CN103924098A - 粗铅连续精炼炉及精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗铅连续精炼炉及连续精炼方法，精炼炉包括炉体和循环冷却装置，循环冷却装置位于炉体的外侧，包括依次连通的循环池、冷却溜槽和回流池，循环池和回流池分别与炉体的熔池循环区和返回区连通，炉体的端墙上有粗铅流入口、炉渣及冰铜放出口，侧墙上设有虹吸放铅口，炉顶上连接有燃料烧嘴。通过铅液的循环冷却流动产生浮于铅液表面的炉渣及冰铜，通过炉顶上烧嘴产生的向下火焰加热，使炉渣和冰铜处于熔化状态排放，使熔池的上部温度高于下部温度，提高冰铜中的含铜量，降低冰铜及炉渣中的含铅量，提高粗铅的脱铜除杂率。熔池内的铅液通过循环冷却装置不断循环冷却及炉顶加热，实现了粗铅火法精炼的连续作业及高脱铜除杂率。

Description

粗铅连续精炼炉及精炼方法

技术领域

本发明涉及一种粗铅精炼技术，具体涉及一种粗铅连续精炼炉及应用该精炼炉精炼粗铅的方法。

背景技术

铅冶炼目前世界上矿产粗铅大部分采用初步火法精炼+电解精炼工艺，我国生产的粗铅几乎全部采用此工艺进行精炼。熔炼产出的粗铅含铅品位一般为90%～98%，含有Ag、Au等贵金属和Cu、As、Sb、Sn、Bi、S等杂质元素，其中含Cu0.1%～5%，由于杂质含量过高，不能直接进行电解精炼。电解精炼要求铅阳极板含Pb≥98.5%（铅锑合金除外）,Cu≤0.06%，As≤0.4%，Sb控制在0.4%～0.8%。火法精炼的目的是除去熔炼粗铅的部分杂质，使之达到电解精炼对铅阳极板的质量要求。

长期以来粗铅火法精炼都是采用精炼锅完成，精炼锅下面设有火膛，采用底部加热，上面装有锅罩和机械搅拌器。底部加热使底部温度高于上部温度，与所需的温度梯度方向相反。由于精炼锅为圆形容器，还装有锅罩和搅拌器，难以实现自动排渣，所有精炼锅基本上采用人工捞渣，捞渣时需将锅罩及搅拌器移走，铅蒸汽及烟气无组织排放，劳动条件很差，环境污染大；周期性作业，劳动效率很低，产能10万t/a粗铅需要5～7台150t精炼锅，占地面积大，厂房配置设计难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粗铅脱铜率高、能实现粗铅火法精炼的连续作业、改善操作环境的连续精炼炉及应用该精炼炉使粗铅脱铜后的铅产品能满足电解精炼铅阳极板质量要求、冰铜产品能作为炼铜原料直接销售的方法。

本发明公开了一种粗铅连续精炼炉，包括炉体和循环冷却装置，循环冷却装置包括依次连通的循环池、冷却溜槽和回流池，位于炉体的外侧，循环池和回流池分别与炉体的熔池区下部连通，炉体的一端上部有粗铅流入口、另一端上部有炉渣及冰铜放出口，侧面设有与产品区连通的虹吸放铅口，炉顶上设置有燃料烧嘴。

所述炉体为矩形固定式炉体，由耐火材料砌筑而成，熔池部分包有钢板外壳。

所述炉体内的熔池区底部有两道横向的隔墙，将熔池区从加料端开始依次分隔成返回区、产品区和循环区三个区域，隔墙的上端位于铅液面以下，返回区和产品区之间的隔墙高度小于产品区和循环区之间的隔墙高度。

所述循环池、冷却溜槽和回流池位于所述炉体的纵向一侧，回流池与所述返回区连通，循环池与所述循环区连通；所述虹吸放铅口位于所述炉体的纵向另一侧，与产品区连通。

所述炉渣及冰铜放出口和粗铅流入口分别位于炉体的两端炉墙上部，其中粗铅流入口位于所述返回区端的炉墙上部；所述炉渣及冰铜排放口处设置有电动拨渣轮。

所述炉顶包括由耐火材料砌筑而成的固定炉顶和钢制夹套式的活动炉顶，活动炉顶的位置靠炉渣及冰铜排放口端。

所述循环池内有铅泵，铅泵的出口连接有将铅液输送至所述冷却溜槽的管道。

所述冷却溜槽内有蛇形管冷却器。

所述冷却溜槽、炉渣及冰铜放出口和虹吸放铅口处均设置烟罩。

本发明还公开了一种利用粗铅连续精炼炉精炼粗铅的方法，包括以下步骤：

（1）使用含Pb≥90%，含Cu≤5%的熔炼产出的液态粗铅作为原料从所述粗铅流入口送入炉体内，铅液潜流进入所述循环池中；

（2）开启所述循环池内的铅泵将其中的铅液泵入所述冷却溜槽中，经所述冷却溜槽中冷却器冷却降温后的铅液自留进入所述回流池，然后返回炉内循环；

（3）往所述冷却溜槽中加入硫化剂，使铅液中的铜形成硫化铜进入冰铜相；

（4）给所述炉顶的烧嘴通入气体或液体燃料燃烧，使炉内保持950℃～1200℃的加热温度，使炉渣及冰铜处于熔化状态；

（5）控制所述电动拨渣轮工作将熔化状态的炉渣及冰铜从所述炉渣及冰铜放出口排入冰铜包和渣包，冰铜可以作为炼铜原料直接销售的冰铜；

（6）铅液取样分析发现其中含Pb≥98.5%, Cu≤0.06%时，将铅液连续放出进入后续浇铸铅阳极板工序。

本发明的工作原理如下：铅冶炼产出液态粗铅（含Pb≥90%，含Cu≤5%）从粗铅流入口送入炉体内，铅液从熔池区的下部潜流进入循环池中，然后通过铅泵打入冷却溜槽中，经冷却溜槽中的冷却器冷却后自流进入回流池再返回炉内熔池区，如此循环流动。利用金属铅熔点低、密度大及杂质在铅液中的溶解度随着温度降低而降低的特性，当温度降低时杂质就会析出上浮至铅液表面。通过炉顶的燃料烧嘴产生向下的火焰加热使炉体内的温度保持为950℃～1200℃，使熔体形成上高下低的温度梯度，使铅液在循环过程中形成的炉渣及冰铜浮于铅液的表面并加热成熔化状态，降低了冰铜及炉渣中铅的含量，最后炉渣和冰铜经拨渣轮从排渣口以液态排出，可产出含铜35%以上、含铅20%以下的冰铜作为炼铜原料直接销售。炉膛下部脱铜除杂后的合格铅液经取样分析达到电解精炼的质量要求含Pb≥98.5%, Cu≤0.06%时将铅液连续放出进入后续浇铸铅阳极板工序。真正实现了粗铅火法精炼的连续作业，高脱铜除杂率和工作效率。

通过铅液的循环冷却流动，加速了冰铜及炉渣的上浮，改变了现有技术采用搅拌器搅动铅液的运动方式，降低了炉渣中的含铅量及炉渣量。同时消除了搅拌器对操作的影响，节省了搅拌器的动力消耗和维修工作量。

通过炉顶加热，将粗铅表面的炉渣和冰铜加热到熔化状态，通过拨渣轮排出后可以通过溜槽自流进入渣包或者冰铜包，实现了在封闭状态下的自动排渣和冰铜，操作简单，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了操作环境，消除了现有技术造成的环境污染。

密闭型炉体结构及在工作过程中没有烟气及冷却溜槽、炉渣及冰铜放出口和铅液虹吸放出口处均设置烟罩，克服了现有技术烟气及铅蒸汽逸出的缺陷。

为了进一步提高粗铅的脱铜率，还可通过往回流池中加入适量的硫化剂来硫化脱铜。

炉顶上靠排渣口端设置的钢制夹套式活动炉顶，在需要进行炉内清理和检修时将其移走即可，炉子工作时将其盖好使其处于封闭状态。

综上所述，本精炼炉同时具有熔析除铜、硫化除铜和除出砷、锑、锡等杂质的功能，提高了熔炼粗铅的脱铜率，使精炼后的粗铅产品不再需要进一步脱铜即能满足电解精炼阳极板的质量要求，使产出的冰铜能直接作为炼铜原料直接销售。

附图说明

图1为本发明一个实施例的平面结构示意图。

图2为图1的立面结构示意图。

图3为本发明的连续精炼工艺流程。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明公开的这种粗铅连续精炼炉，用于精炼含Pb≥90%，含Cu≤5%的熔炼产出的液态粗铅。包括炉体1、循环池2、铅泵3、冷却器4、冷却溜槽5、回流池6、加硫器7和炉顶8。

炉体1为长宽比（3～5）:1的矩形固定式炉体，由耐火材料砌筑而成，熔池部分包有钢板外壳。炉体1内的熔池底部有沿其横向的两道隔墙9，将熔池从加料端开始依次分隔成返回区、产品区和循环区三个区域，隔墙9的上端位于铅液面以下，返回区和产品区之间的隔墙9高度小于产品区和循环区之间的隔墙9高度。循环池2、冷却溜槽5和回流池6布置于炉体1的纵向同一侧，回流池6与熔池的返回区连通，循环池2与循环区连通，冷却溜槽5和回流池6连通。在循环池2内设置铅泵3将其内的铅液输送至冷却溜槽5中，为了控制冷却溜槽5中铅液的温度，在其中设置冷却器4，冷却器4可采用蛇形冷却管，在蛇形冷却管中通入低温介质来吸收铅液中的热量，使铅液的温度逐渐降低，蛇形冷却管的数量及插入深度可以根据温度变化进行调整。循环池2、冷却溜槽5和回流池6均由耐火材料砌筑而成。

炉体1的近循环池2端炉墙上开设炉渣及冰铜放出口11，其相对端开设粗铅流入口12，在炉体1的另一侧炉墙上开设虹吸放铅口13，该放铅口与熔池内的产品区连通。炉体1的上端有炉顶8，炉顶8包括由耐火材料砌筑而成的固定顶81和钢制夹套式的活动炉顶82，活动炉顶82的位置靠炉渣及冰铜排放口11端。固定炉顶81上有产生向下火焰的燃料烧嘴83，燃料烧嘴83用于加热熔体表面的炉渣和冰铜使它们处于熔化状态，燃料可以选择气体或液体燃料，烧嘴结构根据燃料种类设计，保持炉内的加热温度为950℃～1200℃。炉渣及冰铜放出口11处设置有电动拨渣轮10，它通过炉体1的钢结构支撑固定。电动拨渣轮10将液态的炉渣及冰铜从相应的放出口排出。

炉体1和炉顶8形成封闭型的结构，防止了工作过程中的烟气及铅蒸汽逸出。炉内需要清理或者检修时，将炉顶8上的钢制夹套式的活动炉顶82移走，清理或者检修完成后将其盖好即可。

为了使进一步提高脱铜速度及脱铜率，给回流池6配套加硫器7，根据实际需要往回流池6中加入硫化剂，必要时还可加入铁屑及碱，使粗铅中的铜及其它杂质形成硫化铜或炉渣进入冰铜相或渣相。

为了进一步防止烟气及铅蒸汽的逸出，还可在冷却溜槽、炉渣及冰铜放出口和虹吸放铅口处均设置烟罩。

利用铅的低熔点特性，通过炉顶8上烧嘴83产生的向下火焰加热熔体表面的炉渣和冰铜，使熔池的上部温度高于下部温度，与脱铜除杂所需的温度梯度一致，提高冰铜中的含铜量，降低炉渣和冰铜中的含铅量，从而提高粗铅的脱铜除杂率。将炉体1内的熔池与循环池2和回流池6连通，熔池内的铅液进入循环池2后通过其内设置的铅泵3输送至冷却溜槽5内，通过冷却溜槽5中设置的冷却器4冷却后送至回流池6中再进入炉体1内，如此循环，使炉体1内的铅液不停地流动冷却，进取样分析炉膛下部的铅液中含Pb≥98.5%, Cu≤0.06%时，从虹吸放铅口13放出，此时铅液温度以390-450℃进入浇铸锅，在浇铸锅内加入残极降温至340～350℃时，浇铸满足电解精炼要求的铅阳极板。实现了粗铅火法精炼的连续作业。炉渣及冰铜通过拨渣轮10实现自动排渣，提高了工作效率，降低了劳动强度，同时改善了操作环境。

采用本精炼炉实现了连续除铜除杂，精炼效率明显提高，单台炉的脱铜除杂率达到90%以上，即使含铜及其它杂质达到10%，最多也只需两级精炼，即可产出电解精炼所要求的阳极铅，一台连续精炼炉至少可以取代两至三台精炼锅。

Claims (10)

1.一种粗铅连续精炼炉，其特征在于：该精炼炉包括炉体和循环冷却装置，循环冷却装置位于炉体的外侧，包括依次连通的循环池、冷却溜槽和回流池，循环池和回流池分别与炉体的熔池区下部连通，炉体的一端有粗铅流入口，另一端有炉渣及冰铜放出口，侧面有虹吸放铅口，炉顶上设置有火焰朝下的燃料烧嘴。

2.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述炉体为矩形固定式炉体，由耐火材料砌筑而成，熔池部分包有钢板外壳。

3.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述炉体内的熔池区底部有两道横向的隔墙，将熔池区从加料端开始依次分隔成返回区、产品区和循环区三个区域，隔墙的上端位于铅液面以下，返回区和产品区之间的隔墙高度小于产品区和循环区之间的隔墙高度。

4.如权利要求3所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述循环池、冷却溜槽和回流池位于所述炉体的纵向一侧，循环池与炉体所述循环区连通，回流池与所述返回区连通；所述虹吸放铅口位于所述炉体的纵向另一侧，与产品区连通。

5.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述炉渣及冰铜放出口和粗铅流入口分别位于炉体的两端炉墙上部，其中粗铅流入口位于所述返回区端的侧壁上部；所述炉渣及冰铜排放口处设置有电动拨渣轮。

6.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述炉顶包括由耐火材料砌筑而成的固定炉顶和钢制夹套式的活动炉顶，活动炉顶的位置靠炉渣及冰铜排放口端。

7.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述循环池内有铅泵，铅泵的出口连接有将铅液输送至所述冷却溜槽的管道。

8.如权利要求1所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述冷却溜槽内有蛇形管冷却器。

9.如权利要求3所述的粗铅连续精炼炉，其特征在于：所述冷却溜槽、炉渣及冰铜放出口和虹吸放铅口处均设置烟罩。

10.一种利用权利要求1所述的粗铅连续精炼炉精炼粗铅的方法，包括以下步骤：

（1）使用含Pb≥90%，含Cu≤5%的熔炼产出的液态粗铅作为原料从所述粗铅流入口送入炉体内，铅液潜流进入所述循环池中；

（2）开启所述循环池内的铅泵将其中的铅液泵入所述冷却溜槽中，经所述冷却溜槽中冷却器冷却降温后的铅液自留进入所述回流池，然后返回炉内循环；

（3）往所述冷却溜槽中加入硫化剂，使铅液中的铜形成硫化铜进入冰铜相；

（4）给所述炉顶的烧嘴通入气体或液体燃料燃烧，使炉内保持950℃～1200℃的加热温度，使炉渣及冰铜处于熔化状态；

（5）控制所述电动拨渣轮工作将熔化状态的炉渣及冰铜从所述炉渣及冰铜放出口排入冰铜包和渣包，冰铜可以作为炼铜原料直接销售的冰铜；

（6）铅液含Pb≥98.5%, Cu≤0.06%时，将铅液连续放出进入后续浇铸铅阳极板工序。