CN103451444A - 一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺 - Google Patents

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狄聚才
赵传和
蒋丽华
赵朝军
杨明
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本发明属于有色金属冶金领域，尤其涉及一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺，将生铅物料配入煤粉再根据渣型加入石灰石、石子、铁矿石等溶剂后制粒，通过底吹炉熔炼炉处理，产出粗铅和还原渣，粗铅送铅精炼系统，还原渣中有价金属含量低，作为弃渣处理；同时产出的高浓度SO2烟气经回收余热并经收尘系统收尘后送制硫酸或制亚硫酸钠系统生产硫酸或亚硫酸钠产品，烟尘返回配料；本发明可经济有效处理再生铅铅膏，该工艺装置密闭性强，环保效果好，热利用率高，操作方便，自动化水平高，劳动强度低，炉寿长，金属直收率高，有效解决了含铅物料熔炼回收过程中能耗高、热利用率低、环保效果差等问题。

Description

一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺
技术领域
本发明属于有色金属冶金领域，尤其涉及一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺。 
背景技术
目前再生铅回收过程中，铅酸蓄电池经破碎、分选后会得到铅膏。由于铅膏高温分解时需要消耗大量的热，因此目前多数企业采用加纯碱和煤碳补热进行熔炼回收的方法，采用的装置大多是密闭性差、热利用率低的反射炉等落后装置，生产中会产出硫酸钠废渣和低浓度的SO2烟气，容易出现燃料消耗多、铅蒸气及粉尘污染等现象。 
目前有企业将原生铅和再生铅一起进行熔炼产出粗铅，铅膏中的硫与原矿中的硫一起，合并制酸，按此工艺配料时，实际上相当于降低了入炉物料的铅品位，产出的粗铅必须通过电解精炼才能产出精铅，生产流程较长，加工成本较高。 
中国专利201210071501介绍了一种湿法处理废铅酸蓄电池，先在一定条件下发生以下反应：PbSO4+2NaOH=Pb(OH)2 +Na2SO4；Pb+PbO2=2PbO；PbO+H2O+NaOH=Na[Pb(OH)3]；然后通过选择性离子膜电解槽进行电解，电解液选用15—30%氢氧化钠溶液，由于此工艺电解液介质不是采用目前铅企业普遍采用的硅氟酸，因此工业化应用困难较大。 
发明内容
本发明的目的在于改变现有技术中的不足，而提供一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺。 
本发明所采用的技术方案： 
一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置，包括炉体，其特征在于：所述的炉体为内衬有耐火材料且能够沿轴线转动的圆筒型炉体，炉体的筒壁外侧设置有和炉体同轴的滚圈和齿圈，滚圈坐在托轮上并支撑炉体，齿圈与传动装置啮合；炉体的顶部设置有加料口，炉体的两个端墙的中上部各设置有一个烧嘴孔，其中一个端墙的中上部还设置有出烟口，另一个端墙的下部设置有虹吸出铅口；在炉体筒壁上靠近其中一端端墙的中下部设置有渣排放口和熔池深度平衡装置；炉体的底部或底侧部设置有气体喷枪。
所述的炉体的顶部设置有至少两个加料口。 
所述的气体喷枪为双层套管式气体喷枪，该双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气，气体喷枪与铅垂线夹角为0~45°。 
一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：包括以下步骤： 
步骤1）、将再生铅物料同辅料进行混合配料后，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中得到的粒料从加料口加入到底吹熔炼炉中，采用气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，再生铅物料中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2的烟气、粗铅和还原渣；
熔池中主要发生的反应如下：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
CH4+2O2=C02+2H2O
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉内加入煤粉对还原渣熔体进行深度还原后，将还原渣、铅液从排放口排出，还原渣有价金属含量低，作为弃渣；铅液送铅精炼系统处理产出精铅。
步骤1）中所述的再生铅物料是废旧铅蓄电池分离出的硫酸铅膏或者是铅蓄电池生产过程中产生的含铅下角料，或是二者的混合物。 
步骤1）所述的辅料为煤粉、铁矿石、石子或石英，其粒径皆为粒径为1~10mm，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=（1.0~1.5）：1：（0.2~0.8）。 
步骤1）中所述的再生铅物料、辅料混合配料后的主要成分为：Pb的质量百分数为35~65%；S的质量百分数为3~8%；Fe的质量百分数为10~20%；SiO2的质量百分数为6~15%；CaO的质量百分数为4~12%。 
所述的含二氧化硫的烟气含S02浓度为5.5~10%，所述的粗铅主要含有金属铅，含Pb量92~98%；所述的还原渣，含Pb量小于2.5%。 
所述的步骤2）中炉内温度控制在900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm，氧气耗量为60~200Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa，天然气耗量为30~100Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa。 
本发明的有益效果在于：本发明采用圆筒型炉体，炉体密闭性强，环保效果好，热利用率高，操作方便，自动化水平高，劳动强度低，炉寿长，有效解决了再生铅物料熔炼回收过程中能耗高、热利用率低、环保效果差等突破问题，尤其炉体附有传动装置，能够在更换喷枪、偶遇突发事件及出现异常状况下能够快速转炉，保证了装置运行的安全性，提高了装备水平。炉子出烟口设置在炉子端头，和传统的底吹炉相比，炉子出烟口连接的管道可以随炉子一起转动，所以炉子出烟口处密封性更好，产出的烟气量更小，二氧化硫浓度更高，减小了后续从炉子烟气中回收二氧化硫设备建设规模，降低了工程建设费用及运行成本。 
附图说明
图1是本发明采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置的结构图。 
图2是本发明采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺的流程图。 
具体实施方式
如图1所示，一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置，包括炉体9，炉体9为内衬有耐火材料且能够沿轴线转动的圆筒型炉体，炉体9的筒壁外侧设置有和炉体同轴的滚圈5和齿圈8，滚圈5坐在托轮12上并支撑炉体9，齿圈8与传动装置11啮合；炉体9的顶部设置有一个物料加料口6和一个备用加料口7，炉体9的两个端墙的中上部各设置有一个烧嘴孔2，其中一个端墙的中上部还设置有出烟口4，另一个端墙的下部设置有虹吸出铅口1；在炉体筒壁上靠近其中一端端墙的中下部设置有渣排放口10和熔池深度平衡装置3；炉体的底部或底侧部设置有气体喷枪13，气体喷枪13为双层套管式气体喷枪，该双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气，气体喷枪与铅垂线夹角为0~45°。 
如图2所示，一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，包括以下步骤： 
步骤1）、将再生铅物料同粒径为1~10mm的煤粉、铁矿石、石子或石英进行混合配料，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=（1.0~1.5）：1：（0.2~0.8），含铅下角料、煤粉、铁矿石、石子或石英的加入量应使混合配料后的后的主要成分为：Pb的质量百分数为35~65%；S的质量百分数为3~8%；Fe的质量百分数为10~20%；SiO2的质量百分数为6~15%；CaO的质量百分数为4~12%，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中得到的粒料从加料口连续加入到底吹熔炼炉中，采用气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气耗量为60~200Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa，天然气耗量为30~100Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，再生铅物料中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2浓度为5.5~10%的烟气、含Pb量为92~98%的粗铅和含Pb量小于2.5%还原渣；
熔池中主要发生的反应如下：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
CH4+2O2=C02+2H2O
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉内加入煤粉对还原渣熔体进行深度还原后，将还原渣、铅液从排放口排出，还原渣有价金属含量低，作为弃渣；铅液送铅精炼系统处理产出精铅。
上述步骤1）中的再生铅物料是废旧铅蓄电池分离出的硫酸铅膏或者是铅蓄电池生产过程中产生的含铅下角料，或是二者的混合物。 
上述步骤2）中炉内温度控制在900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm。 
实施例1： 
一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，包括以下步骤：
步骤1）、将废旧铅蓄电池分离出的硫酸铅膏同粒径为1~10mm的煤粉、铁矿石、石子或石英进行混合配料，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=1：1：0.5，含铅下角料、煤粉、铁矿石、石子或石英的加入量应使混合配料后的后的主要成分为：Pb的质量百分数为40%；S的质量百分数为5%；Fe的质量百分数为15%；SiO2的质量百分数为15%；CaO的质量百分数为7.5%，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中制得的粒料从如图1所示的装置的物料加料口连续定量的加入到炉体内部，打开气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气耗量为120Nm3/吨料，供气压力1Mpa，天然气耗量为100Nm3/吨料，供气压力1Mpa，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，硫酸铅膏中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2浓度为5.5~10%的烟气、含Pb量为92~98%的粗铅和含Pb量小于2.5%还原渣；在这一过程中控制炉内温度为900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm。
熔池中主要发生的反应如下： 
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
CH4+2O2=C02+2H2O
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉体内部加入煤粉深度还原还原渣熔体，然后采用全连续作业或者半连续作业的方式将还原渣、铅液排放出炉体。在采用半连续排放作业模式生产过程中，控制熔池作业深度较炉子中心轴线低100~500mm时打开出渣、铅液排放口，开始排放渣、铅液；当熔池深度较排放前降低100~600mm时封堵排放口，停止渣、铅液的排放，并进入下一作业周期，每个作业周期为1~4h，采取先放铅再放渣的模式。在采用全连续作业时，控制熔池深度平衡装置上沿高度，维持炉内熔体和虹吸道内熔体的重力平衡，使渣、铅液平稳连续排出，排出的铅液直接铸成粗铅。
实施例2： 
一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，包括以下步骤：
步骤1）、将铅蓄电池生产过程中产生的含铅下角料同粒径为1~10mm的煤粉、铁矿石、石子或石英进行混合配料，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=1.5：1：0.5，含铅下角料、煤粉、铁矿石、石子或石英的加入量应使混合配料后的后的主要成分为：Pb的质量百分数为40%；S的质量百分数为5%；Fe的质量百分数为15%；SiO2的质量百分数为10%；CaO的质量百分数为5%，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中制得的粒料从如图1所示的装置的物料加料口连续定量的加入到炉体内部，打开气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气耗量为120Nm3/吨料，供气压力1Mpa，天然气耗量为100Nm3/吨料，供气压力1Mpa，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，含铅下角料中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2浓度为5.5~10%的烟气、含Pb量为92~98%的粗铅和含Pb量小于2.5%还原渣；在这一过程中控制炉内温度为900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm。
熔池中主要发生的反应如下： 
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
CH4+2O2=C02+2H2O
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉体内部加入煤粉深度还原还原渣熔体，然后采用全连续作业或者半连续作业的方式将还原渣、铅液排放出炉体。在采用半连续排放作业模式生产过程中，控制熔池作业深度较炉子中心轴线低100~500mm时打开出渣、铅液排放口，开始排放渣、铅液；当熔池深度较排放前降低100~600mm时封堵排放口，停止渣、铅液的排放，并进入下一作业周期，每个作业周期为1~4h，采取先放铅再放渣的模式。在采用全连续作业时，控制熔池深度平衡装置上沿高度，维持炉内熔体和虹吸道内熔体的重力平衡，使渣、铅液平稳连续排出，排出的铅液直接铸成粗铅。
实施例3： 
一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，包括以下步骤：
步骤1）、将再生铅物料是废旧铅蓄电池分离出的硫酸铅膏和铅蓄电池生产过程中产生的含铅下角料同时同粒径为1~10mm的煤粉、铁矿石、石子或石英进行混合配料，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=1.5：1：0.8，含铅下角料和硫酸铅膏、煤粉、铁矿石、石子或石英的加入量应使混合配料主要成分为：Pb的质量百分数为40%；S的质量百分数为5%；Fe的质量百分数为15%；SiO2的质量百分数为10%；CaO的质量百分数为8%，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中制得的粒料从如图1所示的装置的物料加料口连续定量的加入到炉体内部，打开气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气耗量为120Nm3/吨料，供气压力1Mpa，天然气耗量为100Nm3/吨料，供气压力1Mpa，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，硫酸铅膏和含铅下角料中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2浓度为5.5~10%的烟气、含Pb量为92~98%的粗铅和含Pb量小于2.5%还原渣；在这一过程中控制炉内温度为900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm。
熔池中主要发生的反应如下： 
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
CH4+2O2=C02+2H2O
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉体内部加入煤粉深度还原还原渣熔体，然后采用全连续作业或者半连续作业的方式将还原渣、铅液排放出炉体。在采用半连续排放作业模式生产过程中，控制熔池作业深度较炉子中心轴线低100~500mm时打开出渣、铅液排放口，开始排放渣、铅液；当熔池深度较排放前降低100~600mm时封堵排放口，停止渣、铅液的排放，并进入下一作业周期，每个作业周期为1~4h，采取先放铅再放渣的模式。在采用全连续作业时，控制熔池深度平衡装置上沿高度，维持炉内熔体和虹吸道内熔体的重力平衡，使渣、铅液平稳连续排出，排出的铅液直接铸成粗铅。

Claims (9)

1.一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置，包括炉体，其特征在于：所述的炉体为内衬有耐火材料且能够沿轴线转动的圆筒型炉体，炉体的筒壁外侧设置有和炉体同轴的滚圈和齿圈，滚圈坐在托轮上并支撑炉体，齿圈与传动装置啮合；炉体的顶部设置有加料口，炉体的两个端墙的中上部各设置有一个烧嘴孔，其中一个端墙的中上部还设置有出烟口，另一个端墙的下部设置有虹吸出铅口；在炉体筒壁上靠近其中一端端墙的中下部设置有渣排放口和熔池深度平衡装置；炉体的底部或底侧部设置有气体喷枪。
2.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置，其特征在于：所述的炉体的顶部设置有至少两个加料口。
3.根据权利要求1所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置，其特征在于：所述的气体喷枪为双层套管式气体喷枪，该双层套管内层通氧气，外层通混有冷却水的天然气，气体喷枪与铅垂线夹角为0~45°。
4.一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）、将再生铅物料同辅料进行混合配料后，造粒得到粒料，备用；
步骤2）、将步骤1）中得到的粒料从加料口加入到底吹熔炼炉中，采用气体喷枪对炉内喷入氧气和天然气，氧气和天然气反应产生热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，再生铅物料中的硫酸铅与加入的煤粉发生还原反应，产出含SO2的烟气、粗铅和还原渣；
步骤3）、将步骤2）中反应产生的含SO2的烟气经余热锅炉回收热并经电收尘器收尘后去制硫酸或生产亚硫酸钠产品；向炉内加入煤粉对还原渣熔体进行深度还原后，将还原渣、铅液从排放口排出，还原渣有价金属含量低，作为弃渣；铅液送铅精炼系统处理产出精铅。
5.根据权利要求4所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：步骤1）中所述的再生铅物料是废旧铅蓄电池分离出的硫酸铅膏或者是铅蓄电池生产过程中产生的含铅下角料，或是二者的混合物。
6.根据权利要求4所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：步骤1）所述的辅料为煤粉、铁矿石、石子或石英，其粒径皆为粒径为1~10mm，铁矿石、石子或石英的加入量满足如下造铁硅钙渣需要：FeO/SiO2/CaO=（1.0~1.5）：1：（0.2~0.8）。
7.根据权利要求4所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：步骤1）中所述的再生铅物料、辅料混合配料后的主要成分为：Pb的质量百分数为35~65%；S的质量百分数为3~8%；Fe的质量百分数为10~20%；SiO2的质量百分数为6~15%；CaO的质量百分数为4~12%。
8.根据权利要求4所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：所述的含二氧化硫的烟气含S02浓度为5.5~10%，所述的粗铅主要含有金属铅，含Pb量92~98%；所述的还原渣，含Pb量小于2.5%。
9.根据权利要求4所述的采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的工艺，其特征在于：所述的步骤2）中炉内温度控制在900~1200°C，熔池深度600~1000mm，其中铅层厚度为100~500mm，氧气耗量为60~200Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa，天然气耗量为30~100Nm3/吨料，供气压力0.6~1.2Mpa。
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