CN103451446A - 熔炼侧吹还原炼铅锌设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了熔炼侧吹还原炼铅锌设备，该设备包括：熔炼炉、侧吹还原炉、侧吹喷枪以及铅雨冷凝器，该侧吹还原炉具有铅锌熔体入口、放铅口、放渣口和含锌烟气出口，铅锌熔体入口与熔炼炉的铅锌熔体出口相连；侧吹喷枪从侧吹还原炉的侧面向侧吹还原炉内喷入粉煤和富氧气体；铅雨冷凝器的含锌烟气入口与含锌烟气出口相连。利用该设备可以显著提高铅锌的回收率，且降低能耗。

Description

熔炼侧吹还原炼铅锌设备

技术领域

本发明涉及熔炼铅锌技术领域，特别是涉及一种熔炼侧吹还原炼铅锌设备。

背景技术

当前世界上同时熔炼铅锌的工艺仅有ISP。ISP工艺是将铅锌混合矿配一定量的熔剂在烧机上进烧结脱硫焙烧。产出热烧块进入烧结块保温仓，与预热至800℃以上热焦炭，分批从烧结块保温仓和焦炭保仓中排入加料罐中，通过加料罐加入密闭鼓风炉中，由密闭鼓风炉风口送入经考贝式热风炉预至800℃以上的热风将烧结块进行还原熔炼，由炉缸产出粗铅和炉渣，由炉顶一侧产出含锌蒸汽的烟气经铅雨冷凝器捕集后进行冷却分离铅、锌。铅循环使用，分离出粗锌即为锌产品。

该工艺存在烧结过程SO₂的逸散及大量返料多段破碎造成的铅尘污染难以根治，加上工艺配套设施复杂、投资高等缺点，已进入淘汰期。世界原有十七条ISP生产线，已有六条关闭。我国有五条，已关闭两条。

锌的火法冶炼能耗高，世界上80%以上均采用湿法炼锌。随着世界各国对环境要求日趋严格，所有湿法炼锌工艺的浸出渣排放都是大问题。为实现湿法炼锌渣的无害化和综合利用，目前均采用回转窑、烟化炉、顶吹炉等火法工艺处理、至使湿法炼锌总体综合能耗又大幅度提高。

因此，研究开发新的铅锌精矿熔炼设备势在必行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有环境友好、工艺流程短和经济效益好的熔炼侧吹还原炼铅锌设备。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种熔炼侧吹还原炼铅锌设备，根据本发明的实施例，该设备包括：熔炼炉；侧吹还原炉，所述侧吹还原炉具有铅锌熔体入口、放铅口、放渣口和含锌烟气出口，所述铅锌熔体入口与所述熔炼炉的铅锌熔体出口相连；侧吹喷枪，所述侧吹喷枪从所述侧吹还原炉的侧面向所述侧吹还原炉内喷入粉煤和富氧气体；铅雨冷凝器，所述铅雨冷凝器的含锌烟气入口与所述含锌烟气出口相连。利用该设备可以对低品位铅锌精矿进行熔炼，解决现有技术中处理高品位铅锌精矿熔炼过程中能耗大、金属回收率低等问题。

另外，根据本发明上述实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述熔炼炉为顶吹熔炼炉、底吹熔炼炉或者闪速熔炼炉。以便提高铅锌精矿的熔炼效果。

根据本发明的一个实施例，该设备还进一步包括：混料机，所述混料机与所述熔炼炉的进料口相连；定量给料机，所述定量给料机与所述混料机相连。由此可以使得原料混合均匀，以便提高铅锌精矿熔炼效果。

根据本发明的一个实施例，该设备还进一步包括：余热锅炉，所述余热锅炉与所述熔炼炉的熔炼烟气出口相连；电除尘器，所述电除尘器与所述余热锅炉相连，所述电除尘器的烟尘出口经刮板运输机与斗式提升机与所述定量给料机相连。由此可以进一步降低生产过程中的能耗，以便最大限度实现能源的循环再利用。

根据本发明的一个实施例，该设备还进一步包括：制酸装置，所述制酸装置与所述电除尘器的烟气出口相连。由此可以进一步提高原料的利用率，以便实现工业化中的多元化生产。

根据本发明的一个实施例，该设备还进一步包括：烟气净化装置，所述烟气净化装置与所述铅雨冷凝器的烟气出口相连，且所述烟气净化装置与所述熔炼炉加料口相连，以便将从所述烟气净化装置排出的的烟尘经过转运、配料、混料后送入熔炼炉中。铅雨冷凝器产出部分铅锌浮渣，浮渣返回侧吹还原炉，由此可以进一步提高原料的利用率，以便最大限度的降低生产成本。

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熔炼侧吹还原炼铅锌设备的结构示意图。

图2是根据本发明又一个实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺流程图。

图3是根据本发明再一个实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种熔炼侧吹还原炼铅锌设备，下面参考图1对本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备进行详细描述。

根据本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备包括：熔炼炉10、侧吹还原炉20、铅雨冷凝器30和侧吹喷枪（未示出）。

具体而言，熔炼炉10具有熔炼加料口11、熔炼烟气出口12和熔体排放口13。含铅锌物料和熔剂可以通过定量给料机输送至混料机内，经混料机混合后再通过熔炼加料口11进入熔炼炉10。

侧吹还原炉20具有加料口21、放铅口22、放渣口23和烟气出口24。侧吹还原炉20的加料口21通过滑槽60与熔体排放口13相连，以便从熔体排放口13排出的含铅锌氧化物的熔体通过加料口21流入侧吹还原炉20内。

铅雨冷凝器30的进气口31与侧吹还原炉24相连，以便从侧吹还原炉20的烟气出口24排出的含锌蒸汽的烟气通过铅雨冷凝器30捕集冷凝、冷却分离后产出粗锌。

在本发明的一些实施例中，熔炼侧吹还原炼铅锌设备还包括余热锅炉40和除尘器50。余热锅炉40的进烟口41与熔炼炉10的熔炼烟气出口12相连，以便将从熔炼烟气出口12排出的含有高浓度SO₂的高温熔炼烟气输送至余热锅炉40。而除尘器50的进口51与余热锅炉40的出烟口42相连。

余热锅炉40一方面回收高温烟气的余热予以利用，例如生产蒸汽发电，另一方面，将高温烟气输送至除尘器净化后，可以再输送至制酸工序设备中以生产硫酸。另外，余热锅炉40和除尘器50收集的铅锌烟尘可返回熔炼炉10以作为铅锌二次物料二次使用。

根据本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备，通过熔炼炉10在同时熔炼铅和锌的过程中能够避免ISP工艺的烧结工艺严重污染环境的问题。通过侧吹还原炉20炼锌不仅缩短了冶炼流程，而且实现了渣的无害化。另外，本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备能够根治烧结过程SO₂逸散和返料破碎所造成的铅尘污染等环保问题。

另外，侧吹还原炉20可以设有用于向侧吹还原炉20内喷入粉煤和/或天然气的还原剂喷枪25。侧吹还原炉20优选为三相交流电炉或单相直流电炉。

熔炼炉10可以设有用于向熔炼炉10内喷入氧气的氧气喷枪14。从而提高熔炼效果。

根据本发明的一个实施例，该熔炼侧吹还原炼铅锌设备还包括铅雨冷凝器后设置电除尘器，该电除尘器（未示出）的进口与铅雨冷凝器30的烟气出口相连，以便对从铅雨冷凝器30的烟气出口排出的分离出粗锌的烟气进行净化，可以用作燃料煤气。

为了方便理解，下面参考图1对采用本发明上述实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌设备进行熔炼铅锌的工艺进行详细描述。

如图1所示，根据本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺包括如下步骤：

步骤1，将含铅锌物料和熔剂加入熔炼炉10内进行熔炼，得到含铅锌氧化物的熔体和熔炼烟气。

步骤2，含铅锌氧化物的熔体通过熔炼炉10的熔体排放口13和侧吹还原炉20的加料口21流入侧吹还原炉20内。此时，通过设置在侧吹还原炉内20上的侧吹孔25向侧吹还原炉内20内加入还原剂进行还原反应，以得到粗铅、含锌蒸汽的烟气和渣。

步骤3，粗铅从侧吹还原炉20的放铅口22排出，渣从侧吹还原炉20的放渣口23排出，从侧吹还原炉20的烟气出口24排出的含锌蒸汽的烟气，通过铅雨冷凝器30的进气口31进入铅雨冷凝器30内，以便得到粗锌和脱锌烟气。

在步骤1后，将从熔炼烟气出口12排出的含有高浓度SO₂的高温熔炼烟气输送至余热锅炉40。余热锅炉40一方面回收高温烟气的余热予以利用，例如生产蒸汽发电，另一方面，将高温烟气输送至除尘器50净化后，可以再输送至制酸工序设备中以生产硫酸。

由于在冶炼过程中有效防止了SO₂的逸散，因此大幅提升了熔炼烟气中SO₂的浓度，进而提高了后续制酸工艺回收的酸的产量（与烧结工艺比较可提高硫酸产量5%以上），并且高浓度SO₂烟气用小规模制酸设备即可实现制酸。

由此，通过采用富氧底吹、侧吹和闪速熔炼替代烧结熔炼工艺，一方面减小了对环境的污染，并大幅提升了硫酸产量，另一方面可以直接向侧吹还原炉20内输送含铅锌氧化物的熔体，因此省去了炉料熔化过程，降低了单位产品的能源消耗。另外，本发明的工艺取消了用于还原过程的考贝式热风炉、焦炭预热炉、焦炭保温仓、烧结块保温仓等设备，不仅缩短了工艺流程，而且同等规模下降低了基建投资。最后，本发明的工艺克服了现有烟化炉挥发熔炼技术只能从含锌物料中获得氧化锌烟尘而得不到金属锌的缺陷，大大提高了本发明工艺的经济效益。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，在步骤2中所得的脱锌烟气中含有大量CO，因此，经过烟气净化，例如湿式除尘后，脱锌烟气可以作为燃料煤气使用。

将除尘器50净化除尘后得到的烟尘和从余热锅炉40排出的烟尘收集后返回熔炼炉10内作为铅锌二次物料使用。

在本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺中，加入熔炼炉10的含铅锌物料包括铅锌精矿和铅锌二次物料中的至少一种，而铅锌二次物料则可以包括锌渣、铅银渣、铅泥和铅锌烟尘中的至少一种，其中铅锌烟尘包括高炉炼铁及电炉炼钢等铅锌烟尘。

因此，本发明实施例的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺原料适应性广，适用于多种物料，这样可以免去铅锌矿的铅、锌分选工序，降低了精矿成本。

另外，在步骤2中加入的还原剂包括碎焦。优选地，还原剂还包括通过还原剂喷枪（未示出）从设置在侧吹还原炉20侧面上的侧吹口25喷入侧吹还原炉20内的粉煤或天燃气。

下面参考图2-3对利用上述熔炼侧吹还原炼铅锌设备熔炼铅锌精矿的工艺进行详细描述。

根据本发明的一个实施例，利用上述熔炼侧吹还原炼铅锌设备熔炼铅锌精矿的工艺可以包括：将含铅锌物料和熔剂加入熔炼炉内进行熔炼，得到含铅锌氧化物的熔体和熔炼烟气；使含铅锌氧化物的熔体流入侧吹还原炉内，向侧吹还原炉内侧吹粉煤和富氧气体进行还原反应，以得到粗铅、含锌蒸汽的烟气和渣；以及从侧吹还原炉的放铅口排出所述粗铅，从侧吹还原炉的放渣口排出所述渣，使从侧吹还原炉排出的含锌蒸汽的烟气通过铅雨冷凝器以得到粗锌和脱锌烟气。

由此，通过采用侧吹还原炉替代矿热电炉，一方面降低了能耗，因此使得生产成本降低，另一方面侧吹还原炉能够还原熔炼低品位的精矿，克服了现有技术设备中只能熔炼高品位精矿的不足，并且使得残渣中残留较低的金属锌，因此采用侧吹还原炉替代矿热电炉不仅提高了设备的利用率，同时还提高了金属锌的回收率，显著提高了本发明设备的经济效益。

S100：将含铅锌物料进行熔炼，得到含铅锌氧化物的熔体和熔炼烟气

根据本发明的一个实施例，上述用于制备铅锌的原料为含铅锌物料，根据本发明的具体实施例，含铅锌物料的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，含铅锌物料包括铅锌精矿和铅锌二次物料中的至少一种。根据本发明具体实施例，上述铅锌精矿中锌含量并不受严格限制，根据本发明的具体示例，该铅锌精矿的含锌量可以为10-35重量%。由此本发明的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺可以对品位低至10重量%的铅锌精矿进行熔炼，以便进一步扩大该工艺的适用范围，提高低品位铅锌精矿的利用率。

根据本发明的具体实施例，上述原料中的铅锌二次物料可以包括在对铅锌精矿进行冶炼过程中产生的含有铅锌的任何副产物，例如可以是锌渣、铅银渣、铅泥和铅锌烟尘中的至少一种。由此可以进一步提高对铅锌精矿中的铅锌的提取率。根据本发明的具体实施例，上述的铅锌烟尘还可以包括其他冶炼工艺中产生的含铅锌烟尘，例如可以是来自高炉炼铁及电炉炼钢等工艺中产生的铅锌烟尘，由此可以利用本发明的工艺对其他产业产生的含铅锌烟尘进行无害化处理，同时对含铅锌烟尘中的铅锌进行回收再利用。

根据本发明的具体实施例，对含铅锌物料进行熔炼的熔炼炉的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该熔炼炉可以为富氧顶吹熔炼炉、富氧底吹熔炼炉或者闪速熔炼炉，由此可以对铅锌精矿进行快速熔炼，以便进一步提高炼铅锌的效率。

根据本发明的一个实施例，上述对含铅锌物料在熔炼炉中进行熔炼的过程中会产大量的熔炼烟气。根据本发明的具体实施例，可以利用余热锅炉回收熔炼烟气中的余热。将经熔炼炉产生的高温熔炼烟气通过余热锅炉，可以回收高温烟气中的余热予以利用，例如生产蒸气发电。由此可以进一步降低生产过程中的能耗，以便最大限度实现能源的循环再利用。

根据本发明的一个实施例，对回收余热后的熔炼烟气进行净化除尘，然后制酸。由于铅锌精矿中含有大量的硫化物，因此经熔炼炉产生的熔炼烟气中含有较高浓度的二氧化硫，而二氧化硫作为酸雨的罪魁祸首，严重影响着我们赖以生存的自然环境。由此对高温烟气输送至除尘器净化后，再输送至制酸工序设备中以生产硫酸，一方面避免了大气污染对自然环境的威胁，另一方面提高了原料的利用率。

根据本发明的一个实施例，还包括将净化除尘得到的烟尘和从所述余热锅炉排出的烟尘返回熔炼炉内。经熔炼炉产生的熔炼烟气会带走部分铅锌烟尘，烟气经净化除尘后，其中烟气中二氧化硫被吸收用于生成硫酸，而烟气中携带的铅锌烟尘可以返回熔炼炉内被再次使用。由此可以进一步提高原料的利用率，以便最大限度的降低生产成本。

由此，根据本发明的上述实施例，可以有效对熔炼炉中产生的熔炼烟气进行处理，以便进一步促进熔炼过程的顺利进行，同时对熔炼烟气中的铅锌进行回收提高铅锌回收率。

S200：采用侧吹还原炉对含铅锌氧化物的熔体进行还原，以便得到粗铅、含锌蒸汽的烟气和渣

根据本发明的一个实施例，进一步对上述方法中熔炼后得到了含铅锌氧化物的熔体进行还原，根据本发明的具体实施例，用于还原含铅锌氧化物的熔体的还原炉为侧吹还原炉，通过向侧吹还原炉内侧吹粉煤和富氧气体进行还原反应，以便得到粗铅、含锌蒸汽的烟气和渣。由此通过采用侧吹还原炉可以有效对熔体中的铅锌氧化物进行还原。根据本发明的具体实施例，侧吹还原炉相对于矿热电炉成本较低且锌回收率高。通常采用矿热电炉要求原料铅锌精矿的品位较高，一般要达到50-60重量%以上，并且锌回收率较低，残留在渣中的锌高达3～5重量%，造成资源浪费，同时采用矿热电炉需要消耗大量的电能，因此成本较高。本发明的炼铅锌工艺中采用侧吹还原炉，其要求的铅锌精矿品位只要达到10-35重量%即可，并且锌回收高，残留在渣中的锌低于1.5重量%。由此采用侧吹还原炉通过侧面吹入粉煤或天然气以及富氧空气，可显著提高还原效率，且铅锌回收率高。

根据本发明的一个实施例，还包括向侧吹还原炉内加入碎焦。碎焦与煤气或天然气进行掺和组合燃烧，由于碎焦中含有较低量的挥发物，因此不易产生煤焦油，能够维持较强的还原气氛，因此更能提高还原反应效率，同时产生较少的烟尘。由此可以进一步降低返料量，避免了环境污染，以便能够最大限度的降低成产成本。

由此，采用侧吹还原炉可以显著提高熔炼效率，提高金属铅和锌回收率。利用侧吹还原炉可对铅加锌品位低至25重量%的铅锌精矿进行还原处理，由此采用本发明的熔炼侧吹还原炼铅锌工艺可最大限度地拓宽了原料使用范围，提高低品位铅锌精矿的利用率。

S300：利用铅雨冷凝器对含锌蒸汽的烟气进行处理，以便得到粗锌和脱锌烟气

根据本发明的一个实施例，通过采用侧吹还原炉对含铅锌氧化物的熔体进行还原后，从侧吹还原炉的放铅口排出粗铅，从侧吹还原炉的放渣口排出渣，同时在侧吹还原炉内还产生了大量的含锌蒸汽的烟气。根据本发明的具体实施例，可以采用铅雨冷凝器对含锌蒸汽的烟气进行处理，以便得到粗锌和脱锌烟气。由此可以进一步提高处理效率和烟气中的锌回收率。

根据本发明的一个实施例，由于侧吹还原炉内产生的烟气量相对较大，锌浓度相对较低（与电炉还原比），因此采用铅雨冷凝器对烟气中含有的锌进行回收得到粗锌和脱锌烟气，由此可以有效提高烟气处理效率和提高锌回收率。

根据本发明的一个实施例，还可以进一步对上述产生的脱锌烟气进行湿式除尘以得到燃料煤气。将铅锌精矿熔体经侧吹还原炉还原后，产生较大的烟气量，同时将含有较低锌含量的蒸气烟气通过铅雨冷凝器处理，其中含锌蒸气烟气在铅雨冷凝器中进行快速冷却，其余烟气中含有的大量的CO经过烟气净化，可以作为燃料煤气使用。由此可以净化脱锌烟气中的含有的大量CO气体，以便使得脱锌烟气可以作为燃料煤气再次使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种熔炼侧吹还原炼铅锌设备，其特征在于，包括：

熔炼炉；

侧吹还原炉，所述侧吹还原炉具有铅锌熔体入口、放铅口、放渣口和含锌烟气出口，所述铅锌熔体入口与所述熔炼炉的铅锌熔体出口相连；

侧吹喷枪，所述侧吹喷枪从所述侧吹还原炉的侧面向所述侧吹还原炉内喷入粉煤和富氧气体；

铅雨冷凝器，所述铅雨冷凝器的含锌烟气入口与所述含锌烟气出口相连。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述熔炼炉为顶吹熔炼炉、底吹熔炼炉或者闪速熔炼炉。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

混料机，所述混料机与所述熔炼炉的进料口相连；

定量给料机，所述定量给料机与所述混料机相连。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

余热锅炉，所述余热锅炉与所述熔炼炉的熔炼烟气出口相连；

电除尘器，所述电除尘器与所述余热锅炉相连，所述电除尘器的烟尘出口与所述定量给料机相连。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，进一步包括：

制酸装置，所述制酸装置与所述电除尘器的烟气出口相连。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

烟气净化装置，所述烟气净化装置与所述铅雨冷凝器的烟气出口相连，且所述烟气净化装置的浮渣出口与所述熔炼炉相连。

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