CN103540762B - 一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺 - Google Patents

一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺，将粗铅原料利用工频无心感应电炉进行加热熔化后，压渣并快速降温，使铜从粗铅中熔析出来；将除铜后得到的粗铅注入阳极铸型机组铸阳极板后，将铅阳极板放入电解槽内并通入直流电，阳极铅形成铅离子进入电解液后在阴极上析出；将析出铅利用工频无心感应电炉熔化后，再依次进行氧化精炼和碱性精炼，捞渣后将铅液注入浇注机组，获得电解铅锭和氧化渣；或将捞渣后的铅液泵入阴极片机组，使滚筒粘附铅液转动，获得阴极铅片。本发明通过工频无心感应电炉以方便易得的电能分别应用于熔铅除铜、析出铅精炼铸锭、阴极片制造等工序，具有工艺合理、设备投资少、能耗低、经济效益和环保效果好等优点。

Description

一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺
技术领域
本发明属于矿物生产加工和综合利用技术领域，涉及一种应用于锌冶炼生产中的工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺。
背景技术
锌冶炼行业是一个副产品废渣较多、资源浪费严重、环境污染严重的行业。随着国家有色金属产业政策的调整，对锌冶炼行业的综合能耗、综合回收利用水平、环保指标等方面提出的要求，有必要对企业循环经济发展的关键技术进行研究开发，充分利用湿法炼锌固体废弃物资源，最大限度地回收有价元素，发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型企业，提高企业经济效益。
在电锌生产过程中产生的副产品废渣成分中，包含有一定量的铅、铜等有价金属的中间物料。目前本领域对其采用的传统的熔铅除铜工艺是将铅熔化后升温，再分两步进行除铜：第一步熔析除铜，第二步加硫除铜，所用的除铜设备多采用以铸钢锅为载体的设备，燃料则以煤、煤气或天然气为主，通过燃料燃烧产生的高温烟气加热铅锅将铅熔化。
目前公知的传统的熔铅除铜技术在实际应用中存在弊端是：所用的关键设备 —— 铅埚制造难度较大，沙眼、气孔易造成铅液渗漏；用燃料燃烧后烟气加热坩埚，受热不均匀，铅埚寿命短；温度控制精度差，操作难度大；铅埚传热方式仅热传导，热能利用率低，生产成本高；加硫除铜时硫磺燃烧产生烟气和燃料燃烧产生烟气污染环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的弊端，提供一种工艺流程合理、设备投资少、能耗低、生产成本低、易于操作、热利用率高、经济效益和环境保护效果好的工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺。
用于实现上述发明目的而提供的工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺包括熔铅除铜、浇注、电解、析出铅精炼铸锭、阴极片制造(电解)等工艺步骤，其步骤过程如下所述：
1、熔铅除铜——将经电锌冶炼工序后产生的副产品粗铅原料或市场外购粗铅原料送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的钢制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为450℃～500℃，熔化时间3～4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后再在0.5小时内将温度由530℃降至330℃(快速降温)，利用铜在铅中熔解度随温度的降低而急剧下降的原理，使铜从粗铅中熔析出来,在熔析体(金属铅液)里掺入粗铅原料总重量0.1%的锯末 ，使铜浮渣从熔析体中分离出来，将铜捞除去，铜浮渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入熔铅坩埚中；
2、浇注 ——将除铜后得到的粗铅调温到380～450℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板；
3、电解 —— 将浇注后的铅阳极板放入氟硅酸作电解液的电解槽内并向电解槽通入直流电，阳极铅失去电子形成铅离子进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上析出，得到金属铅，电解液循环使用；电解技术条件为：电解液总酸90～160g/l，Pb2+90～160g/l阴极电流密度160～200A/m2，电解液温度35～40℃，槽电压0.4～0.5V，电极同极距90mm；
4、析出铅精炼铸锭或析出铅制作阴极铅片—— 将电解后的析出铅送入精炼锅中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为350℃～400℃，再升温到460℃,搅拌1小时进行氧化精炼，利用锡、砷、锑对氧的亲和力大于铅对氧的亲和力，使锡、砷、锑生产比氧化铅更稳定，比重较小，又不溶于铅液的氧化物的特性，将浮于铅液表面的氧化渣除去，再在铅液中加入粗铅原料总重量0.1%的氢氧化钠进行碱性精炼，进一步除去铅液的锡、砷、锑，捞渣后将铅液用铅泵注入浇注机组，获得电解铅锭和氧化渣，氧化渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入步骤1所述的熔铅除铜工艺；或
将电解后的析出铅送入精炼锅中，利用一台200kw30t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为350℃～4000℃，再升温到460℃, 捞完铅液表面的氧化渣后，开启预热好的铅泵，将金属铅液泵入阴极片机组，使滚筒浸入铅液2～4 mm，让滚筒粘附铅液，转动形成铅皮，铅皮经剪切、压平后形成阴极铅片去装槽电解。
本发明的上述技术方案是申请人在总结本领域锌电解阳极板铸造及锌基合金生产以往应用小吨位(3吨以下)工频无心感应电炉经验的基础上，结合我国铅冶炼行业生产工艺的现状，而研发的一种对铅精炼关键工序—熔铅除铜的工艺设备具有技术突破性的方案，它以电锌生产过程副产的各种含铅中间物料为铅冶炼原料，通过将两台600Kw50t和一台200Kw30t的大吨位工频无心感应电炉以方便易得的电能分别应用于的熔铅除铜、析出铅精炼铸锭、阴极片制造等工序，利用铅冶炼生产线将含铅物料转化为铅锭，改变了铅冶炼生产过程中传统的以煤、煤气或天然气等石化燃料的方式，有效解决了传统工艺存在的能源利用率低、自动化程度差、操作控制难度大、燃烧废气污染环境等问题。大吨位高功率工频无心感应电炉熔铅坩埚既要克服磁场对焊缝的影响，又要克服铸造缺陷引起的漏铅，考虑到大吨位熔铅锅采用整体铸造存在的技术难度和不可克服的了铸造缺陷，本发明采用了特殊钢材焊接锅，在焊接工艺上采用了打坡口自动埋弧焊，并对焊缝进行了内外加强，克服了磁场对焊缝的影响，也有效解决了以往熔铅除铜铅埚的制造困难、工人劳动强度大、操作环境差等难题。
使用大吨位高功率工频无心感应电炉熔铅除铜技术，在本领域属于首创，其工艺畅通，设备运行良好，熔铅速度快、电效率和热效率可分别高达90%和70%，且具有无燃烧废气排放、作业环境好、自动化程度高、操作控制方便、安全可靠等优点，能够很好的满足铅冶炼工艺熔铅除铜工序的工艺技术要求，产品质量达到了国标质量要求。能耗指标低、CO2排放量少，按一个铅冶炼厂的1.5万吨电铅/年生产能力计算，每年可节约标煤28.638～34.698万吨，减排CO2113.85万N M3，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益，为铅冶炼行业开创了新的技术思路，具有广阔的推广应用前景。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明内容做进一步说明。
实施例一
1、将经电锌冶炼工序后产生的50吨副产品粗铅原料送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的耐热钢(Cr-Mn-N)制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为460℃，熔化时间4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后加残极再快速喷水降温(在半小时内将温度由530℃降至330℃)，利用铜在铅中熔解度随温度的降低而急剧下降的原理，使铜从粗铅中熔析出来, 在金属液体里掺入50公斤的锯末，使使铜更好的与铅液分离，将铜浮渣捞除去，铜浮渣送转炉还原熔炼，将还原熔炼后的粗铅再送入熔铅坩埚中。
2、将除铜后得到的粗铅(粗铅中含铜量为≦0.06%，Sb含量≦0.4～1.2%,Pb含量≧98%)调温到400℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板，铸成表面光滑平整的阳极板，阳极板重量110±10kg，规格660×780×(15～20)mm。
3、将浇注后的铅阳极板放入氟硅酸作电解液的电解槽，通入直流电，阳极板上的铅失去电子形成二价铅离子进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上析出，得到金属铅，电解液循环使用。电解主要条件为：阴极电流密度180A/m2，电解液温度40℃，槽电压0.5V，电极同极距90mm，电解液总酸120g/l，Pb2+150g/l。
4、将电解后产生的析出铅50吨送入精炼锅中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为400℃，再升温到460℃,搅拌1小时氧化精炼，利用锡、砷、锑对氧的亲和力大于铅对氧的亲和力，使锡、砷、锑生产比氧化铅更稳定，比重较小，又不溶于铅液的氧化物的特性，将浮于铅液表面的氧化渣除去，再在铅液中缓慢加入50kg的氢氧化钠进行碱性精炼，并开启搅拌1小时，捞渣后化验铅液质量，达到质量标准后，用铅泵送入铸锭机组获得重为48±2公斤的电解铅锭和约0.5吨的氧化渣，氧化渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入粗铅除铜工序。
实施例二
1、将经电锌冶炼工序后产生的50吨副产品粗铅原料送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的耐热钢(Cr-Mn-N)制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为460℃，熔化时间4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后加残极再快速喷水降温(在半小时内将温度由530℃降至330℃)，利用铜在铅中熔解度随温度的降低而急剧下降的原理，使铜从粗铅中熔析出来,在金属液体里掺入50公斤的锯末，使铜更好的与铅液分离，将铜浮渣捞除去，铜浮渣送转炉还原熔炼，将还原熔炼后的粗铅再送入熔铅坩埚中。
2、将除铜后得到的粗铅(粗铅中含铜量为≦0.06%，Sb含量≦0.4～1.2%,Pb含量≧98%)调温到400℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板，铸成表面光滑平整的阳极板，阳极板重量110±10kg，规格660×780×(15～20)mm。
3、将浇注后的铅阳极板放入氟硅酸作电解液的电解槽，通入直流电，阳极板上的铅失去电子形成二价铅离子进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上析出，得到金属铅，电解液循环使用。电解主要条件为：阴极电流密度180A/m2，电解液温度40℃，槽电压0.5V，电极同极距90mm，电解液总酸120g/l，Pb2+150g/l。
4、将电解后的析出铅30吨送入精炼锅中，利用一台200kw30t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为350℃～400℃，再升温到460℃, 捞完铅液表面的氧化渣后，开启预热好的铅泵，将金属铅液泵入阴极片机组，使滚筒浸入铅液2～4 mm，让滚筒粘附铅液，转动形成铅皮，铅皮发生裂纹时应打开或开大滚筒冷却水，锅内温度高，铅液少时应续锅，保证铅液量和铅液的温度。铅皮过厚时，应降低铅液面，或关闭滚筒冷却水，铅皮挂上铜棒经压板平整、剪切后成阴极片去装槽电解。
实施例三
1、将外购的50吨粗铅送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的耐热钢(Cr-Mn-N)制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为480℃，熔化时间4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后再用残极铅续锅和喷水降温(在半小时内将温度由530℃降至330-340℃)，利用铜在铅中熔解度随温度的降低而急剧下降的原理，使铜从粗铅中熔析出来,在熔析金属液体里掺入50(公斤)锯末，使铜从熔析体中分离出来，将铜浮渣捞去，铜浮渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再被送入熔铅坩埚中，进入下次粗铅除铜工序。
2、将除铜后得到的粗铅(粗铅中含铜量为≦0.06%)调温到410℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板，铸成表面光滑平整的阳极板，阳极板重量110±10kg，规格660×780×(15～25)mm。
3、将浇注后的阳极板装入氟硅酸作电解液的电解槽，通入直流电，阳极铅进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上放电析出，得到金属铅，电解液循环使用；电解主要条件为：阴极电流密度180A/m2，电解液温度40℃，槽电压0.38V，电极同极距90mm，电解液总酸150g/l，Pb2+120g/l。
4、将电解后产生的50吨析出铅送入精炼锅中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉将精炼锅中加热到480℃,时间4.5小时，搅拌1小时氧化精炼，再缓慢加入50kg氢氧化钠并搅拌1小时，捞渣后化验铅液质量，达到质量标准后，用铅泵送入铸锭机组获得重为48±2公斤的电解铅锭。氧化渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入粗铅工序待用。
实施例四
1、将外购的50吨粗铅送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的耐热钢(Cr-Mn-N)制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为480℃，熔化时间4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后再用残极铅续锅和喷水降温(在半小时内将温度由530℃降至330-340℃)，利用铜在铅中熔解度随温度的降低而急剧下降的原理，使铜从粗铅中熔析出来,在熔析金属液体里掺入50(公斤)锯末，使铜从熔析体中分离出来，将铜浮渣捞去，铜浮渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再被送入熔铅坩埚中，进入下次粗铅除铜工序。
2、将除铜后得到的粗铅(粗铅中含铜量为≦0.06%)调温到410℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板，铸成表面光滑平整的阳极板，阳极板重量110±10kg，规格660×780×(15～25)mm。
3、将浇注后的阳极板装入氟硅酸作电解液的电解槽，通入直流电，阳极铅进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上放电析出，得到金属铅，电解液循环使用；电解主要条件为：阴极电流密度180A/m2，电解液温度40℃，槽电压0.38V，电极同极距90mm，电解液总酸150g/l，Pb2+120g/l。
4、将电解后的30吨析出铅送入精炼锅中，利用一台200kw30t工频无心感应电炉加热熔化，再升温到460℃，捞完铅液表面的氧化渣，开启预热好的铅泵，将金属铅液泵入阴极片机组，生产成阴极片，去装槽电解。

Claims (1)

1.一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺，其特征在于包括如下的工艺步骤：
1.1 熔铅除铜 —— 将经电锌冶炼工序后产生的副产品粗铅原料或市场外购粗铅原料送入采用了打坡口自动埋弧焊工艺焊接制成的钢制熔铅坩埚中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉进行加热熔化，熔化温度为450℃～500℃，熔化时间3～4小时，再继续加热将熔化物加热到530℃，压渣后再在0.5小时内将温度由530℃降至330℃，使铜从粗铅中熔析出来,在熔析体里掺入粗铅原料总重量0.1%的锯末 ，使铜浮渣从熔析体中分离出来，将铜捞除去，铜浮渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入熔铅坩埚中；
1.2 浇注 —— 将除铜后得到的粗铅调温到380～450℃，用铅泵将熔融金属注入阳极铸型机组铸阳极板；
1.3 电解 —— 将浇注后的铅阳极板放入氟硅酸作电解液的电解槽内并向电解槽通入直流电，阳极铅失去电子形成铅离子进入电解液，电解液中的铅离子在阴极上析出，得到金属铅，电解液循环使用；电解技术条件为：电解液总酸90～160g/l，Pb2+90～160g/l阴极电流密度160～200A/m2，电解液温度35～40℃，槽电压0.4～0.5V，电极同极距90mm；
1.4 析出铅精炼铸锭或析出铅制作阴极铅片 —— 将电解后的析出铅送入精炼锅中，利用一台600kw50t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为350℃～400℃，再升温到460℃,搅拌1小时进行氧化精炼，将浮于铅液表面的氧化渣除去，再在铅液中加入粗铅原料总重量0.1%的氢氧化钠进行碱性精炼，进一步除去铅液的锡、砷、锑，捞渣后将铅液用铅泵注入浇注机组，获得电解铅锭和氧化渣，氧化渣送转炉还原熔炼，还原熔炼后的粗铅再送入步骤1.1所述的熔铅除铜工艺；或
将电解后的析出铅送入精炼锅中，利用一台200kw30t工频无心感应电炉将精炼锅中的铅片熔化，熔化温度为350℃～4000℃，再升温到460℃, 捞完铅液表面的氧化渣后，开启预热好的铅泵，将金属铅液泵入阴极片机组，使滚筒浸入铅液2～4 mm，让滚筒粘附铅液，转动形成铅皮，铅皮经剪切、压平后形成阴极铅片去装槽电解。
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CN105886794A (zh) * 2016-04-20 2016-08-24 郴州市金贵银业股份有限公司 一种高铜粗铅的处理方法

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