CN106011496B - 一种双区熔池熔炼炉及其铅锡共炼冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双区熔池熔炼炉及其铅锡共炼冶炼方法，所述的熔炼炉包括炉体和熔池，所述的炉体下部设置熔池，所述的炉体上部设置烟罩和进料口，所述的熔池底部设置虹吸放料口，侧面设置放渣口，所述的炉体设置挡料板，所述的挡料板下方设置氧化风口，所述的熔池设置还原风口。所述的冶炼方法包括混料、双区熔池熔炼、脱杂、烟尘回用、炉渣电炉还原、烟化挥发工序，本发明具有燃烧充分，热效率高，金属回收率高，烟尘产生量小，具有易操作，经济适用，无组织排放少，资源综合利用，节能降耗等优点。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶炼行业的锡、铅冶炼技术领域，具体涉及一种在铅、锡冶炼过程中采用双区熔池熔炼炉直接炼铅锡的装置及其方法。
背景技术
目前，在有色金属冶炼行业中，锡和铅一般是分别冶炼，但锡矿中常会伴生铅，通过选矿也较难完全分离。锡冶炼一般是采用反射炉、鼓风炉、电炉、奥斯麦特炉等进行还原熔炼，然后通过真空炉、结晶机等方法去除所含的铅、砷等杂质。铅冶炼行业中，采用氧化熔炼，得到高铅渣后，再流入具有还原气氛的炉子，把氧化铅还原成金属铅。比如水口山法炼铅是使用氧气底吹熔炼一鼓风炉还原的方法。艾萨炉氧化熔炼，所产高铅渣再通过鼓风炉还原。QSL炼铅法是将含铅物料的氧化和高铅渣的还原在一个炉中进行，中间用隔墙隔开，但隔墙容易损坏，建设投资大，技术引进费用高。铅冶炼时，都很难在一个熔炼炉内连续进行，分两步熔炼时，氧化熔炼产生的潜热很多被水套带走，烟尘量大，还原熔炼反应速度慢，不彻底，炉渣含铅较高，导致了资源的浪费和生产环境恶化。虽然也有技术人员提出一步炼铅的技术工艺，但实质还是把铅的氧化和还原分开进行，需要间断操作，对操作控制的要求较高。铅、锡的冶炼工艺不同，分开冶炼时，不仅需要选矿时就分离铅和锡，提高采选成本，而且铅氧化发热的潜热无法有效利用、能耗较高、金属回收率低。针对上述问题，本发明人经过潜心研究，借鉴富氧侧吹炉熔炼工艺，研制开发了一种双区熔池熔炼炉及其铅锡共炼冶炼方法，试验证明，应用效果良好。
发明内容
本发明的第一目的是在于提供一种结构简单，工作稳定可靠的双区熔池熔炼炉；本发明的第二目的在于提供一种基于双区熔池熔炼炉利用含铅、锡物料冶炼铅锡的方法。
本发明的第一目的是这样实现的，包括炉体和熔池，所述的炉体下部设置熔池，所述的炉体上部设置烟罩和进料口，所述的熔池底部设置虹吸放料口，侧面设置放渣口，所述的炉体设置挡料板，所述的挡料板下方设置氧化风口，所述的熔池设置还原风口，所述氧化风口(8)位于所述还原风口(9)的上方。
本发明的第二目的是这样实现的，包括混料、双区熔池熔炼、炉渣电炉还原、烟化挥发工序，具体包括：
A、混料：采用含Pb10～40％，Sn10～30％的物料进行熔炼，按炉渣硅酸度为0.95～1.1确定配料比例，根据物料中Fe、Si、Ca、Mg的含量，将石灰石、石英石配入物料中，混合均匀并制成粒状或块状，风干后送入双区熔池熔炼炉；
B、双区熔池熔炼：混合好的物料送入双区熔池熔炼炉，在炉体的氧化风口中送入O2浓度为24～40％的富氧空气，风口压力为0.03～0.15Mpa，由于挡料板的阻挡，物料在氧化区内停留时间长，氧化过程充分完全，物料熔化并形成金属氧化物，逐渐落入熔池内，在熔池设置的还原风口中通入煤气和/或粉煤，风口压力为0.02～0.13Mpa，熔炼温度为1130～1280℃，在熔池区形成还原气氛，金属氧化物被还原成金属态，未利用的煤气和/或粉煤上升进入氧化区燃烧，液态金属通过虹吸放料口间断放出，炉渣通过放渣口放出；
C、炉渣电炉还原：放渣口流出的炉渣流入还原电炉中，加入还原剂，控制电压90～120V，电流3500～5000A，熔炼温度为1300～1450℃，进一步还原熔炼渣中含有的锡和铅。
D、烟化挥发：电炉还原熔炼后产生的贫炉渣，铅、锡含量都小于3％，使用烟化炉进行挥发熔炼，加入硫化剂，使炉渣中的Pb、Sn等金属以硫化物的形态挥发进入烟化炉烟气中，在烟道内被氧化，变成氧化物被收尘器回收，烟化炉流出的炉渣水淬后运至渣场堆放。
本发明双区熔池熔炼炉为分区结构，通过不同风口分别鼓入富氧空气和还原煤气和/或粉煤，纵向把熔炼炉分为氧化区和还原区，氧化区设置挡料板，改变物料下落方式，延缓下落速度，富氧空气提高了氧化区的温度，加快反应速度。下方的熔池还原区中通入煤气和/或粉煤，形成强还原气氛，未利用的气体上升入氧化区燃烧，提供热量，而氧化区未燃尽的焦炭落入熔池，补充还原剂，较合理的利用入炉气体，而耐火材料和/或耐高温金属材料制备的多层挡料板合理分布物料的重量，提高使用寿命。使用本发明进行铅锡合金的熔炼，强化熔炼过程和炉渣澄清过程，能够充分利用铅、锡伴生矿和含铅、锡的混杂物料，在一个炉内同时冶炼两种金属，冶炼时铅、锡互为捕捉剂，提高金属回收率，炉渣品位低，大幅度提高热效率，节能降耗效果显著。本发明具有燃烧充分，金属回收率高，易操作，经济适用，无组织排放少，资源综合利用，节能降耗等优点，该熔炼炉可降低焦耗，提高炉床处理量，提高产品质量，降低电耗、水耗。
附图说明
图1为本发明的炉体结构正面示意图；
图2为本发明的炉体结构侧面示意图；
图3为本发明工艺流程框图；
图中：1-炉体，2-熔池，3-烟罩，4-进料口，5-虹吸放料口，6-放渣口，7-挡料板，8-氧化风口，9-还原风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如图1，图2所示，本发明包括炉体和熔池，所述的炉体下部设置熔池，所述的炉体上部设置烟罩和进料口，所述的熔池底部设置虹吸放料口，侧面设置放渣口，所述的炉体设置挡料板，所述的挡料板下方设置氧化风口，所述的熔池设置还原风口。通过风口设置把熔炼炉纵向分为氧化区和还原区，挡料板改变了物料下落的方式，延缓下落速度，增加物料的氧化时间。
所述的挡料板一端固定在炉体内壁上，另一端伸向炉体内侧并向下倾斜，与水平面的夹角不大于30°。从进料口投入的物料逐渐向下滑落，增加了物料停留时间。
所述的挡料板为筛网结构。小颗粒物料和熔化的液态物料可快速通过挡料板，减少挡料板的负重。
所述的挡料板采用耐火材料和/或耐高温金属材料制备。可在高温下承受物料的重量。
所述的挡料板为1～5层，交错排布。大颗粒物料可沿长边方向逐层下落。
如图3所示，本发明基于双区熔池熔炼炉利用含铅、锡物料铅锡共炼的方法。具体包括：
A、混料：采用含Pb10～40％，Sn10～30％的物料进行熔炼，按炉渣硅酸度为0.95～1.1确定配料比例，根据物料中Fe、Si、Ca、Mg的含量，将石灰石、石英石配入物料中，混合均匀并制成粒状或块状，风干后送入双区熔池熔炼炉；
B、双区熔池熔炼：混合好的物料送入双区熔池熔炼炉，在炉体的氧化风口中送入O2浓度为24～40％的富氧空气，风口压力为0.03～0.15Mpa，由于挡料板的阻挡，物料在氧化区内停留时间长，氧化过程充分完全，物料熔化并形成金属氧化物，逐渐落入熔池内，在熔池设置的还原风口中通入煤气和/或粉煤，风口压力为0.02～0.13Mpa，熔炼温度为1130～1280℃，在熔池区形成还原气氛，金属氧化物被还原成金属态，未利用的煤气和/或粉煤上升进入氧化区燃烧，液态金属通过虹吸放料口间断放出，炉渣通过放渣口放出；
C、炉渣电炉还原：放渣口流出的炉渣流入还原电炉中，加入还原剂，控制电压90～120V，电流3500～5000A，熔炼温度为1300～1450℃，进一步还原熔炼渣中含有的锡和铅。
D、烟化挥发：电炉还原熔炼后产生的贫炉渣，铅、锡含量都小于3％，使用烟化炉进行挥发熔炼，加入硫化剂，使炉渣中的Pb、Sn等金属以硫化物的形态挥发进入烟化炉烟气中，在烟道内被氧化，变成氧化物被收尘器回收，烟化炉流出的炉渣水淬后运至渣场堆放。
所述的A工序，物料中Pb和Sn的含量比为Pb∶Sn＝1∶1.3～2.5。铅、锡互为捕捉剂，铅、锡互熔，能提高金属回收率。
所述的B工序，控制还原风口的风压0.03～0.06MPa，风量7200～8400Nm3/h。保持较平稳的吹炼过程，利用金属和炉渣的沉淀分离。
所述的B工序，从熔池还原风口中通入煤气中，一氧化碳的体积含量为30～50％，风口压力为0.04Mpa。使用煤气进行还原熔炼，提高熔炼强度，降低熔炼时间。
所述的B工序，氧化分口和/或还原风口中通入的气体利用回收的热量进行预热，预热后温度为100～150℃。充分利用产生的热量，保持炉内温度平稳，提高处理效率。
本发明较合理的利用入炉气体，而耐火材料和/或耐高温金属材料制备的多层挡料板合理分布物料的重量，提高使用寿命。本发明进行铅锡合金的熔炼，强化熔炼过程和炉渣澄清过程，能够充分利用铅、锡伴生矿和含铅、锡的混杂物料，在一个炉内同时冶炼两种金属，炉渣品位低，大幅度提高热效率，节能降耗效果显著。本发明具有燃烧充分，回收率高，易操作，经济适用，无组织排放少，资源综合利用，节能降耗等优点，该熔炼炉可降低焦耗，提高炉床处理量，提高产品质量，降低电耗、水耗。
实施例1：将含Pb10％，Sn10％的物料与石英石、石灰石混合，按照炉渣硅酸度为0.95进行配料，混合均匀后制成粒状，从上方投入双区熔池熔炼炉内，在炉体上方的氧化风口鼓入含氧气24％的空气，风口压力控制在0.03Mpa，物料逐渐熔化下落，在还原风口中通入粉煤，还原风口压力为0.05Mpa，保持熔炼温度为1130℃，熔炼30分钟后，打开虹吸放料口放出铅锡金属，然后打开放渣口使炉渣流入还原电炉中，在电炉中加入无烟煤作为还原剂，控制电压为90V，电流为3500A，温度为1300℃，熔炼6小时后，炉渣中铅、锡的含量降低至2.9％，分别放出得到的铅锡合金和电炉炉渣，电炉炉渣流入烟化炉进行硫化挥发，加入硫精矿作为硫化剂，剩余的铅、锡以硫化物形态挥发至烟气中，通过收尘器回收，烟化炉渣水淬后运至渣场堆放。燃料热利用率≥70％，铅直收率≥85％，锡直收率≥65％，.烟尘率≤12％，弃渣锡品位≤0.2％，铅金属平衡≥98％，锡金属平衡≥98％。
实施例2：将含Pb40％，Sn30％的物料与石英石、石灰石混合，按照炉渣硅酸度为1进行配料，混合均匀后制成粒状，从上方投入双区熔池熔炼炉内，在炉体上方的氧化风口鼓入含氧气40％的空气，风口压力控制在0.15Mpa，物料逐渐熔化下落，在还原风口中通入粉煤，还原风口压力为0.13Mpa，保持熔炼温度为1280℃，熔炼20分钟后，打开虹吸放料口放出铅锡金属，然后打开放渣口使炉渣流入还原电炉中，在电炉中加入焦炭作为还原剂，控制电压为120V，电流为5000A，温度为1450℃，熔炼3小时后，炉渣中铅、锡的含量降低至2.5％，分别放出得到的铅锡合金和电炉炉渣，电炉炉渣流入烟化炉进行硫化挥发，加入硫精矿作为硫化剂，剩余的铅、锡以硫化物形态挥发至烟气中，通过收尘器回收，烟化炉渣水淬后运至渣场堆放。燃料热利用率≥75％，铅直收率≥86％，锡直收率≥68％，.烟尘率≤11％，弃渣锡品位≤0.2％，铅金属平衡≥98％，锡金属平衡≥98％。
实施例3：将含Pb10％，Sn25％的物料与石英石、石灰石混合，按照炉渣硅酸度为1.1进行配料，混合均匀后制成粒状，从上方投入双区熔池熔炼炉内，在炉体上方的氧化风口鼓入含氧气30％的空气，风口压力控制在0.1Mpa，物料逐渐熔化下落，在还原风口中通入粉煤，还原风口压力为0.09Mpa，保持熔炼温度为1180℃，熔炼50分钟后，打开虹吸放料口放出铅锡金属，然后打开放渣口使炉渣流入还原电炉中，在电炉中加入焦炭作为还原剂，控制电压为110V，电流为4000A，温度为1350℃，熔炼4小时后，炉渣中铅、锡的含量降低至2.4％，分别放出得到的铅锡合金和电炉炉渣，电炉炉渣流入烟化炉进行硫化挥发，加入硫精矿作为硫化剂，剩余的铅、锡以硫化物形态挥发至烟气中，通过收尘器回收，烟化炉渣水淬后运至渣场堆放。燃料热利用率≥75％，铅直收率≥86％，锡直收率≥68％，.烟尘率≤11％，弃渣锡品位≤0.2％，铅金属平衡≥98％，锡金属平衡≥98％。
实施例4：将含Pb20％，Sn30％的物料与石英石、石灰石混合，按照炉渣硅酸度为1进行配料，混合均匀后制成粒状，从上方投入双区熔池熔炼炉内，在炉体上方的氧化风口鼓入含氧气30％的空气，风口压力控制在0.05Mpa，物料逐渐熔化下落，在还原风口中通入粉煤，还原风口压力为0.09Mpa，保持熔炼温度为1190℃，熔炼60分钟后，打开虹吸放料口放出铅锡金属，然后打开放渣口使炉渣流入还原电炉中，在电炉中加入无烟煤作为还原剂，控制电压为100V，电流为4500A，温度为1350℃，熔炼7小时后，炉渣中铅、锡的含量降低至2.5％，分别放出得到的铅锡合金和电炉炉渣，电炉炉渣流入烟化炉进行硫化挥发，加入硫精矿作为硫化剂，剩余的铅、锡以硫化物形态挥发至烟气中，通过收尘器回收，烟化炉渣水淬后运至渣场堆放。燃料热利用率≥75％，铅直收率≥86％，锡直收率≥68％，.烟尘率≤11％，弃渣锡品位≤0.2％，铅金属平衡≥98％，锡金属平衡≥98％。
实施例5：将含Pb20％，Sn30％的物料与石英石、石灰石混合，按照炉渣硅酸度为1进行配料，混合均匀后制成粒状，从上方投入双区熔池熔炼炉内，在炉体上方的氧化风口鼓入含氧气30％的空气，风口压力控制在0.05Mpa，物料逐渐熔化下落，在还原风口中通入粉煤，还原风口压力为0.02Mpa，保持熔炼温度为1190℃，熔炼120分钟后，打开虹吸放料口放出铅锡金属，然后打开放渣口使炉渣流入还原电炉中，在电炉中加入无烟煤作为还原剂，控制电压为100V，电流为3500A，温度为1350℃，熔炼8小时后，炉渣中铅、锡的含量降低至2.5％，分别放出得到的铅锡合金和电炉炉渣，电炉炉渣流入烟化炉进行硫化挥发，加入硫精矿作为硫化剂，剩余的铅、锡以硫化物形态挥发至烟气中，通过收尘器回收，烟化炉渣水淬后运至渣场堆放。燃料热利用率≥75％，铅直收率≥86％，锡直收率≥68％，.烟尘率≤11％，弃渣锡品位≤0.2％，铅金属平衡≥98％，锡金属平衡≥98％。
Claims (10)
1.一种双区熔池熔炼炉，包括炉体(1)和熔池(2)，所述的炉体(1)下部设置熔池(2)，所述的炉体(1)上部设置烟罩(3)和进料口(4)，所述的熔池(2)底部设置虹吸放料口(5)，侧面设置放渣口(6)，其特征是：所述的炉体(1)设置挡料板(7)，所述的挡料板(7)下方设置氧化风口(8)，所述的熔池(2)设置还原风口(9)，所述氧化风口(8)位于所述还原风口(9)的上方。
2.根据权利要求1所述的双区熔池熔炼炉，其特征是：所述的挡料板(7)一端固定在炉体内壁上，另一端伸向炉体内侧并向下倾斜，与水平面的夹角不大于30°。
3.根据权利要求1所述的双区熔池熔炼炉，其特征是：所述的挡料板(7)为筛网结构。
4.根据权利要求1所述的双区熔池熔炼炉，其特征是：所述的挡料板(7)采用耐火材料和/或耐高温金属材料制备。
5.根据权利要求1～4所述的双区熔池熔炼炉，其特征是：所述的挡料板(7)为1～5层，交错排布。
6.一种基于权利要求1所述的双区熔池熔炼炉冶炼铅锡的方法，其特征是：具体包括：
A、混料：采用含Pb10～40％，Sn10～30％的物料进行熔炼，按炉渣硅酸度为0.95～1.1确定配料比例，根据物料中Fe、Si、Ca、Mg的含量，将石灰石、石英石配入物料中，混合均匀并制成粒状或块状，风干后送入双区熔池熔炼炉；
B、双区熔池熔炼：混合好的物料送入双区熔池熔炼炉，在炉体的氧化风口(8)中送入O2浓度为24～40％的富氧空气，风口压力为0.03～0.15Mpa，由于挡料板的阻挡，物料在氧化区内停留时间长，氧化过程充分完全，物料熔化并形成金属氧化物，逐渐落入熔池(2)内，在熔池(2)设置的还原风口(9)中通入煤气和/或粉煤，风口压力为0.02～0.13Mpa，熔炼温度为1130～1280℃，在熔池区形成还原气氛，金属氧化物被还原成金属态，未利用的煤气和/或粉煤上升进入氧化区燃烧，液态金属通过虹吸放料口(5)间断放出，炉渣通过放渣口(6)放出；
C、炉渣电炉还原：放渣口(6)流出的炉渣流入还原电炉中，加入还原剂，控制电压90～120V，电流3500～5000A，熔炼温度为1300～1450℃，进一步还原熔炼渣中含有的锡和铅；
D、烟化挥发：电炉还原熔炼后产生的贫炉渣，铅、锡含量都小于3％，使用烟化炉进行挥发熔炼，加入硫化剂，使炉渣中的金属Pb、Sn以硫化物的形态挥发进入烟化炉烟气中，在烟道内被氧化，变成氧化物被收尘器回收，烟化炉流出的炉渣水淬后运至渣场堆放。
7.根据权利要求6所述的双区熔池熔炼炉冶炼铅锡的方法，其特征是：所述的A工序，物料中Pb和Sn的含量比为Pb∶Sn＝1∶1.3～2.5。
8.根据权利要求6所述的双区熔池熔炼炉冶炼铅锡的方法，其特征是：所述的B工序，控制还原风口的风压0.03～0.06MPa，风量7200～8400Nm3/h。
9.根据权利要求6所述的双区熔池熔炼炉冶炼铅锡的方法，其特征是：所述的B工序，从熔池还原风口(9)中通入煤气中，一氧化碳的体积含量为30～50％，风口压力为0.04Mpa。
10.根据权利要求6所述的双区熔池熔炼炉冶炼铅锡的方法，其特征是：所述的B工序，氧化风口(8)和/或还原风口(9)中通入的气体利用回收的热量进行预热，预热后温度为100～150℃。
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