CN104372180B - 一种转炉及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉及其应用，属于有色金属冶炼技术领域。本发明将含铅物料碳酸钠和还原剂混合制粒后，在自主设计的转炉内进行低温碱性熔炼。本发明采用的冶炼设备包括卧式圆筒形炉体、支架、滚圈、驱动机构、传动装置；所述卧式圆筒形炉体上设有进/出料口、加热口、排烟口；所述加热口与排烟口分别位于卧式圆筒形炉体的两个底面上；所述进/出料口、滚圈、传动装置位于卧式圆筒形炉体的侧面上，且进/出料口位于滚圈、传动装置之间；所述加热口上套有携带燃料枪管的燃料盖；所述燃料枪管上设有燃料管、氧气进口、保护气体进口以及燃料喷嘴；所述燃料喷嘴位于卧式圆筒形炉体内；所述驱动机构与传动装置相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉及其应用，属于有色金属冶炼技术领域。
技术背景
我国是世界上铅资源丰富的国家，居世界第二位，不仅分布广，类型多，而且资源前景好。然而，随着近年大规模开发，我国铅资源中高品位矿逐年减少，同国际上的铅资源相比，大型矿床少、中低品位资源占50％以上，已开发利用的查明资源储量占近55％，可供设计和规划利用的查明资源储量的比重较低，未利用的储量大多集中在建设条件和资源条件不好的矿区。从2000年开始，我国已从铅锌原料净出口国变为进口国。
国内的铅消费主要是铅蓄电池，全国铅消费结构中铅酸蓄电池耗铅占总消费的78％。因此，从废旧铅蓄电池中回收铅成为再生铅回收的主要途径。再生铅占世界铅总产量的40％，但90％的再生铅来自废蓄电池。
我国目前大多数再生铅企业工艺上主要采用传统的反射炉、鼓风炉和冲天炉等熔炼工艺，板栅和铅泥一起混炼，基本上未经预处理工艺；一些小企业、个体户甚至采用原始的土窑土炉冶炼；存在着企业数量多、规模小、耗能高、污染严重、工业技术落后、金属回收率和综合利用率低等问题。主要是：铅回收率低，国内大多生产厂回收率一般为80％～85％(国外一般水平95％)；环境严重污染，由于技术落后，熔炼过程中排放的铅蒸汽、铅尘、二氧化硫严重超标，达到国家标准的几十倍。
发明内容
针对现有再生铅资源鼓风炉挥发熔炼技术存在的高污染、高能耗以及现有富氧熔池熔炼技术无法切实产业化的不足，本发明旨在提供一种低温冶炼再生铅的方法和设备。
本发明所述一种转炉，包括卧式圆筒形炉体(13)、滚圈(2)、驱动机构(5)、传动装置(4)；所述卧式圆筒形炉体(13)上设有进/出料口(3)、加热口(1)、排烟口(6)；所述加热口(1)与排烟口(6)分别位于卧式圆筒形炉体(13)的两个底面上；所述进/出料口(3)、滚圈(2)、传动装置(4)位于卧式圆筒形炉体的侧面上，且进/出料口(3)位于滚圈(2)、传动装置(4)之间；所述加热口(1)上套有带燃料枪(8)的燃料盖(7)；所述燃料枪(8)上设有燃料管(10)、氧气进口(11)、保护气体进口(12)以及燃料喷嘴(9)；所述燃料喷嘴(9)位于卧式圆筒形炉体内；所述氧气进口(11)、保护气体进口(12)位于卧式圆筒形炉体外；所述驱动机构(5)与传动装置(4)相连。
本发明一种转炉，
所述卧式圆筒形炉体包括有耐火材料组成的内壁和钢质的外壁；
所述传动装置(4)为齿圈；所述齿圈固定在卧式圆筒形炉体(13)的外壁上；
所述驱动机构(5)包括电机和减速机，减速机输出轴上安装联轴器后驱动齿轮，后驱动齿轮与齿圈匹配啮合，使整个炉体按设定的转速和方向转动。
本发明一种转炉，排烟口(6)的中心位于卧式圆筒形炉体(13)的水平轴线上，且排烟口中心到排烟口边缘的最大垂直距离与卧式圆筒形炉体的直径之比为：0.25-1：3。
本发明所述一种转炉，燃料枪(8)的长度与炉长之比为0.5-0.8：1。所述炉长为加热口(1)到排烟口(6)的水平距离。
本发明所述一种转炉，从加热口开始测量，每2-4米安装一个进/出料口(3)。进/出料口(3)可以以炉体的水平轴线为对称轴，对称分布在炉体的侧面上。
本发明所述一种转炉，燃料喷嘴(9)到燃料盖(7)的最小距离与炉长之比为0.18-0.3:1.
本发明所述一种转炉，相邻燃料喷嘴(9)之间的间距为0.5-1m，优选为0.5-0.75m。
本发明所述的一种转炉的应用；包括用于含铅物料的冶炼；所述含铅物料的冶炼，包括下述步骤：
步骤一
将含铅物料、还原剂、碳酸钠混合均匀后加水制粒，所述碳酸钠与含铅物料的质量比为0.4-5:1；
步骤二
将步骤一制粒所得颗粒，加入转炉中，在800～1000℃，进行还原熔炼，得到粗铅或贵铅、熔炼渣、烟气。
本发明一种转炉的应用，
所述含铅物料中，铅的质量百分含量为30-80％；
所述含铅物料的粒度≤5mm；
所述还原剂为固体还原剂，所述固体还原剂选自焦炭、活性炭、还原煤中的至少一种；所述固体还原剂的粒度≤10mm。
本发明一种转炉的应用，
含铅物料选自再生铅原料或再生铅原料与铅矿粉的混合物，所述再生铅原料选自废蓄电池胶泥和栅板、硫酸铅渣、氧化铅烟灰、冰铜渣中的至少一种；
所述铅矿粉选自硫化铅矿粉、氯化铅渣粉、铅烟尘中的至少一种。
本发明一种转炉的应用，
还原剂的用量为将含铅物料中的铅全部还原为单质铅的理论用量的1-1.5倍；
制粒得到的颗粒的粒度为3mm～25mm；颗粒中水的质量百分含量为7％～15％。
本发明一种转炉的应用；再生铅原料和/或铅矿粉中含有的硫以硫化钠的形式进入熔炼渣中，熔炼渣经水浸回收其中的碳酸钠和硫化钠；所述水浸是：按液固质量比3-6：1将熔炼渣加入水中，直到炉渣完全松散粉碎后过滤，滤液经分步结晶，分别得碳酸钠和硫化钠产品；水浸时，控制温度为20-90℃。
本发明一种转炉的应用，烟气除尘所得烟尘作为再生铅原料重复利用，所得废气经碱液吸收后排空。
本发明一种转炉的应用，金银等贵金属大部分进入粗铅或贵铅中，粗铅或贵铅经电解精炼后得到精铅和富含贵金属的阳极泥。
本发明一种转炉的应用，包括用于铅冶炼。还包括用于其它金属的冶炼。
本发明一种转炉的应用，制粒后，通过进/出料口(3)将制粒所得颗粒加入所述设备中，然后关闭进/出料口(3)，通过氧气进口(11)、燃料管(10)、将氧气、燃料、送入燃料枪(8)内，并通过燃料喷嘴(9)喷出，同时保护气体经保护气体进口(12)通入，所述保护气体的作用为保护燃料枪不会被氧化而腐蚀；引燃燃料后，开启驱动机构(5)，按设定的方向和转速转动炉体，冶炼，得到粗铅或贵铅、熔炼渣、烟气；冶炼时控制温度为800～1000℃。
本发明一种转炉的应用，首次点火可采用外部认为点火的方式引燃后，再伸入炉内。由于在实际生产中采用的是连续作业的方式，那么炉内的温度一般会高于燃料的着火点，所以，连续作业时，只需要通入氧气和燃料即可实现自动点燃。
本发明转炉的应用，冶炼结束后，关闭氧气进口(11)和燃料管(10)、保护气体进口(12)以及驱动机构(5)，打开进/出料口(3)后，开启驱动机构(5)，使得炉体按设定方向和转速转动，使得熔炼渣、粗铅或贵铅通过进/出料口(3)先后流出。
有益效果
本发明将碳酸钠、含铅物料和还原剂进行制备粒后的到自主设计的旋转炉中，以纯氧燃烧加热进行熔炼，熔炼过程炉体进行旋转，加热充分，熔体混合均匀，大大加快了反应速度，含铅物料中各组分发生氧化还原反应，析出液体铅，反应生成的金属铅由于密度较大而沉入到熔池的最底部，渣层浮于熔池最上面，转动放料口，熔炼渣首先放出，最后放出粗铅。
本发明由于采取碱性熔炼的方法，实现了铅在低温、低污染条件下的一步还原熔炼，使得整个冶炼过程简单、易控。同时还能产出高值的硫化钠。
本发明中新型旋转炉，炉体在冶炼过程中能进行旋转，这就强化了熔炼过程，提高反应速率和铅回收率。
本发明燃料枪在炉内使燃料以纯氧方式进行燃烧，提高燃烧效率，并且使炉体温度分布均匀。
附图说明
图1为本发明所设计的转炉的剖面图；
图2为本发明所设计转炉的燃料枪的结构图；
图1中，1为加热口；2为滚圈；3为加料口；4为传动装置；5为驱动机构；6为排烟口；7为燃料盖；8为燃料枪；9为燃料喷嘴；10为燃料管；11为氧气进口；12为保护气体进口，13为卧式圆筒形炉体。在实际应用中传动装置4一般为齿圈。
从图2中可以看出，所述燃料枪(8)上设有燃料管(10)、氧气进口(11)、保护气体进口(12)以及燃料喷嘴(9)，氧气进口(11)与氧气通道相连，保护气体进口(12)与保护气体通道相连，氧气、保护气体、燃料在喷嘴(9)出汇合燃烧。
具体实施方式
实施例1：
设计炉体尺寸为6300×φ3400mm的旋转炉，燃料口φ1300mm，进料口φ400mm，设置φ300mm加料口一个，排烟口尺寸为φ400mm；排烟口(6)的中心位于卧式圆筒形炉体的水平轴线上。
在上述旋转炉中进行试验。
备料：
取含铅68.76％的废蓄电池胶泥与含铅93.12％的破碎板栅混合，混合物料含铅76.31％；碳酸钠加入量为相对铅物料质量的40％，加入煤粒量为相对铅物料质量的10％，将上述物料在圆筒制粒机中加水至物料水分为8％，制成粒径在5mm～18mm的球粒备用。
熔炼：
将上述球粒料加入10t的混合料到上述旋转炉中，熔炼温度控制在800～900℃之间，天然气流量为3000Nm3/h，纯氧流量为500Nm3/h；保护气体为N2，流量为100Nm3/h，反应时间2h。铅回收率94.31％，粗铅含铅98.74％。取炉渣50kg用150L水在常温下浸泡，分步回收碳酸钠和硫化钠，分步浓缩结晶得硫化钠产品10kg，固硫率超过90％。
实施例2：
熔炼炉与实施例1相同。
备料：
取含铅68.76％的废蓄电池胶泥与含铅20.14％，Au4g/t的硫化矿原矿粉混合，混合料含铅50.12％；碳酸钠加入量为相对铅物料质量的50％，加入煤粒量为相对铅物料质量的10％，将上述物料在圆筒制粒机中加水至物料水分为8％，制成粒径在5mm～18mm的球粒备用。
熔炼：
将上述球粒料加入10t的混合料到上述旋转炉中，熔炼温度控制在800～900℃之间，天然气流量为3000Nm3/h，纯氧流量为500Nm3/h；保护气体为N2，流量为100Nm3/h，反应时间2h。铅回收率93.11％，粗铅含铅99.12％，粗铅中含Au8.2g/t，金直收率97.67％。取炉渣50kg用150L水在常温下浸泡，分步回收碳酸钠和硫化钠，分步浓缩结晶得硫化钠产品18kg，固硫率超过90％。
Claims (10)
1.一种转炉，其特征在于，包括卧式圆筒形炉体(13)、滚圈(2)、驱动机构(5)、传动装置(4)；所述卧式圆筒形炉体上设有进/出料口(3)、加热口(1)、排烟口(6)；所述加热口(1)与排烟口(6)分别位于卧式圆筒形炉体的两个底面上；所述进/出料口(3)、滚圈(2)、传动装置(4)位于卧式圆筒形炉体的侧面上，且进/出料口(3)位于滚圈(2)、传动装置(4)之间；所述加热口(1)上套有带燃料枪(8)的燃料盖(7)；所述燃料枪(8)上设有燃料管(10)、氧气进口(11)、保护气体进口(12)以及燃料喷嘴(9)；所述燃料喷嘴(9)位于卧式圆筒形炉体内；所述氧气进口(11)、保护气体进口(12)位于卧式圆筒形炉体外；所述驱动机构(5)与传动装置(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种转炉，其特征在于：
所述卧式圆筒形炉体包括有耐火材料组成的内壁和钢质的外壁；
所述传动装置(4)为齿圈；所述齿圈固定在卧式圆筒形炉体的外壁上；
所述驱动机构(5)包括电机和减速机，减速机输出轴上安装联轴器后驱动齿轮，后驱动齿轮与齿圈匹配啮合，使整个炉体按设定的转速和方向转动。
3.根据权利要求2所述的一种转炉，其特征在于：排烟口(6)的中心位于卧式圆筒形炉体的水平轴线上，且排烟口中心到排烟口边缘的最大垂直距离与卧式圆筒形炉体的直径之比为：0.25-1：3。
4.根据权利要求1所述的一种转炉，其特征在于：燃料枪(8)的长度与炉长之比为0.5-0.8：1。
5.根据权利要求1所述的一种转炉，其特征在于：从加热口开始测量，每2-4米安装一个进/出料口(3)。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述转炉的应用；其特征在于，包括用于含铅物料的冶炼；所述含铅物料的冶炼，包括下述步骤：
步骤一
将含铅物料、还原剂、碳酸钠混合均匀后加水制粒，所述碳酸钠与含铅物料的质量比为0.4-5:1；
步骤二
将步骤一制粒所得颗粒，加入转炉中，在800～1000℃，进行还原熔炼，得到粗铅或贵铅、熔炼渣、烟气。
7.根据权利要求6所述一种转炉的应用，其特征在于：
所述含铅物料中，铅的质量百分含量为30-80％；
所述含铅物料的粒度≤5mm；
所述还原剂为固体还原剂，所述固体还原剂选自焦炭、活性炭、还原煤中的至少一种；所述固体还原剂的粒度≤10mm。
8.根据权利要求7所述一种转炉的应用，其特征在于：
含铅物料选自再生铅原料或再生铅原料与铅矿粉的混合物，所述再生铅原料选自废蓄电池胶泥和栅板、硫酸铅渣、氧化铅烟灰、冰铜渣中的至少一种；
所述铅矿粉选自硫化铅矿粉、氯化铅渣粉、铅烟尘中的至少一种。
9.根据权利要求6所述一种转炉的应用，其特征在于：
还原剂的用量为将含铅物料中的铅全部还原为单质铅的理论用量的1-1.5倍；
制粒得到的颗粒的粒度为3mm～25mm；颗粒中水的质量百分含量为7％～15％。
10.根据权利要求6所述一种转炉的应用，其特征在于：再生铅原料和/或铅矿粉中含有的硫以硫化钠的形式进入熔炼渣中，熔炼渣经水浸回收其中的碳酸钠和硫化钠；所述水浸是：按液固质量比3-6：1将熔炼渣加入水中，直到炉渣完全松散粉碎后过滤，滤液经分步结晶，分别得碳酸钠和硫化钠产品；水浸时，控制温度为20-90℃。
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