CN101839625B - 铅渣还原炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铅渣还原炉，包括：炉体，所述炉体限定了炉膛且具有加料口、出铅口、放渣口、放空口、设在炉体顶部的电极插孔、出烟口、和设在炉体底部的粉煤喷枪插孔；支承炉体的支座；粉煤喷枪，所述粉煤喷枪插入到粉煤喷枪插孔内用于向炉膛内喷入粉煤；和电极，所述电极通过电极插孔插入到炉膛内以加热炉膛内的物料。根据本发明的还原炉，需粉煤量少、烟气量小、烟尘率低、铅的回收率高、成本低。

Description

铅渣还原炉

技术领域

本发明涉及一种铅渣还原炉，尤其是涉及一种铅氧化渣还原炉。

背景技术

传统的粗铅冶炼工艺主要有QSL法、SKS法、Kivcet法、顶吹浸没熔池熔炼技术(主要为Ausmelt法和ISA法)和卡尔多法。QSL法、顶吹浸没熔池熔炼技术和卡尔多法均为一步炼铅法，硫化铅精矿加入炉内进行氧化熔炼，生成部分粗铅和铅氧化渣，铅氧化渣在炉内继续进行还原熔炼，产出粗铅和终渣。QSL法和卡尔多法均已实现了工业应用，但其在还原阶段的烟尘率高达30％-35％，造成了大量的铅在系统中循环，经济指标差。Ausmelt一炉两段的操作方式已经被证明不是很成功，主要问题也是还原段烟尘率高。Kivcet法属于悬浮熔炼过程，闪速炼铅法，除烟尘率高外，还要求极其严格的物料预处理，单位产能投资相对最高。

针对上述问题，传统解决方法为利用前段工艺的熔炼过程，产出部分粗铅和铅氧化渣，铅氧化渣铸成块后进鼓风炉处理。鼓风炉的离炉烟气温度很低，因此烟尘率低于上述工艺的还原段。但是，鼓风炉炼铅无法利用铅氧化渣的热焓，铅氧化渣铸块需使用铸渣机，增大了设备投资和动力消耗，增加了占地面积，且还原过程需使用价格昂贵的块状冶金焦炭作为还原剂，因此使用鼓风炉炼铅能耗大，成本高。

中国专利申请CN101086038A“熔池熔炼直接炼铅的方法及装置”描述了一种液态铅氧化渣直接还原方法及装置。该法采用底吹熔池还原炉，从还原炉底部或底侧部用喷枪向炉内熔体中喷入氧气-天然气或氧气-煤气，同时在还原炉上部加料口加入炭粒，最终产出粗铅、烟气和终渣。该方法基本等同于QSL法的还原段，只是还原剂不同，虽然解决了铅氧化渣的热焓利用问题，但是炉内还原反应所需大量热能等均要靠燃烧天然气或煤气获得。因此所需天然气或煤气量大，天然气和煤气价格相对昂贵，因此成本高。此外，产生的烟气量大，烟尘率高，铅的直收率低，回收效果差，高温烟气带走的热量多，能耗相应增加，回收这部分余热的基建投资相对较高，造成了浪费。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种所需粉煤量少、烟气量小、烟尘率低、铅的回收率高、能耗低、成本低、综合经济技术指标优的铅渣还原炉。

为了实现上述目的，本发明提出一种铅渣还原炉，包括：炉体，所述炉体限定了炉膛且具有加料口、出铅口、放渣口、放空口、设在炉体顶部的电极插孔、出烟口、和设在炉体底部的粉煤喷枪插孔；支承炉体的支座；粉煤喷枪，所述粉煤喷枪插入到粉煤喷枪插孔内以向炉膛内喷入粉煤；和电极，电极通过电极插孔插入到炉膛内以加热炉膛内的物料。

根据本发明实施例的铅渣还原炉，使用粉煤作为还原剂，降低了成本，而且通过电热贫化，降低了弃渣中的铅含量，同时通过电热提升熔体温度，喷入的粉煤主要用作还原剂，不作提升炉温用，因此减少了粉煤的用量，从而烟气和烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率，弃渣中的铅含量低。由于烟气量少，带走的热量少，余热回收设施投资相应减少，粉煤用量降低，降低了成本。

根据本发明实施例的铅渣还原炉还具有如下附加技术特征：

所述加料口包括用于向炉膛内加入熔融铅渣的第一加料口和用于向炉膛内加入固体物料的第二加料口。

所述固体物料例如包括熔剂、焦炭颗粒或块煤。此外，固定物料也可以包括二次铅物料，用于还原出二次铅物料中的铅。

通过将加料口分为用于加入熔融铅渣的第一加料口和用于加入固体物料的第二加料口，熔融铅渣与固体物料的加入彼此不相互影响，更加方便操作。

所述炉体为卧式圆筒形容器。

所述炉体沿其纵轴向倾斜地支撑在所述支座上，且所述出铅口所在的炉体一端低于炉体的另一端。

所述炉体内的耐火材料层沿着炉体纵向设有一定的坡度，且所述出铅口一端的耐火材料层的厚度小于另一端耐火材料层的厚度。

通过倾斜地支撑炉体且出铅口位于低的一端，或者使耐火材料层沿炉体纵向设置成一定坡度，因此更容易排出粗铅，且粗铅中的弃渣含量降低。

所述出铅口和放渣口分别位于炉体的相对两端。由此，可以避免粗铅的排放和弃渣的排放相互影响。

可选地，所述出铅口和放渣口可以位于炉体的同一端。

所述炉体可转动地支撑在所述支座上，且所述铅渣还原炉进一步包括用于驱动炉体绕其纵向轴线转动的驱动装置。通过转动炉体，可以便于更换粉煤喷枪等操作。

所述炉体进一步包括用于向炉膛上部鼓入空气的二次风口。

通过二次风口向炉膛上部鼓入空气，空气中的氧气能够与炉膛上部烟气中的一氧化碳反应生产二氧化碳，避免对后面设备造成爆炸的危害。

所述炉体进一步包括用于插入补热装置的补热烧嘴口和用于插入主燃烧器的主燃烧器口。

通过插入补热烧嘴口的补热装置可以对炉膛内辅助地加热，从而能够快速地将加入到炉膛内的熔融铅渣提高温度，便于还原反应。插入主燃烧器口的主燃烧器在开炉时使用。

所述粉煤喷枪为套管结构且进一步用于向炉膛内喷入空气和/或氮气。通过套管结构的粉煤喷枪，同时向炉膛内喷入粉煤，空气和/或氮气，氧气可以与粉煤反应生成一氧化碳，作为还原剂，而氮气用于冷却粉煤喷枪并且用于对炉膛内的熔体进行搅动，从而促进还原反应。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的铅渣还原炉的示意图；

图2是图1所示铅渣还原炉的右视图；

图3是图1所示铅渣还原炉左视图；

图4是图1所示铅渣还原炉的驱动装置和一个支座的俯视图；

图5是根据本发明一个实施例的铅渣还原炉的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的铅渣还原炉操作的流程示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的铅渣还原炉操作的流程示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-4描述根据本发明一个实施例的铅渣还原炉。

如图1所示，根据本发明一个实施例的铅渣还原炉包括炉体1、支座4、粉煤喷枪6和电极7。本发明的铅渣还原炉可以用于处理铅渣，例如铅含量为25％-45％的高铅氧化渣。需要说明的是，由于根据本发明实施例的铅渣还原炉设置了电极7，因此也可以处理含铅二次物料，以及氧化铅矿。换而言之，根据本发明实施例的铅渣还原炉可以用于炼铅而不局限于处理铅渣。

如图1-4所示，在此示例中，炉体1为卧式圆筒形容器，但本发明并不限于此。炉体1的内部限定了炉膛，其中炉膛的下部构成熔池。

炉体1形成有加料口、出铅口12、放渣口13、放空口18、位于炉体1顶部的电极插孔17、出烟口14、和粉煤喷枪插孔16，其中粉煤喷枪插孔16形成在炉体的底部。

加料口用于向炉膛内添加物料，所述物料例如包括熔融铅渣，熔剂(例如石英石，石灰石等)，固体还原剂(如焦炭颗粒或块煤)，或其他物料。

在本发明进一步的示例中，加料口11包括第一加料口111和第二加料口112，第一加料口111设在炉体1的一端(图1和5中的左端)上部，用于向炉膛内加入熔融铅渣，第二加料口112设在炉体的大体中部，例如第一加料口111与电极插孔17之间，用于向炉膛内加入固体物料，如熔剂、焦炭颗粒或块煤，由此熔融铅渣和固体物料的加入不相互影响。

在本发明的一个示例中，炉体1还形成有补热烧嘴口20和主燃烧器口19。补热烧嘴口20用于插入补热装置(未示出)，例如补热烧嘴，从而辅助地加热炉膛内的物料，以迅速地提高加入到炉膛内的熔融铅渣的温度，例如从大约950～1000摄氏度提高到大约1200～1250摄氏度。如图1所示，补热烧嘴口20位于与第一加料口111相邻的炉体1一端的端面上。由于熔融铅渣从第一加料口111加入到炉膛内，并且这里距离插入到炉膛内的电极7相对较远，因此补热烧嘴口20设置的与第一加料口111相对较近。

主燃烧器口19用于插入主燃烧器(未示出)，主燃烧器用于在开炉时快速地提高炉膛内部的温度。

如图1-3所示，出铅口12用于放出炉膛内还原出来的粗铅。放渣口13用于放出弃渣。出铅口12例如为虹吸出铅口，可以与放渣口13形成在炉膛1的相对两端，如图1所示，即出铅口12位于与加料口相邻的炉体1一端，而放渣口13形成在相对的另一端。可选地，根据本发明的另一实施例，如图5所示，出铅口12与放渣口13形成在炉体1的同一端。当然，无论出铅口12与放渣口13是形成在炉体1的同一端或相对端，放渣口13应高于放铅口12。

如图3所示，如果炉体1固定地支撑在支座4上，放空口18形成在炉体1的底部。如果炉体1可旋转地支撑在支座4上(下面将会描述)，则放空口18位于在炉体1旋转到能够取出粉煤喷枪6的角度时的炉体底部，由此在维修还原炉时，可以排空炉膛内的铅和弃渣。

如图1和5所示，出烟口14形成在炉体1的顶部，例如与第一加料口111相邻，用于排出炉膛内产生的烟气。出烟口14可以与余热锅炉(未示出)相连，用于回收烟气中的余热，烟气中的铅尘可以利用收尘系统回收。

如图1和2所示，可选地，炉体1还形成有二次风口15，通过二次风口15可以向炉膛上部(即熔池的上面)鼓入空气，空气中的氧气与炉膛上部的一氧化碳反应生成二氧化碳，减少对后面设备(如电除尘器)的损害。

炉体1支撑在支座4上。在本发明的一个可选示例中，炉体1由沿炉体1的轴向方向间隔开的两个支座4倾斜地支撑，且形成有出铅口12的一端低于炉体1的另一端。例如，炉体1的轴线与水平方向的夹角可以在0.5-5度的范围内。可选地，炉体1内的耐火材料层沿着炉体的纵向设有一定的坡度，且所述出铅口所在的一端的耐火材料层的厚度小于另一端耐火材料层的厚度。

由此，沉在下面的粗铅聚集在炉体1的所述一端，从而粗铅更加容易的从出铅口12排出，减少了粗铅中夹杂的弃渣量，提高粗铅品位。

如图1-4所示，为了使炉体1绕其轴线旋转从而便于更换粉煤喷枪6以及维修等操作，在本发明的一个示例中，炉体1可旋转地支撑在支座4上，驱动装置5驱动炉体1绕其纵向轴线转动。相应地，在炉体的外周表面上沿周向设有齿条3和托圈2。

在炉体1的两端分别设置有一个托圈2，托圈2可旋转地支撑在支座4上，齿条3与驱动装置5相连以便由驱动装置5驱动从而旋转炉体1。

如图1-4所示，每个支座4均包括基板41、支撑座42、中心支撑辊45和两个侧部支撑辊43，44。两个支撑42座分别朝向炉体1倾斜地安装在基板41的两侧。中心支撑辊45安装在支撑座42。两个侧部支撑辊43，44分别安装在支撑座42上并且分别位于中心支撑辊45的上方两侧，两个侧部支撑辊43，44分别与中心支撑辊45和托圈2接触。

驱动装置5可以为任何合适的形式，例如，如图4所示，驱动装置5包括电机51、减速器52和齿轮53，齿轮与齿条3啮合，从而通过驱动齿条3驱动炉体1转动。

如图1和5所示，三个电极插孔17设在炉体1的顶部且沿炉体1的纵向位于大体中间部位，在图1和图5中，三个电极插孔17更靠近形成了放渣口13的一端。电极7通过电极插孔17插入炉体1内，电极7通电加热用于维持炉膛内的温度以及提供反应所需的热量，例如熔剂熔化和还原反应所需的热量。

粉煤喷枪插孔16设在炉体1的底部，粉煤喷枪6插入粉煤喷枪插孔16内，以向炉膛内喷入粉煤，例如可以利用压缩空气将粉煤喷入到炉膛内。可选地，粉煤喷枪6为套管结构，从而粉煤喷枪6还可以向炉膛内喷入空气和/或氮气。空气中的氧气可以与粉煤反应生成一氧化碳，一氧化碳参与还原反应，还原出铅渣中的铅。(当然，少部分的粉煤也可能与氧气反应生成二氧化碳。)氮气用于冷却粉煤喷枪6，同时搅动炉膛内的熔融铅渣，以促进还原反应。

由于保持炉膛内的温度及提供还原反应所需的热量主要靠电极7加热实现，粉煤主要用作还原剂，因此能够减少粉煤的用量，粉煤大部分用作还原剂，从而烟气和烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率。同时，由于烟气量少，带走的热量少，耗电量和粉煤用量降低，降低了成本。使用粉煤用作还原剂，与天然气和煤气相比，成本进一步降低。

而且，由于粉煤的主要用作还原剂，绝大部分粉煤参与还原反应，因此，还原反应充分，有利于降低了弃渣中的铅含量。

此外，如果另外加入块煤或焦炭颗粒，结合电极7加热，能够对铅渣进行电热贫化，从而进一步降低弃渣中的铅含量。

根据本发明实施例的铅渣还原炉可以与铅熔炼炉如氧气底吹炼铅炉相接，产出一次粗铅的铅渣可以直接例如通过溜槽加入到炉体1的炉膛内，从而无需像鼓风炉还原一样需要铅渣的冷却和铸块。然而，需要说明的是，由于设置了电极7，并且维持炉膛内的温度和提供还原反应所需的热量主要是靠电极7加热实现，因此根据本发明实施例的铅渣还原炉可以用于处理氧化铅矿及其他氧化铅物料，而不限于处理铅渣。

下面参考图6描述根据本发明一个实施例的利用上述铅渣还原炉进行铅渣还原的操作流程。

如图6所示，分别通过第一加料口111和第二加料口112向铅渣还原炉的炉膛内加入物料，如熔融铅渣和熔剂(例如石英石，石灰石等)。

电极7通电供热，以便维持炉膛内的温度以及提供还原反应所需的热量，例如熔剂熔化和还原反应所需的热量。此外，利用补热装置辅助地加热炉膛内部，以快速地提高熔融铅渣的温度。同时，通过粉煤喷枪6从炉体1的底部向炉膛内喷入粉煤。喷入的绝大部分的粉煤用作还原剂，其中粉煤可以与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳再将铅渣中的铅还原出来，被还原出的铅沉在炉体的底部，还原出铅的弃渣浮在粗铅的上方。

接着，通过出铅口12、放渣口13、出烟口14分别排出粗铅、弃渣和烟气。

当经过一段时间使用后需要更换粉煤喷枪6或维修时，可以停炉，并且通过驱动装置5在90度的范围内旋转炉体1，从放渣口18排空炉膛内部所有熔体，从而便于更换粉煤喷枪和维修操作。如果仅更换粉煤喷枪6，只需将炉体1旋转90度，不必排空炉膛内熔体。

由于排出的烟气温度高，因此接下来利用余热锅炉回收烟气的余热，从而提高了热能利用率，有利于发挥循环经济效益。此外，由于一部分铅以铅蒸汽的形式进入烟气，因此，最后利用收尘系统回收其中的铅尘，进一步提高铅的总回收率。

由于维持炉膛内的温度以及提供还原反应所需的热量主要靠电极7加热实现，粉煤主要用作还原剂，而不用于为燃料供炉膛内部所需的热能，因此粉煤的用量减少，而且烟气量和烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率。同时，由于烟气量少，带走的热量少，耗电量和粉煤用量降低，降低了成本。并且与使用天然气或煤气相比，使用粉煤进一步降低了成本。

下面参考图7描述根据本发明另一实施例的铅渣还原炉的操作流程。

如图7所示，除了向铅渣还原炉内加入熔融铅渣和熔剂，还同时加入固体还原剂，例如焦炭颗粒或块煤。通过向炉膛内加入固体还原剂，结合电极加热，能够进行电热贫化，进一步提高铅的回收率。

此外，与粉煤一起向铅渣还原炉内喷入空气和氮气，空气中的氧气与粉煤反应生成一氧化碳，生成的一氧化碳参与还原反应，从而促进还原反应，氮气用于冷却粉煤喷枪6，同时对铅渣具有搅动作用，由此进一步提高还原反应的充分度，提高铅的回收率。

而且，通过二次风口15向炉膛上部烟气出口处鼓入空气，从而使得炉膛上部的烟气中的一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，消除烟气中的一氧化碳对余热锅炉及其后设置的收尘设施造成的爆炸危险。

图7所示铅渣还原流程的其他步骤可以与图6所示流程的步骤相同，这里不再详细描述。

当然，根据本发明实施例的铅渣还原操作并不限于处理铅渣，也可以处理氧化铅矿及其他氧化铅物料。

综上，根据本发明实施例的铅渣还原炉，由于保持炉内温度以及提供还原反应所需的热量主要靠电极加热实现，粉煤主要用作还原剂，能够减少粉煤的用量，而且烟气量和烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率，弃渣中的铅含量低，例如弃渣中的铅含量能够低于2.5％。同时，由于烟气量少，带走的热量少，耗电量和粉煤用量降低，降低了成本。而且与使用天然气或煤气相比，使用粉煤的成本进一步降低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种铅渣还原炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体限定了炉膛且具有加料口、出铅口、放渣口、放空口、设在炉体顶部的电极插孔、出烟口、和设在炉体底部的粉煤喷枪插孔；

支承炉体的支座；

粉煤喷枪，所述粉煤喷枪插入到粉煤喷枪插孔内以向炉膛内喷入粉煤；和

电极，所述电极通过电极插孔插入到炉膛内以加热炉膛内的物料。

2.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述加料口包括用于向炉膛内加入熔融铅渣的第一加料口和用于向炉膛内加入固体物料的第二加料口。

3.根据权利要求2所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述固体物料包括熔剂、焦炭颗粒或块煤。

4.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体为卧式圆筒形容器。

5.根据权利要求4所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体沿其纵轴向倾斜地支撑在所述支座上，且所述出铅口所在的炉体一端低于炉体的另一端。

6.根据权利要求4所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体内的耐火材料层沿着炉体纵向设有一定的坡度，且所述出铅口所在的一端的耐火材料层的厚度小于另一端的耐火材料层的厚度。

7.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述出铅口和放渣口分别位于炉体的相对两端。

8.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述出铅口和放渣口位于炉体的同一端。

9.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体可转动地支撑在所述支座上，且所述铅渣还原炉进一步包括用于驱动炉体绕其纵向轴线转动的驱动装置。

10.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体进一步包括用于向炉膛上部鼓入空气的二次风口。

11.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述炉体还包括用于插入补热装置的补热烧嘴口和用于插入主燃烧器的主燃烧器口。

12.根据权利要求1所述的铅渣还原炉，其特征在于，所述粉煤喷枪为套管结构且进一步用于向炉膛内喷入空气和/或氮气。

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