CN101514399B - 资源综合利用平衡炼铅工艺和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种资源综合利用平衡炼铅工艺和设备。其工艺步骤是：将含铅原料和熔剂配料后进行制粒，送入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼，产生出一次粗铅、铅渣和SO2的烟气；SO2的烟气经余热锅炉回收余热和收尘装置收尘后送硫酸系统制酸；铅渣调整渣型加入焦碳送鼓风炉还原熔炼，产出二次和三次粗铅；粗铅通过电解精炼得到精铅和阳极泥，对阳极泥处理回收得到铅、锑、铋、金、银金属；鼓风炉炉渣分离粗铅后流入烟化炉回收氧化锌、铅、铟、锗；实现该工艺的系统，包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、电热前床、铸渣设备、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉、鼓风炉、烟化炉和通风设备；本发明通过工艺设计和系统改进，实现Pb、Zn、Au、Ag、Bi、Cu、In、Sb、S元素的平衡优化回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种有色金属的冶炼方法，尤其是涉及一种从含有多种有价金属的铅精矿中进行资源综合利用平衡炼铅工艺和设备。
背景技术
铅精矿中含有Zn、Au、Ag、Bi、Cu、In、Sb多种有价金属，同时含有S。传统的炼铅工艺有烧结锅-鼓风炉流程和烧结机-鼓风炉流程。其中烧结锅-鼓风炉流程在烧结过程中产生出的SO2烟气由于无法回收利用而全部排空，对大气环境造成严重污染，同时，烧结过程大量的返粉作业又造成铅烟尘的低空弥散，带来铅烟尘环境污染。在烧结机-鼓风炉流程中，产出的烟气含SO2浓度很低，在制酸技术中，无法回收全部利用而使30％以上的SO2烟气排空，对大气环境造成严重污染，烧结过程中产生的氧化反应热也无法回收利用，冶炼过程能耗高。
针对上述不足，现有技术提出了两种解决方法，第一种解决方法是2006年11月22日中国发明专利授权公告号CN1285742C公开的“采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法及实现它的系统”是采用氧气底吹熔炼的方法对含铅原料进行熔炼，该专利只注中铅的回收率，所设计的氧气底吹熔炼炉烟气出口上方有余热锅炉，其配有的膜式壁结构垂直上升段高达28-31m，余热锅炉安装在上方，势必增加了建筑物的高度；而氧气底吹熔炼炉的熔池温度为1050-1150℃；由于熔池温度低，S的氧化反应不完全，还会有少量的S带入高温熔融铅渣(即富铅渣)中，既对后续处理环节不利，又影响S的回收；另外，由于铅精矿中所含Cu的熔点高达1083.4℃，要与其它金属形成合金带入富铅渣中或者形成冰铜，其温度往往要大于1250℃；该发明所提出的温度范围并不能保证有效的形成Cu--In合金进入富铅渣中，直接影响Cu、Pb和In的最佳回收。上述冰铜是铅矿中伴生铜的产物，在熔炼过程中分别富集到富铜粗铅与粗铅中，将富铜粗铅搭配到浮渣反射炉熔炼进一步分离铅后产生冰铜。此冰铜一般含铜在30～45％、含铅25～30％、含银2000～3000g/t、含铟在500～1000g/t左右。传统流程是将此冰铜出售给铜冶炼企业回收铜，由于铅在铜冶炼中是杂质元素，冶炼时不但造成环境污染，且铅、铟两种重要金属得不到回收。
现有技术提出的另一种解决方法是2007年7月11日中国发明专利授权公告号CN1325672C公开的“一种炼铅法以及用于实现该炼铅法的装置”仍然是将含铅原料、熔剂通过氧气底吹熔炼炉生产出高温熔融铅渣，是在CN1285742C专利的基础上对高温熔融铅渣的处理改进，氧气底吹熔炼炉的结构仍然保持原样；该发明虽然减少了焦炭的消耗量，能源利用得到提高。但由于技术路线仍然是以铅、锌冶炼回收为主，而对Au、Ag、Bi、Cu、In、Sb多种有价金属的回收没有实质上的进步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提出一种资源综合利用平衡炼铅工艺和设备系统，将含有多种有价金属的铅精矿通过工艺设计和工艺所采用的系统改进，实现Pb、Zn、Au、Ag、Bi、Cu、In、Sb、S元素的平衡优化回收，排放尾气和操作环境都达到国家环保要求。
本发明是这样实现的，一种资源综合利用平衡炼铅工艺，包括以下步骤：
1)将含铅原料和熔剂配料后进行制粒，物料的湿度在7～8％，粒径为5mm～30mm；配料的选取应使所产生的高温熔融铅渣的渣型按质量比计为：Pb：35～55％，Fe/SiO2＝0.8～1.4/1，CaO/SiO2＝0.2～0.8/1；从加料口送入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼；
2)将熔炼所需的富氧气体从氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口喷入所述熔炼炉的熔池内，控制氧气底吹熔炼炉的熔池温度为1260-1350℃；
3)所述含铅原料经氧气底吹熔炼炉熔炼后，产生出一次粗铅、高温熔融铅渣和含高浓度SO2的烟气；上述含高浓度SO2的烟气经余热锅炉回收余热和收尘装置收尘后送硫酸系统制酸，制酸尾气经双砼法处理后放空；上述一次粗铅通过所述氧气底吹熔炼炉的放铅口放出；上述高温熔融铅渣通过氧气底吹熔炼炉的放渣口放入电热前床分离冰铜后铸成渣块；冰铜在回收铅、银、铟等有价金属后产生粗铜；然后配入钙质和铁质块状熔剂调整渣型，并加入焦碳一起送富氧鼓风炉还原熔炼，产出二次和三次粗铅；所述氧气底吹熔炼炉和鼓风炉所产生的铅烟尘返回底吹炉配料；上述一次、二次和三次粗铅锭通过火法精炼和电解精炼得到铅浮渣，精铅和阳极泥；对铅浮渣处理回收得到铅、铜、铟金属，对阳极泥处理回收得到铅、锑、铋、金、银金属；
4)鼓风炉炉渣经电热前床进入分离粗铅后连续流入烟化炉回收氧化锌、铅、铟、锗，炉渣经过常规的水淬处理送至水泥厂作原料；
本发明还提供实现上述资源综合利用平衡炼铅工艺的设备，包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、电热前床、铸渣设备、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉、鼓风炉、烟化炉和通风设备；所述氧气底吹熔炼炉为可回转的卧式圆筒形结构，其顶部设有加料口，前侧底部有放铅口；所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，氧枪设置在所述氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口处；所述铸渣设备通过渣溜槽与所述氧气底吹熔炼炉的电热前床渣出口相连；在放铅口和放渣口设通风设备；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的侧面，烟气出口通过弧型烟罩连接一个中间有隔板的垂直双回通道烟道的上升口，余热锅炉的进烟口连接垂直双回通道烟道的下降口，该垂直双回通道烟道横截面呈矩形，两通道管在顶端连通，垂直双回通道烟道高度小于15米，所述富氧鼓风炉设有上下排列的双排进风口，所述富氧鼓风炉的料柱高度为4-6m，炉腹角为5°～9°。所述双排进风口的间距为300～1000mm，上下排进风口风量分配比为0.3～0.5/1。所述所述烟化炉与电热前床设置4-5米的高差，利用高差与电热前床连接，可实现烟化炉连续给料。
本发明的炼铅法具有如下优点：
(1)综合回收平衡优化，环保好
本发明由于使用改进的氧气底吹熔炼炉，所以本发明具有背景技术中所涉及的中国发明专利CN1285742C和CN1325672C所述的优点，如含铅原料和熔剂配合制粒后直接入炉，熔炼过程没有烧结返粉作业，铅渣流动性好，整个生产过程中产出的铅烟尘均密封输送返回配料，有效防止了铅烟尘的弥散；同时，在放铅口和放渣口设通风设备，以防止铅蒸汽的扩散。本发明的创新点在于提高氧气底吹熔炼炉的熔炼温度，对垂直双回通道烟道的高度增加配料中Ca的含量提出最佳设计，使S的氧化反应完全，铅渣流动性好，控制氧气底吹熔炼炉的熔池温度为1260-1350℃，Cu及Cu-Pb、Cu-In合金更容易进入一次粗铅中，平衡优化了各种元素的综合回收，资源综合利用率达到90％；铅回收率达到99％，减少建筑物高度，环保好、硫回收率高等优势。
(2)能耗低
本发明中氧气底吹熔炼炉产出的高温烟气采用余热锅炉回收余热，锅炉产出的蒸汽可进行余热发电；氧气底吹熔炼过程可实现自热，不须(或少量)配入燃料补热；同时，由于氧气底吹熔炼炉产出了部分粗铅，进入鼓风炉的物料量减少，焦碳消耗量相应减少。烟化炉与电热前床设置4-5米的高差，使鼓风炉渣能自动连续流入烟化炉，确保热能的充分利用。
(3)投资省
与国外较先进的炼铅工艺相比，本发明设备、技术软件和厂房费用低，基建投资省，相同生产规模投资可节省40％～70％；同时，由于本发明流程短，相同生产规模投资较烧结机-鼓风炉流程亦可节省20％，本发明尤其适合烧结-鼓风炉流程的改造：除烧结设施外，其余的设施均可以通过适当改造后加以利用；从而能大大节省技改投资。
(4)生产成本低
与国外较先进的炼铅工艺相比，由于本发明基建投资省，折旧费用低，故生产成本低；和CN1285742C和CN1325672C流程相比，本发明减少了SiO2的含量，改善了高温熔融铅渣的流动性，使后序工序处理变得容易，平衡优化了各种元素的综合回收，实现了各种有价金属和硫的高回收率，所以生产成本相对亦较低。
(5)对原料适应性强
本发明中氧气底吹熔炼炉既可直接处理各种品位的铅精矿，又可同时处理各种二次铅原料。
附图说明
图1为本发明的总体工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来详细解释本发明所提供的技术方案，但不作为对本发明权利要求保护范围的限制。
在下面的实施例中，采用的铅原料为铅精矿，其按总质量百分比计的主要成分如下：
Pb：55％；S：18％；SiO2：6％；Fe：11％；CaO：3.5％；Bi：0.62％；Zn：1.7％；Cu：1.6％；Au 1.5～2.5g/t，Ag1500～2000g/t。
如附图1所示，把该铅精矿与CaO、SiO2配料制粒后，送氧气底吹炉熔炼，氧气底吹炉熔池温度1260℃～1350℃。在熔炼炉底设有3个氧气喷入口，含O298％(总体积百分比)的工业氧气通过氧枪喷入炉内，氧枪采用氮气和软化水保护；产出的烟气含SO2 12-15％(总体积百分比)送余热锅炉回收余热、电收尘后送硫酸系统两转两吸制酸；制酸尾气直接排放；上述高温熔融铅渣通过氧气底吹熔炼炉的放渣口放入电热前床分离冰铜后铸成渣块；冰铜在回收铅、银、铟等有价金属后产生粗铜；再配入适量的钙质(和铁质)块状熔剂，并加入焦碳一起送鼓风炉还原熔炼，产出二、三次次粗铅，鼓风炉还原焦率：14％。粗铅分别从底吹炉熔炼炉和鼓风炉产出。对上述一次、二次和三次粗铅锭通过火法精炼和电解精炼得到铅浮渣，精铅和阳极泥；对铅浮渣处理回收得到铅、铜、铟金属，对阳极泥处理回收得到铅、锑、铋、金、银金属。
实施例所取得的技术指标如下：
| 项目 | 单位 | 实例1 | 实例2 | 实例2 |
| 氧气底吹熔炼炉年有效作业时间 | h | 7250 | 7280 | 7300 |
| 铅氧化渣Fe/SiO<sub>2</sub> | 0.8 | 1.0 | 1.4 | |
| 铅氧化渣CaO/SiO<sub>2</sub> | 0.5 | 0.2 | 0.8 | |
| 氧气底吹熔炼炉工业氧气消耗量 | m<sup>3</sup>/t粗铅 | 315 | 330 | 350 |
| 氧气底吹熔炼炉一次粗铅产出率 | ％ | 55 | 52 | 50 |
| 铅氧化渣含Pb | ％ | 40 | 46 | 45 |
| 制酸后尾气含SO<sub>2</sub> | Mg/m<sup>3</sup> | 200 | 130 | 150 |
| 鼓风炉焦率 | ％ | 14 | 16 | 15 |
| Pb回收率 | ％ | 97.5 | 96.0 | 98.5 |
| S回收率 | ％ | 95.0 | 94.0 | 96.0 |
| Au回收率 | ％ | 99.0 | 99.2 | 99.5 |
| Ag回收率 | ％ | 99.0 | 99.3 | 99.5 |
| 鼓风炉渣含Pb | ％ | 2.5 | 2.0 | 1.5 |
Claims (2)
1.一种资源综合利用平衡炼铅工艺，包括以下步骤：
1)将含铅原料和熔剂配料后进行制粒，湿度在7～8％，粒径为5mm～30mm；从加料口送入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼；
2)将熔炼所需的富氧气体从氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口喷入所述熔炼炉的熔池内；
3)所述含铅原料经氧气底吹熔炼炉熔炼后，产生出一次粗铅、高温熔融铅渣和含高浓度SO2的烟气；上述含高浓度SO2的烟气经余热锅炉回收余热和收尘装置收尘后送硫酸系统制酸，制酸尾气经双砼法处理后放空；上述一次粗铅通过所述氧气底吹熔炼炉的放铅口放出；上述高温熔融铅渣配入钙质和铁质块状熔剂调整渣型，加入焦碳一起送富氧鼓风炉还原熔炼，产出二次和三次粗铅；所述氧气底吹熔炼炉和富氧鼓风炉所产生的铅烟尘返回氧气底吹熔炼炉配料；上述一次、二次和三次粗铅锭通过火法精炼和电解精炼得到铅浮渣，精铅和阳极泥；对铅浮渣处理回收得到铅、铜、铟金属，对阳极泥处理回收得到铅、锑、铋、金、银金属；
4)富氧鼓风炉炉渣经电热前床分离粗铅后连续流入烟化炉回收氧化锌、铅、铟、锗，所剩余的炉渣经过常规的水淬处理送至水泥厂作原料；
其特征在于：步骤1)所述的配料选取使所产生的高温熔融铅渣的渣型按质量比计为：Pb：35～55％，Fe/SiO2＝0.8～1.4/1，CaO/SiO2＝0.2～0.8/1；步骤2)所述富氧气体喷入氧气底吹熔炼炉的熔池内，要控制氧气底吹熔炼炉的熔池温度为1260-1350℃；步骤3)所述的高温熔融铅渣在送富氧鼓风炉还原熔炼之前，还要先通过氧气底吹熔炼炉的放渣口放入电热前床分离冰铜后铸成渣块；冰铜经回收铅、银、铟有价金属后产生粗铜；渣块再配入钙质和铁质块状熔剂调整渣型，并加入焦碳一起送富氧鼓风炉还原熔炼；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的侧面，烟气出口通过弧型烟罩连接一个中间有隔板的垂直双回通道烟道的上升口，余热锅炉的进烟口连接垂直双回通道烟道的下降口，该垂直双回通道烟道横截面呈矩形，双回通道烟道在顶端连通，垂直双回通道烟道高度小于15米。
2.一种实现权利要求1所述的资源综合利用平衡炼铅工艺的设备，包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、电热前床、铸渣设备、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉、富氧鼓风炉、烟化炉和通风设备；所述氧气底吹熔炼炉为可回转的卧式圆筒形结构，其顶部设有加料口，前侧底部有放铅口；所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，氧枪设置在所述氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口处；其特征在于：所述铸渣设备通过渣溜槽与所述氧气底吹熔炼炉的电热前床渣出口相连；在放铅口和放渣口设通风设备；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的侧面，烟气出口通过弧型烟罩连接一个中间有隔板的垂直双回通道烟道的上升口；余热锅炉的进烟口连接垂直双回通道烟道的下降口，该垂直双回通道烟道横截面呈矩形，双回通道烟道在顶端连通，垂直双回通道烟道高度小于15米；所述富氧鼓风炉设有上下排列的双排进风口，所述富氧鼓风炉的料柱高度为4-6m，炉腹角为5°～9°；所述双排进风口的间距为300～1000mm，上下排进风口风量分配比为0.3～0.5/1；所述烟化炉与电热前床设置4-5米的高差。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20101229 |