CN101880774A - 采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种采用底吹熔池熔炼技术处理除铜渣产出粗铅、铅冰铜的工艺及其装置。其特征在于，利用底吹熔炼炉熔炼除铜渣产出粗铅、铅冰铜等产品，并产出合理弃渣，熔炼过程造铁硅钙渣，炉渣达弃渣要求后作为建筑材料厂原料，铅冰铜可用于生产粗铜等产品，本工艺热利用率高、能耗低、生产效率高、炉寿长、产品成本低，熔炼环境保护好，易于实现过程自动控制。

Description

采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺及其装置

技术领域：

本发明属于有色冶金领域，尤其涉及一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺及其装置。

背景技术：

铅冶金过程中，粗铅无论采用火法精炼或电解精炼，精炼之初需要进行火法除铜。火法除铜产出的除铜渣主要成份如下表(见表1)，

表1：除铜渣主要元素分析列表

这种除铜渣一般采用火法处理，目的是分离出除铜渣内的主要成份铅，并以粗铅的形式产出，使其中的铜以铅冰铜的形式富集，粗铅作为产品外售或进一步加工为精铅，铅冰铜作为产品外售或进一步进行吹炼、精炼产出精铜产品。火法处理产出粗铅和铅冰铜的过程，冶炼设备一般采用转炉、反射炉、小鼓风炉或短窑处理，工艺上普遍采用铁屑--纯碱法，目前国内普遍采用的是铁屑--纯碱法在反射炉内分炉间断处理。分炉间断处理炉内温度波动大，砌炉耐火材料骤冷骤热使用寿命短，烟气量及烟气成份波动大，频繁更换加料、放料操作劳动强度大，采用铁屑--纯碱法在反射炉内处理除铜渣往往因为产出铅冰铜中铜品位过低，杂质含量大而不利于冰铜吹炼，需要配置冰铜鼓风炉进一步除杂并富集冰铜，冰铜鼓风炉对反射炉产出的低品位冰铜处理时需对冰铜经过铸锭、冷却、破碎、重熔等一系列操作，劳动强度大，工作环境噪音、粉尘污染大，冷却并重熔浪费大量热能，传统工艺反射炉处理除铜渣采用粉煤或重油为燃料，靠粉煤、重油与空气在炉膛内燃烧供热，助燃的空气稀释了烟气中SO2浓度，给烟气治理带来了一定的困难，传统工艺处理除铜渣采用纯碱-铁屑法，造高碱性炉渣，高碱渣对炉内砌体浸蚀性较强，造成炉衬使用寿命短，总之传统工艺对除铜渣的处理存在的主要问题是低浓度SO2烟气难以回收，污染环境；劳动强度大，作业环境差；热效率低，能耗高；炉温变化大，炉渣浸蚀性强，炉衬寿命短等。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有除铜渣处理技术的缺点，提供一种采用熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅、铅冰铜和弃渣的工艺及装置。

本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：

一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：按照如下步骤进行：

(1)、除铜渣、石子、石英、焦沫、铁屑、硫铁矿按照1000∶50∶50∶70∶100∶70比例配料后，连续进入底吹熔炼炉熔化、还原、沉降分离，产出粗铅、铅冰铜，并造铁硅钙炉渣，炉内保持600-1000mm深度的由粗铅、铅冰铜和炉渣组成的熔池，熔炼温度保持1050-1200℃，产出粗铅通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放铅口放出，铅冰铜与炉渣分别由冰铜放出口与放渣口放出，天然气与氧气通过设在炉子底部的双层套管式喷枪送入炉内燃烧供热；

(2)、上述的底吹熔炼炉炉渣采用铁硅钙渣型，炉渣的FeO/SiO2的重量比控制在0.8-1.2之间，CaO/SiO2的重量比控制在0.4-0.8之间；

(3)、上述底吹熔炼炉粗铅采用虹吸放铅口，铅冰铜与炉渣放出口均采用倾斜出口，出口炉内一侧低，炉外一侧高，其中冰铜放出口内侧开孔在炉内熔池冰铜层内，炉渣放出口内侧开孔在炉内熔池炉渣层内；

(4)、上述底吹熔炼炉产出的铁硅钙炉渣含Pb＜3％，含Cu＜1％水淬后作为建筑材料厂原料，或者配置贫化电炉进一步回收渣中的有价金属；底吹熔炼炉产出的粗铅含铅品位达96-98％，作为产品出售，或投入精炼系统进一步加工成精铅，铅冰铜含Pb18-22％，含Cu40-50％，作为产品出售或进一步吹炼为粗铜。

本工艺所处理的主原料为除铜渣，除铜渣是指铅冶炼工艺中，对粗铅采用火法精炼时，通过熔析除铜或加S除铜工艺所生产出的含Pb60-80％，含Cu10-15％的以Pb为主的混合物料。

本工艺熔炼时，在入炉物料中配入含铜含铅冶金中间渣料及返回烟灰，从加料口加入底吹熔炼炉。

本工艺的底吹熔炼炉以底部氧枪所供应的天然气、氧气在熔池或炉膛内燃烧产生的热量进行供热，提供炉内熔化、反应所需的热量；所述的底吹熔炼炉从底部氧枪喷入炉内的氧气、天然气压力为0.6-0.8MPa，体积比为天然气：氧气＝1∶1.6-2.2，天然气用量为35-45m³/t除铜渣。

上述的底吹熔炼炉产出的高温烟气，通过设在其炉体上部排烟口，进入余热锅炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟气温度降至380℃以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生产硫酸。

底吹熔炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟尘返回底吹熔炼炉配料，当烟灰中含As≥5％、含In≥1000g/t时送湿法车间回收其中的In并除As。

一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的装置，包括带有转炉电机、传动装置底座、减速装置、传动齿轮、传动齿圈、托轮、滚圈的底吹熔炼炉，其特征在于：底吹熔炼炉为一台卧式圆筒形转炉，炉体一端设置有粗铅虹吸放铅口，虹吸放铅口下方配置有底铅口，炉体另一端设置有倾斜的冰铜放出口，冰铜放出口内低外高，冰铜放出后通过溜槽铸锭或水淬，冰铜放出口的侧边或筒体圆周上配置有炉渣放出口，氧枪口配置在炉子底部，炉体的一端配置有燃烧器，与燃烧器相对端的筒体上部设置有排烟口，筒体上部还设置有加料口，炉子外壳为钢板，内衬镁铬砖。

所述底吹熔炼炉的氧枪口安装在炉子底部，氧枪与垂线夹角为0-45°，两端部氧枪安装位置与端墙之间距离2-4m，作为熔炼过程中熔体的沉降分层区域。

所述底吹熔炼炉的炉渣放出口设置在冰铜放出口的侧边或筒体圆周上，设置在筒体圆周上时，位置在炉体两端熔池沉降分层区内尽可能靠近端墙处；炉渣放出口与冰铜放出口均采用倾斜出口，出口炉内一侧低，炉外一侧高，其中冰铜放出口内侧开孔在炉内熔池冰铜层内，以保证放出的冰铜不含铅和炉渣；炉渣放出口内侧开孔在炉内熔池炉渣层内，以保证放出的渣中不含冰铜，并使浮在渣面上的焦粒留在炉内。

所述底吹熔炼炉所用的氧枪为双层套管式气体喷枪，双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气。

本发明与现有处理除铜渣技术相比具有如下优点和有益效果：

1、除铜渣经本发明工艺处理，单台设备代替了原有工艺反射炉与冰铜鼓风炉两台设备，直接产出粗铅、铅冰铜和弃渣，烟灰返回底吹熔炼炉配料，大大提高了除铜渣处理生产效率，也避免了双炉间物料倒运、冷渣重熔等操作，大大提高了热利用率；

2、底吹熔炼炉与传统浮渣反射炉相比密封性较好，能够大大改善生产环境；

3、底吹熔炼炉由天然气、氧气燃烧供热，相比传统浮渣反射炉熔炼用煤或重油与空气燃烧供热产出的的烟气量小而稳定，烟气中SO2浓度大大提高，气浓可达6％以上，使采用两转两吸制硫酸成为可能，而且经制酸后尾气可达标排放，大大减少了环境污染；

4、底吹熔炼炉配置余热锅炉回收烟气余热，热利用率大大提高，节能效果好；

5、底吹熔炼炉采用熔池底部供气，熔池搅拌剧烈，传热、传质效果好，反应速度快，生产效率大大提高；

6、本发明避免向炉内加入纯碱，底吹熔炼炉的铁硅钙渣对耐火材料浸蚀较小，而且底吹熔池熔炼采用连续进料、连续生产，炉内熔池的温度相对稳定，炉衬的使用寿命长；

7、易于实现机械化、自动化，劳动强度可大为降低；

8、由于热利用率高、能耗低、生产效率高、炉寿长等有利因素，使得本发明除铜渣的处理成本低。

附图说明：

图1是采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅和铅冰铜的工艺流程示意图。

图2是底吹熔炼炉主要结构示意图。

具体实施方式：

如图2底吹熔炼炉主要结构示意图所示，本工艺主要工艺装备底吹熔炼炉的结构特点为：底吹熔池熔炼炉(也叫底吹熔炼炉)为一台卧式圆筒形转炉，炉体一端配置有粗铅虹吸放铅口8，虹吸放铅口下方配置有底铅口9，炉体另一端设置倾斜的冰铜放出口1，冰铜放出口内低外高，冰铜放出后通过溜槽16铸锭或水淬，出渣口7(炉渣放出口7)可以设置在冰铜放出口1侧边，也可以配置在如图所示炉子筒体圆周上，筒体上部设有加料口5、排烟口6，氧枪口11配置在炉子底部与垂线成0-45°角的炉体圆周上，炉体的一端配置燃烧器2，底吹熔炼炉的辅助装置包括转炉电机12、传动装置底座15、减速装置13、传动齿轮14、传动齿圈4、托轮10、滚圈3等；燃烧器的配置主要用于烘炉与开炉初期炉内供热，在生产故障、停炉或更换氧枪操作时可启动传动装置将氧枪从熔池内转出至液面以上，以免热液倒灌损坏氧枪，在生产故障或停炉需要将炉内熔体全部放出时可开启底铅口9放料；

生产过程中入炉物料按除铜渣：石子：石英：焦沫：铁屑：硫铁矿＝1000∶50∶50∶70∶100∶70比例配料，经混合搅伴后采用皮带给料机，通过底吹熔炼炉加料口5，连续加入底吹熔炼炉进行熔化、还原、沉降，配入的辅料还有其它含铜、含铅渣料，同样通过加料口5入炉，入炉物料中除铜渣为主料，与配入的其它含铜、含铅渣料一起作为回收有价金属的原料，石子、石英、硫铁矿为辅料，主要调节造渣所需要的铁、钙与硅成份，铁屑起置换作用，主要用于置换物料中化合态的铅，使物料中大部分的铅以粗铅形式产出，焦沫主要作为还原剂参与熔池内化学反应，焦沫还有燃烧供热保证熔池温度的作用，底吹熔炼炉内保持600~1000mm由下到上分别为粗铅、铅冰铜、炉渣组成的熔池，熔池表面有10-30mm厚度的焦沫层，熔池温度保持1050-1200℃，底吹熔炼炉产出的粗铅由设在炉体一端的虹吸放铅口8虹吸放出，铸锭后转运至铅精炼工序，产出的铅冰铜通过倾斜冰铜放出口放出，铸块外售或转运至铜吹炼或铜回收工序，炉渣由倾斜出渣口7放出，铸锭或水淬后当作弃渣外售，作为建筑材料厂原料，或者配置贫化电炉进一步回收其中的有价金属，本发明工艺物料加入采用连续进料，三种产品产出间断放料，放料次序为炉渣-冰铜-粗铅；生产过程中氧气和天然气按所述的压力与配比从安装在氧枪口11的氧枪由炉子底部通入熔池，对熔池进行剧烈搅拌，并燃烧放热、参与炉内反应；生产过程中烟气从炉子上部的排烟口6排出，经余热锅炉降温，电收尘除尘后送硫酸车间制酸。

如图1所示，一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：按照如下步骤进行：

1、除铜渣与石英、石子、焦沫、铁屑、硫铁矿、返回的烟灰等经计量混合后，由皮带给料机送至底吹熔炼炉上部的加料口连续加入炉内，该炉底部保持600-1000mm由液态铅、铅冰铜和炉渣组成的熔池，天然气与氧气通过设在炉子底部与垂线成0-45°角的多层套管式喷枪送入熔池内燃烧供热，入炉物料在高温下熔炼生成粗铅、铅冰铜和熔炼炉渣，熔炼温度为1050-1200℃，产出粗铅通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放铅口连续放出，产出的冰铜通过设在底吹熔炼炉另一端的倾斜冰铜放出口放出，产出的炉渣由设置在冰铜放出口侧边或底吹熔炼炉炉体圆周上的的炉渣口放出；

2、上述底吹熔炼炉生产可以实现连续进料；

3、上述底吹熔炼炉产出的粗铅品位可达96-98％，铸锭外售或进一步精炼生产精铅；铅冰铜含Cu40-50％，含Pb18-22％铸块外售或进一步进行吹炼生产粗铜；

4、上述底吹熔炼炉产出的炉渣为铁硅钙渣，熔点低、流动性好，有价金属含量低，含Pb＜3％，含Cu＜1％，作为弃渣，铸锭或水淬后外售，作为建筑材料厂原料，或者配置贫化电炉进一步富集回收其中的有价金属；

5、上述底吹熔炼炉产出的高温烟气，通过设在其炉体上部的排烟口，进入余热锅炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟气温度降至380℃以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生产硫酸；

6、底吹熔炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟尘返回底吹熔炼炉配料，当烟灰中含As≥5％、含In≥1000g/t时送湿法车间回收In，并除As。

如上所述的工艺，其特征在于：

1、本工艺所处理主原料为除铜渣。除铜渣是指铅冶炼工艺中，对粗铅采用火法精炼时，通过熔析除铜或加S除铜工艺所生产出的含Pb60-80％，含Cu10-15％的含有一定Cu的以Pb为主的混合物料；

2、本工艺所处理的主原料中可适当配入含铜、含铅冶金中间渣料及烟灰；

3、上述底吹熔炼炉熔炼辅料从加料口按比例连续定量入炉，辅料有石子、焦沫、铁屑、硫铁矿等，入底吹熔炼炉按除铜渣：石子：石英：焦沫：铁屑：硫铁矿＝1000∶50∶50∶70∶100∶70比例配料，造铁硅钙渣；

4、上述底吹熔炼炉从底部氧枪中喷入的氧气和天然气的压力为0.6-0.8MPa，体积比为氧气∶天然气＝1.6-2.2∶1，天然气用量为35-45m3/t-除铜渣；

5、上述底吹熔炼炉炉渣采用铁硅钙渣型，炉渣的FeO/SiO2的重量比控制在0.8-1.2之间；CaO/SiO2控制在0.4-0.8之间；该渣熔点低、渣流动性好、渣含有价金属低；

6、本工艺过程中不引入纯碱，不造高碱性渣。

如上所述工艺，各工艺装备特征在于：

1、本工艺底吹熔炼炉结构特点：底吹熔池熔炼炉为一台卧式圆筒形转炉，炉体一端设置有粗铅虹吸放出口，另一端设置倾斜冰铜放出口，冰铜放出口侧边或筒体圆周上有炉渣放出口，炉体的一端配置燃烧器，与燃烧器相对端的筒体上部设置有排烟口，筒体上部还设置有加料口，筒体下部设置有氧枪安装口，炉子外壳为钢板，内衬镁铬砖；

2、本工艺底吹熔炼炉结构特点：底吹熔池熔炼炉氧枪安装在炉子底部与垂线成0~45°夹角，两端部氧枪安装位置与端墙之间距离2~4m，作为熔炼过程中熔体的沉降分层区域，炉渣放出口设置在冰铜放出口旁边或设置在筒体圆周上，设置在筒体圆周上时，位置在炉体两端熔池沉降分层区内靠近端墙处；炉渣放出口与冰铜放出口均采用倾斜出口，出口炉内一侧低，炉外一侧高，其中冰铜放出口内侧开孔在炉内熔池冰铜层内，以保证放出的冰铜不含铅和炉渣；炉渣放出口内侧开孔在炉内熔池炉渣层内，以保证放出的渣中不含冰铜，并使浮在渣面上的焦粒留在炉内；

3、本工艺底吹熔炼炉结构特点：本工艺底吹熔炼炉所用的氧枪为双层套管式气体喷枪，双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气。

Claims (10)

1.一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：按照如下步骤进行：

(1)、除铜渣、石子、石英、焦沫、铁屑、硫铁矿按照1000∶50∶50∶70∶100∶70比例配料后，连续进入底吹熔炼炉熔化、还原、沉降分离，产出粗铅、铅冰铜，并造铁硅钙炉渣，炉内保持600-1000mm深度的由粗铅、铅冰铜和炉渣组成的熔池，熔炼温度保持1050-1200℃，产出粗铅通过设在底吹熔炼炉一端的虹吸放铅口放出，铅冰铜与炉渣分别由冰铜放出口与放渣口放出，天然气与氧气通过设在炉子底部的双层套管式喷枪送入炉内燃烧供热；

(2)、上述的底吹熔炼炉炉渣采用铁硅钙渣型，炉渣的FeO/SiO2的重量比控制在0.8-1.2之间，CaO/SiO2的重量比控制在0.4-0.8之间；

(3)、上述底吹熔炼炉粗铅采用虹吸放铅口，铅冰铜与炉渣放出口均采用倾斜出口，出口炉内一侧低，炉外一侧高，其中冰铜放出口内侧开孔在炉内熔池冰铜层内，炉渣放出口内侧开孔在炉内熔池炉渣层内；

(4)、上述底吹熔炼炉产出的铁硅钙炉渣含Pb＜3％，含Cu＜1％水淬后作为建筑材料厂原料，或者配置贫化电炉进一步回收渣中的有价金属；底吹熔炼炉产出的粗铅含铅品位达96-98％，作为产品出售，或投入精炼系统进一步加工成精铅，铅冰铜含Pb18-22％，含Cu40-50％，作为产品出售或进一步吹炼为粗铜。

2.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：本工艺所处理的主原料为除铜渣，除铜渣是指铅冶炼工艺中，对粗铅采用火法精炼时，通过熔析除铜或加S除铜工艺所生产出的含Pb60-80％，含Cu10-15％的以Pb为主的混合物料。

3.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：本工艺熔炼时，在入炉物料中配入含铜含铅冶金中间渣料及返回烟灰，从加料口加入底吹熔炼炉。

4.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：本工艺的底吹熔炼炉以底部氧枪所供应的天然气、氧气在熔池或炉膛内燃烧产生的热量进行供热，提供炉内熔化、反应所需的热量；所述的底吹熔炼炉从底部氧枪喷入炉内的氧气、天然气压力为0.6-0.8MPa，体积比为天然气∶氧气＝1∶1.6-2.2，天然气用量为35-45m³/t除铜渣。

5.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：上述的底吹熔炼炉产出的高温烟气，通过设在其炉体上部排烟口，进入余热锅炉，在余热锅炉中通过生产4MPa的饱和蒸汽，回收其余热，烟气温度降至380℃以下，再进入电除尘器除尘净化后送制酸厂生产硫酸。

6.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的工艺，其特征在于：底吹熔炼炉的余热锅炉及电收尘器收集的烟尘返回底吹熔炼炉配料，当烟灰中含As≥5％、含In≥1000g/t时送湿法车间回收其中的In并除As。

7.一种采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的装置，包括带有转炉电机(12)、传动装置底座(15)、减速装置(13)、传动齿轮(14)、传动齿圈(4)、托轮(10)、滚圈(3)的底吹熔炼炉，其特征在于：底吹熔炼炉为一台卧式圆筒形转炉，炉体一端设置有粗铅虹吸放铅口(8)，虹吸放铅口下方配置有底铅口(9)，炉体另一端设置有倾斜的冰铜放出口(1)，冰铜放出口内低外高，冰铜放出后通过溜槽(16)铸锭或水淬，冰铜放出口(1)的侧边或筒体圆周上配置有炉渣放出口(7)，氧枪口(11)配置在炉子底部，炉体的一端配置有燃烧器(2)，与燃烧器相对端的筒体上部设置有排烟口(6)，筒体上部还设置有加料口(5)，炉子外壳为钢板，内衬镁铬砖。

8.根据权利要求7所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的装置，其特征在于：所述底吹熔炼炉的氧枪口(11)安装在炉子底部，氧枪与垂线夹角为0-45°，两端部氧枪安装位置与端墙之间距离2-4m，作为熔炼过程中熔体的沉降分层区域。

9.根据权利要求7所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的装置，其特征在于：所述底吹熔炼炉的炉渣放出口(7)设置在冰铜放出口(1)的侧边或筒体圆周上，设置在筒体圆周上时，位置在炉体两端熔池沉降分层区内尽可能靠近端墙处；炉渣放出口(7)与冰铜放出口(1)均采用倾斜出口，出口炉内一侧低，炉外一侧高，其中冰铜放出口(1)内侧开孔在炉内熔池冰铜层内，以保证放出的冰铜不含铅和炉渣；炉渣放出口(7)内侧开孔在炉内熔池炉渣层内，以保证放出的渣中不含冰铜，并使浮在渣面上的焦粒留在炉内。

10.根据权利要求8所述的采用底吹熔池熔炼处理除铜渣产出粗铅与铅冰铜的装置，其特征在于：所述底吹熔炼炉所用的氧枪为双层套管式气体喷枪，双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气。

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