有色金屬冶金第4章氧化熔煉和還原熔煉實踐

第四章氧化熔煉和還原熔煉實踐

4.1概述鉛燒結(jié)塊還原熔煉在于使鉛的氧化物還原并與貴金屬和鉍等聚集進入粗鉛，而使各種造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及鋅等進入爐渣，以達到相互分離。

當(dāng)原料含銅較高時，可產(chǎn)出鉛冰銅將銅富集；若原料含銅不太高，可將銅富集于粗鉛中，此時銅在爐渣中的損失將稍大。原料中鎳鈷含量較高時，則產(chǎn)出黃渣（砷冰銅）將其富集。所以，在此特殊情況下，熔煉便可能產(chǎn)出四種熔體產(chǎn)物，并按其比重的不同分成四層，由上而下分別為爐渣、鉛冰銅（鉛锍）、砷冰銅（黃渣）和粗鉛。

4.2燒結(jié)焙燒

燒結(jié)焙燒是在高溫（大于800℃）下將精礦中的硫化物氧化脫硫生成氧化物，同時燒結(jié)產(chǎn)出堅硬多孔燒結(jié)塊的過程。所以，燒結(jié)焙燒有兩個主要目的：除去鉛精礦中的硫和砷、銻等易揮發(fā)的物質(zhì)；將粉料燒結(jié)成塊。

精礦含銅較高（如WCu>1％）時，燒結(jié)塊中應(yīng)殘留一部分硫，以便銅在熔煉時以Cu2S形態(tài)進入鉛冰銅中。若精礦含鋅較高，則應(yīng)將硫盡量除凈，因為熔煉時ZnS比ZnO更有害。如果精礦含銅鋅都較高，可在燒結(jié)時將硫盡量燒去。然后在熔煉時加入黃鐵礦作硫化劑，使銅硫化為Cu2S進入冰銅。（一）燒結(jié)焙燒方法

鉛精礦燒結(jié)焙燒設(shè)備可采用：燒結(jié)鍋；燒結(jié)盤；帶式燒結(jié)機燒結(jié)。帶式燒結(jié)機燒結(jié)又有：吸風(fēng)燒結(jié)；鼓風(fēng)燒結(jié)。（二）燒結(jié)的配料鉛燒結(jié)配料時必須考慮到下列的技術(shù)條件：爐料中所含的造渣成分SiO2，F(xiàn)eO，CaO等的質(zhì)量比率必須符合選定的鼓風(fēng)爐渣型的要求；爐料含硫量控制在wS=5%~7％范圍內(nèi)。混合料含硫小于wS＝5％時，過程所需熱量不足而需補加碳質(zhì)燃料。若含硫過高（如wS=8％），燒結(jié)塊的殘硫量也高(wS=2.5％)；爐料含鉛量一般控制在wPb=40%~45％范圍內(nèi)；根據(jù)原料進廠計劃，盡量按比例使用各種原料，控制爐料中的雜質(zhì)含量，特別是Zn、A1、Mg的含量。（三）混料與潤濕

混料的目的在于確保燒結(jié)料有均勻一致的化學(xué)組成和物理組成，并在混料時均勻潤濕使?fàn)t料有最佳的透氣性。爐料良好的透氣性是燒結(jié)過程至關(guān)重要的技術(shù)條件。實踐證明，料層透氣性愈好，脫硫速度也愈快，單位生產(chǎn)率也愈高。影響爐料透氣性的另一因素是爐料的粒度組成。而爐料的粒度組成主要取決于返粉的粒度，因為返粉通常占爐料質(zhì)量的w返粉=65％以上。其次便是熔劑和返回的水淬渣?；炝虾椭屏６嘤脠A筒機，制粒也用圓盤機。（四）布料和點火

點火料斗設(shè)在點火爐的前面，鋪設(shè)底料供點火用，料層厚度一般為30~40mm，主料斗設(shè)在點火爐的后面，當(dāng)燒結(jié)機臺車向前運行進入點火護下方時，借吸風(fēng)箱的抽力使底料均勻著火，然后運行至主料斗的下方鋪設(shè)本料，由鼓風(fēng)箱向上鼓風(fēng)進行燒結(jié)作業(yè)。（五）燒結(jié)正常作業(yè)

在鉛燒結(jié)焙燒的正常生產(chǎn)中，當(dāng)點火底料通過點火爐下口著火后，再在其上鋪上本料層，吸風(fēng)轉(zhuǎn)為鼓風(fēng)，燒結(jié)焙燒過程即由下向上發(fā)展，爐料經(jīng)過脫水、干燥、預(yù)熱、燒結(jié)及冷卻等過程。下圖為這種過程的示意圖。

4.3鼓風(fēng)爐還原熔煉

（一）鉛鼓風(fēng)爐的構(gòu)造

鉛鼓風(fēng)爐爐井的垂直斷面（內(nèi)型線）目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的形式，一般為風(fēng)口區(qū)收縮，向上擴張形成爐腹的所謂普通型爐子，如下圖：普通型煉鉛鼓風(fēng)爐1-咽喉口；2-風(fēng)口；3-加料門；4-排煙口（二）焦炭燃燒與還原能力

焦炭的燃燒狀況對爐內(nèi)溫度和氣氛有決定性的影響。在正常情況下，焦炭主要在風(fēng)口區(qū)附近燃燒而形成高溫集中的“焦點區(qū)”。焦炭既是發(fā)熱劑又是還原劑，焦炭燃燒產(chǎn)生CO2和CO，其反應(yīng)為：C＋O2＝CO2＋408kJC＋0.5O2＝CO＋123kJ

風(fēng)口區(qū)的氧位最高，焦炭強烈燃燒，溫度也達到最高（1400～1500℃）。在通常情況下，氧化區(qū)內(nèi)的CO：CO2≤1。

影響鉛級風(fēng)爐熔煉還原能力的主要因素是焦率、料柱高度、爐溫、還原時間和風(fēng)焦比。（三）鉛鼓風(fēng)爐正常作業(yè)

鼓風(fēng)爐是實現(xiàn)逆流原理相當(dāng)完善的冶金設(shè)備。加入爐內(nèi)的物料由上而下逐漸運動，而氣流運動的方向正相反。鼓風(fēng)爐內(nèi)按溫度可分為四個區(qū)：預(yù)熱區(qū)（100～400℃）；還原區(qū)（低于900℃）；熔化區(qū)（溫度＜1300℃）；風(fēng)口區(qū)（1300～1500℃）。鉛鼓風(fēng)爐熔煉時各種組分在產(chǎn)物中的分布如下表所示。

鼓風(fēng)爐熔煉時各組分在產(chǎn)物中的分布（w/%）

（四）熔煉技術(shù)動態(tài)富氧熔煉雙排風(fēng)口椅形爐熱風(fēng)熔煉（五）鼓風(fēng)爐熔煉產(chǎn)物

1）粗鉛

2）爐渣

3）鉛冰銅（锍）

4）黃渣（砷冰銅）

5）煙氣

6）煙塵

4.4閃速氧化熔煉(Kivcet)

氧氣閃速熔煉一電熱還原法（Kivcet法），也稱基夫賽特熔煉，其設(shè)備連接圖如下圖所示：作為氧化段的閃速熔煉爐作為還原段的電爐鋅蒸氣冷凝器整個冶煉過程分為兩段：氧化段還原段

4.5熔池氧化熔煉4.5.1QSL氧化熔煉氧氣底吹直接煉鉛法(QSL法)反應(yīng)器為一臥式可轉(zhuǎn)動的圓筒形爐。

反應(yīng)器被隔墻分為兩部分：1）左邊為氧化段2）右邊為還原段

QSL法直接煉鉛流程如圖所示：QSL法煉鉛流程圖4.5.2Ausmelt氧化熔煉Ausmel煉鉛法同樣分為兩個階段進行。

第一階段為氧化段，硫化鉛精礦在氧化段被熔煉為富PbO爐渣；第二階段即還原段，在還原段內(nèi)利用噴入的粉煤將富鉛渣還原產(chǎn)出粗鉛和棄渣。4.5.3KSS氧化熔煉前蘇聯(lián)將基夫賽特(Kivcet)法技術(shù)轉(zhuǎn)讓給意大利Snamprogetli設(shè)計院，該院與薩米(Sammi)公司合作，在威斯麥（Vesme）港建設(shè)一個年產(chǎn)95000t粗鉛的冶煉廠，將基夫賽特法改稱KSS(Kivcet-Sammi-Snamprogetli)法，于1987年2月全面投產(chǎn)。KSS法煉鉛流程圖單元作業(yè)

硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒脫硫的程度與什么有關(guān)系，脫硫的目的是什么？

試述燒結(jié)焙燒