化鋅的品位。（8）三爐相連，熱渣直流，占地很少，節(jié)省投資。（9）生產(chǎn)操作簡單，指標(biāo)易于控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)操作環(huán)境好。四、幾種工藝技術(shù)參數(shù)的比較：表1幾種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目豫光底吹-液態(tài)渣還

14、原工藝金利底吹-液態(tài)渣還原工藝萬洋、豫北“三連爐”工藝工藝流程短短短工作環(huán)境揚(yáng)塵點(diǎn)較少，環(huán)境好揚(yáng)塵點(diǎn)少，環(huán)境更好揚(yáng)塵點(diǎn)少，環(huán)境更好高：1）氧化段產(chǎn)出部分粗鉛；2）高：1）氧化段產(chǎn)出部分粗鉛；高：1）氧化段產(chǎn)出部分粗鉛；生產(chǎn)效率采用富氧熔煉，反應(yīng)速度較快；2）采用富氧熔煉，反應(yīng)速度較快；2）采用富氧熔煉，反應(yīng)速度較快；3）氧化段生成的液態(tài)高鉛渣直接3）氧化段生成的液態(tài)高鉛渣直接3）氧化段生成的液態(tài)高鉛渣直接流流入還原爐，流程緊湊，效率高。流入還原爐，流程緊湊，效率高。入還原爐，流程緊湊，效率高。原料適應(yīng)性原料適應(yīng)性廣原料適應(yīng)性廣原料適應(yīng)性廣粗鉛品位98-99%98-99%98-99%煙氣SQ濃度

15、及收率SQ 濃度：8-10%SQ濃度：810%SO濃度：810%SQ收率：98%SQ收率：98%SQ收率：98%鉛總收率96.5 98%97 98%97 98%脫硫率98%98%98%煙塵率氧化段：1214%氧化段：1214%氧化段：1214%還原段：1213%還原段：10%還原段：10%熔劑率氧化段：3%氧化段：3%氧化段：3%還原段：23%還原段：23%還原段：23%氧氣單耗3360m/t3360 m /t3320 330 m/t電耗100kWh/t80 96 kwh/t68 80 kwh/tjn煤耗150kg/t69 kg/t131 kg/t天然氣耗75Nrn/t337.4Nm/t混合礦

16、含鉛45 65%45 65%43 47%混合礦含硫14 18%16 18%16 18%還原爐床能力50 80 t/（m 2 日）終渣含鉛<3%< 2%< 2%綜合能耗（注）276 kgce/t230 kgce/t230 kgce/t投資額大較大小注：以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均來自相關(guān)廠的報(bào)道。五、結(jié)論:1、液態(tài)高鉛渣直接還原技術(shù)具有成熟可靠、實(shí)用性強(qiáng)、節(jié)能效果明顯等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了直接煉鉛，節(jié)約能源消耗，減少 CO2、SO2 排放，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。2、以上三種工藝技術(shù)相比較， 其氧化熔煉均采用了底吹爐工藝， 則還原爐采用的爐型和還原劑不 同?！霸ス夥ā钡状颠€原爐投資高，設(shè)備龐大，必須要有天然氣來參加還原，而“金利法”采用的爐型 與萬洋基本相同，但其 1：還原爐爐體采用內(nèi)耐火材料，外用水淋降溫，爐內(nèi)的耐火材料壽命為3-6個(gè)月，（最