CN103361491A - 液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺；属于冶金技术领域。其主要工艺是将经底吹炉氧化熔炼的液态高铅渣熔体直接注入还原炉中，在还原炉中液态高铅渣使用水煤气+富氧空气侧吹直接还原成二次粗铅。本发明工艺简单，生产成本低，还原可控性好，实现了低污染、低碳经济的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺。
背景技术
我国是世界第一铅生产大国，据统计2012年全国粗铅产量达464万吨，2012年12月月产就已达42万吨，同比增长1.85%，不断增长的铅冶炼行业给我国环境造成了巨大压力。我国现行粗铅冶炼主要工艺是火法冶炼，其最大缺陷是环境污染。长期以来，国内外都在致力与研究无污染的炼铅方法。但收效不明显。比如传统的“烧结机一鼓风炉还原工艺”其突出的弊病是：①能耗高；②烧结机产生的SO2烟气因浓度低回收率低，对环境造成严重污染。③多金属复杂冶金原料分离提取技术落后，回收率低，污染重。如铅阳极泥目前主要用火法处理，贵金属直收率仅为70-80%，其它稀贵金属铋、硒、碲、锑回收率低，同时还存在返料多、金属循环量大、副流程较长、投资大等缺点。
2012年08月15日，中国发明专利申请公开号CN102634674A ，公开了由本发明专利申请人所提出的一种氧气底吹熔炼—液态高铅渣侧吹直接还原工艺，主要工艺是将经底吹炉氧化熔炼的液态高铅渣熔体直接流入还原炉中，燃料采用碎煤，在还原炉中液态高铅渣使用侧吹直接还原成二次粗铅；氧气底吹熔炼炉所产生的高 浓度二氧化硫烟气经第一余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后，送硫酸车间制酸；该工艺虽然减少了鼓风炉、铸渣机及相应辅助设施，但采用高热值的碎煤做侧吹还原炉的还原剂和燃料；由于液态高铅渣本身温度高达900-1000℃，碎煤在加入侧吹还原炉中，导致液态高铅渣型粘度大，还原炉渣含铅偏高；因此高热值的碎煤的利用率低下，生产成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺。该工艺简单，生产成本低，还原可控性好，实现了低污染、低碳经济的工业化生产。
本发明所采用的技术方案是：
一种液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺，是将经底吹炉氧化熔炼的液态高铅渣熔体直接流入还原炉中，在还原炉中液态高铅渣使用水煤气+煤粒+富氧空气侧吹直接还原成粗铅；具体工艺如下：
①氧气底吹熔炼
铅精矿、石灰石和石英石，以及底吹炉烟灰、还原炉烟灰的返料，经称量配料后送熔炼车间混合后制成粒径5-10mm的粒料；粒料加入氧气底吹熔炼炉内进行氧化熔炼，产出一次粗铅、熔融高铅渣和高浓度二氧化硫烟气；
②还原炉侧吹直接还原
控制氧气底吹熔炼炉的放渣口，使温度为900-1000℃的熔融高铅渣，按每间隔2-2.5小时一炉次放出，经高耐热铸钢材质或铜质的溜槽直接流入还原炉内；同时在还原炉顶部按熔融高铅渣的重量比配入煤粒、CaF2和CaO；具体配比为：熔融高铅渣∶煤粒∶CaF2∶CaO=100∶8～10∶1～2∶4～6；在距还原炉内的熔融高铅渣熔体液面下300-600mm位置，于还原炉的外侧面通过一排多支水煤气喷枪，将水煤气和富氧空气喷入熔融高铅渣中进行侧吹还原熔炼；控制还原温度1150-1200℃；水煤气和富氧空气的混合体积比是1.8∶1，富氧空气工作压力0.6-0.8MPa；经90-120分钟后，产出低二氧化硫烟气、还原炉渣、冰铜和二次粗铅；还原炉渣温度1100-1200℃；
③烟化提锌
步骤②的还原炉渣通过吊包子吊入烟化炉进行还原吹炼，产出烟化烟气和烟化渣，烟化烟气经第三余热锅炉回收余热，表冷器降温，收尘器收集得次氧化锌烟尘，送锌冶炼系统处理提锌；烟化渣水碎后送渣场堆存或作为生产建筑材料外卖；收尘器除尘后的废气送烟气脱硫系统处理达标排放；
④烟气处理制酸
氧气底吹熔炼炉所产生的高浓度二氧硫烟气经第一余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后，送硫酸车间制酸；电收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；还原炉所产生的低低浓度二氧化硫烟气经第二余热锅炉回收余热，布袋收尘器除尘，废气脱硫后直接达标排放；布袋收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；
⑤粗铅精炼
步骤①氧气底吹熔炼炉所产生的一次粗铅，步骤②还原炉产出的二次粗铅送电解精炼车间按常规工艺回收铅和稀贵金属。
本发明的有益技术效果：
本发明工艺在还原炉中，采用低热值的水煤气+煤粒作还原剂代替价格昂贵的冶金焦，创造性的采用云石（CaF2）+CaO调整渣型，不加铁屑。同时在现有技术的基础上省去冷却、铸锭、再融化三大中间环节，采用富氧空气侧吹熔融直接还原工艺和DCS控制系统，确保还原可控。所得还原炉渣温度1100-1200℃，粒度小，渣含铅稳定在1%-2.5 %，并且含氟铅渣渣稀、粘度小，分离效果好，有利于烟化炉还原吹炼，使得粗铅回收率达到98.5%以上，次氧化锌烟尘烟化率达到95%以上；铅锌冶炼能耗和生产成本大幅降低。本发明工艺投资少、环境条件好、自动化水平高等优势明显。减少了鼓风炉、铸渣机及相应辅助设施，大大减少了厂房占地面积；实现粗铅冶炼流程短捷，显著减少粉尘的散发源，冶炼炉微负压操作避免了烟气外逸，生产过程中产出的铅烟尘均密封输送并返回配料有效防止铅尘的弥散污染，极大改善了工作环境，利于操作工人身体健康，充分体现了以人为本的设计理念；采用DCS控制系统，强化过程控制，提高了劳动效率，减员增效效果明显，整个工艺过程实现了低污染、低碳经济的工业化生产和铅锌分离效果好的优势。
经济效益预测：本发明完成达产时，达到年产电铅15万吨/年，白银300吨，铜铳含铜3000吨，氧化锌尘含锌4000吨，含碲烟尘700吨，硫酸10万吨，烟化炉渣10万吨。年销售收入300000万，年净利润20000万元，年缴税总额7000万元。
附图说明
图1是本发明的工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
在图1中，一种液态高铅渣侧吹水煤气+煤粒还原工艺，是将经底吹炉氧化熔炼的液态高铅渣熔体直接注入还原炉中，在还原炉中液态高铅渣使用水煤气+富氧空气侧吹直接还原成二次粗铅；具体工艺如下：
①氧气底吹熔炼
铅精矿、石灰石和石英石，以及底吹炉烟灰、还原炉烟灰的返料，经称量配料后送熔炼车间混合后制成粒径5-10mm的粒料；粒料加入氧气底吹熔炼炉内进行氧化熔炼，产出一次粗铅、熔融高铅渣和高硫烟气；
②还原炉侧吹直接还原
控制氧气底吹熔炼炉的放渣口，使熔融高铅渣，按每间隔2-2.5小时一炉次放出，经高炉铸铁材质或铜质的溜槽直接流入还原炉内；同时在还原炉顶部按熔融高铅渣的重量比配入煤粒，在还原炉的外侧面通过一排多支水煤气喷枪，将水煤气和富氧空气喷入熔融高铅渣中进行侧吹还原熔炼；经90-120分钟后，产出低硫烟气、还原炉渣、冰铜和二次粗铅；还原炉渣温度1100-1200℃；
③烟化提锌
步骤②的还原炉渣通过吊包子吊入烟化炉进行还原吹炼，产出烟化烟气和烟化渣，烟化烟气经第三余热锅炉回收余热，表冷器降温，收尘器收集得次氧化锌烟尘，送锌冶炼系统处理提锌；烟化渣水碎后送渣场堆存或作为生产建筑材料外卖；收尘器除尘后的废气送烟气脱硫系统处理排空；
④烟气处理制酸
氧气底吹熔炼炉所产生的高高浓度二氧化硫烟气经第一余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后，送硫酸车间制酸；电收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；还原炉所产生的低浓度二氧化硫烟气SO2浓度较低，经第二余热锅炉回收余热，布袋收尘器除尘，废气脱硫后达标排放；布袋收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；
⑤粗铅精炼
步骤①氧气底吹熔炼炉所产生的一次粗铅送，步骤②还原炉产出的二次粗铅均利用虹吸方式由虹吸出口通过溜槽放入电解精炼车间的大铅锅中，经火法精炼除铜、捞渣作业后浇铸成铅阳极板进行电解精炼，产出电铅和铅阳极泥；铅阳极泥富含金银，送贵金属生产系统回收金银等贵金属。
所述氧气底吹熔炼炉、还原炉和烟化炉的控制过程采用DCS控制系统，实现了配料、制粒、供氧、熔炼、余热锅炉、锅炉循环水、电收尘和高温风机全流程、全部设备的集中控制；所述DCS控制系统主要有现场控制站（I/O 站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程师站ENS）、机柜、电源等组成；系统具备开放的体系结构，有多层开放数据接口。
所述第一、第二和第三余热锅炉有带香蕉型膜式壁烟罩和直升烟道。
Claims (1)
1.一种液态高铅渣侧吹水煤气还原工艺，其特征是：将经底吹炉氧化熔炼的液态高铅渣熔体直接流入还原炉中，在还原炉中液态高铅渣使用水煤气+煤粒+富氧空气侧吹直接还原成粗铅；具体工艺如下：
①氧气底吹熔炼
铅精矿、石灰石和石英石，以及底吹炉烟灰、还原炉烟灰的返料，经称量配料后送熔炼车间混合后制成粒径5-10mm的粒料；粒料加入氧气底吹熔炼炉内进行氧化熔炼，产出一次粗铅、熔融高铅渣和高浓度二氧化硫烟气；
②还原炉侧吹直接还原
控制氧气底吹熔炼炉的放渣口，使温度为900-1000℃的熔融高铅渣，按每间隔2-2.5小时一炉次放出，经高耐热铸钢材质或铜质的溜槽直接流入还原炉内；同时在还原炉顶部按熔融高铅渣的重量比配入煤粒、CaF2和CaO；具体配比为：熔融高铅渣∶煤粒∶CaF2∶CaO=100∶8～10∶1～2∶4～6；在距还原炉内的熔融高铅渣熔体液面下300-600mm位置，于还原炉的外侧面通过一排多支水煤气喷枪，将水煤气和富氧空气喷入熔融高铅渣中进行侧吹还原熔炼；控制还原温度1150-1200℃；水煤气和富氧空气的混合体积比是1.8∶1，富氧空气工作压力0.6-0.8MPa；经90-120分钟后，产出低二氧化硫烟气、还原炉渣、冰铜和二次粗铅；还原炉渣温度1100-1200℃；
③烟化提锌
步骤②的还原炉渣通过吊包子吊入烟化炉进行还原吹炼，产出烟化烟气和烟化渣，烟化烟气经第三余热锅炉回收余热，表冷器降温，收尘器收集得次氧化锌烟尘，送锌冶炼系统处理提锌；烟化渣水碎后送渣场堆存或作为生产建筑材料外卖；收尘器除尘后的废气送烟气脱硫系统处理达标排放；
④烟气处理制酸
氧气底吹熔炼炉所产生的高浓度二氧硫烟气经第一余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后，送硫酸车间制酸；电收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；还原炉所产生的低低浓度二氧化硫烟气经第二余热锅炉回收余热，布袋收尘器除尘，废气脱硫后直接达标排放；布袋收尘器所收集的铅烟灰送烟尘窗返回熔炼车间配料；
⑤粗铅精炼
步骤①氧气底吹熔炼炉所产生的一次粗铅，步骤②还原炉产出的二次粗铅送电解精炼车间按常规工艺回收铅和稀贵金属。
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