CN106244823A - 一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程 - Google Patents

一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，属于铅冶炼领域，其步骤包括混合粒料的制备和还原炉冶炼，简化了工艺流程，实现了冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃三种含铅废料的二次利用，节约了铅资源和原材料成本。

Description

一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程
技术领域
本发明属于铅冶炼领域，具体涉及一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程。
背景技术
铅冶炼及电解过程、铅蓄电池生产等过程中产生的含铅废物被列入《国家危险废物名录》，属于危险废物，如不进行适当处理，将会对人类健康和环境造成较大的危害。但同时这些废物也是重要的可再生铅的二次原料，因此如何将其进行安全的处理处置和综合利用也成为一个急需解决的问题。目前，铅的生产原料主要是含铅大于50%的方铅矿，随着矿产资源的不断消耗减少，低品位多金属矿石以及含铅废物的综合回收利用和资源化得到了广泛的关注，回收再生铅已成为实现铅工业可持续发展战略的不可缺少的重要组成部分。
目前，我国的含铅废旧物料回收不规范，含铅废旧物料的冶炼技术参差不齐。比较传统的含铅废料火法回收技术主要采用反射炉冶炼工艺、鼓风炉冶炼工艺等，此类工艺环保效果比较差，如反射炉工艺回收率低，炉渣含铅高、含碱高，收尘效果不好，会造成空气、土壤、河流以及地下水的污染；鼓风炉工艺回收率较高，但是能耗高，由于大量使用焦炭进行冶炼，二氧化碳排放量比较大，不利于节能降耗。底吹氧化—电热熔融还原铅冶炼工艺是目前国内先进铅冶炼技术，是通过硫化铅精矿中的硫在强氧化气氛中反应放热从而实现底吹炉自热熔炼。但是存在流程长的缺点，且铅精矿需在两台炉内完成氧化和还原反应时，要保证两台炉均正常运行，一旦某一台出现问题，生产就不能连续。由于含铅废料不含硫或少量的硫不是以硫化物形式存在，在冶炼过程中不能提供热能或会消耗热能，必须混入含硫高的铅精矿搭配含铅废料才能满足炉底的热能平衡，因此在含铅废料回收利用时更要考虑减少流程、节约能源问题。
公布号为CN103451444A的中国专利公开了一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺，该发明只是单一回收了废铅蓄电池中的铅膏，并且得到的粗铅需要进行精炼，不能完全实现含铅废料的有效利用。
发明内容
本发明目的是提供一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，具有流程短、能耗低、成本低、能够连续操作等优点。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，包括以下步骤：
a：将含铅废料、铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机混合均匀成混合粒料；
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口加入，还原炉底部设置有喷枪，所述的喷枪中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对混合粒料进行加热，并对混合粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，产出铅液、还原渣和烟气；
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口排出，将铅液从放铅口排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后冷却得到铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口排出。。
进一步地，所述的步骤a中的含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，所述的含铅玻璃为粒度在2~5mm之间的含铅玻璃。
进一步地，所述的步骤a中的混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为50～75%，Fe为8~12%，SiO2为4~8%，CaO为2~3%，其他为杂质，所有组分重量百分数之和为100%，混合粒料粒度不大于200目。
进一步地，所述的步骤a中铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉粒度为5~10mm，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5。
进一步地，所述的步骤b的还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，氧气耗量为100~300Nm3/吨混合粒料，供气压力为1.0~1.5MPa，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度为不小于500mm。
进一步地，所述的步骤b中的加料口有二个，所述的步骤b中的喷枪有3~5只，喷枪在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪与还原炉纵向中轴线的夹角为30°。
一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其有益效果为：
1．本发明采用的工艺流程，实现了冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃三种含铅废料的二次利用，节约了铅资源和原材料成本；
2．本发明采用的工艺是含铅废料在还原炉里发生还原反应进行熔炼，相比两炉工艺，省略了氧化炉内的氧化熔炼过程，简化了工艺流程；减少了设备投资和原材料的成本投入。
3.本发明采用的工艺得到的铅锭中含Pb为93~96%。
附图说明
图1为本发明一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程的还原炉示意图。
图2为本发明一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程的喷枪与还原炉纵向中轴线夹角为30°的位置示意图。
图3为本发明一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程的喷枪在还原炉底部的位置示意图。
图4为本发明一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程的工艺流程示意图。
附图中标记：1为加料口，2为烟道口，3为放铅口，4为喷枪，5为排渣口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明：
如图1~图4所示，一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，包括以下步骤：
a：含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，将含铅玻璃放入球磨机内破碎至粒度为2~5mm，将含铅废料与粒度为5~10mm的铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5，混合均匀成粒度不大于200目的混合粒料，混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为50～75%，Fe为8~12%，SiO2为4~8%，CaO为2~3%，其他为杂质，所有组分重量百分数之和为100%，混合粒料粒度不大于200目。
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口1加入，所述的加料口1有二个，其中一个加料口1备用，还原炉底部设置有3~5只喷枪4，所述的喷枪4在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪4与还原炉纵向中轴线的夹角为30°，喷枪4中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，氧气耗量为100~300Nm3/吨混合粒料，供气压力为1.0~1.5MPa，还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度不小于500mm；
熔池中主要发生以下反应：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbO·SiO2+2FeO+CO=Pb+2FeO·SiO2+CO2
PbO·SiO2+CaO+CO=Pb+CaO·SiO2+CO2
2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口5排出，将铅液从放铅口3排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后得到含铅量为93%的铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口2排出。
排渣采用间断排放作业模式，当渣液面高于1100mm，打开排渣口5；当渣液面低于900mm时，关闭排渣口5，并进入下一作业周期，每个作业周期为2~4h。放铅采用连续排放作业模式，将铅模均匀地抹上一层黄泥，用氧气烧开放铅口3，把铅放进铅包，从铅包出来的铅进入铅模，铅满后及时转动铸铅机，不可让铅溢出，同时要在铅凝固之前安上铅鼻，待铅锭冷却后，再吊出铅锭。
实施例1
如图1~如图4所示，一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，包括以下步骤：
a：含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，将含铅玻璃放入球磨机内破碎至粒度为2~5mm，将含铅废料与粒度为5mm的铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5，混合均匀成粒度不大于200目的混合粒料，混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为50%，Fe为8%，SiO2为4%，CaO为2%，杂质为36%，混合粒料粒度不大于200目。
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口1加入，所述的加料口1有二个，其中一个加料口1备用，还原炉底部设置有3只喷枪4，所述的喷枪4在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪4与还原炉纵向中轴线的夹角为30°，喷枪4中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，每吨混合物料的氧气耗量为100 Nm3，供气压力为1.0~1.5MPa，还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度不小于500mm；
熔池中主要发生以下反应：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbO·SiO2+2FeO+CO=Pb+2FeO·SiO2+CO2
PbO·SiO2+CaO+CO=Pb+CaO·SiO2+CO2
2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口5排出，将铅液从放铅口3排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后得到含铅量为93~95%的铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口2排出。
排渣采用间断排放作业模式，当渣液面高于1100mm，打开排渣口5；当渣液面低于900mm时，关闭排渣口5，并进入下一作业周期，每个作业周期为2~4h。放铅采用连续排放作业模式，将铅模均匀地抹上一层黄泥，用氧气烧开放铅口3，把铅放进铅包，从铅包出来的铅进入铅模，铅满后及时转动铸铅机，不可让铅溢出，同时要在铅凝固之前安上铅鼻，待铅锭冷却后，再吊出铅锭。
实施例2
如图1~如图4所示，一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，包括以下步骤：
a：含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，将含铅玻璃放入球磨机内破碎至粒度为2~5mm，将含铅废料与粒度为10mm的铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5，混合均匀成粒度不大于200目的混合粒料，混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为75%，Fe为12%，SiO2为8%，CaO为3%，杂质为2%，混合粒料粒度不大于200目。
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口1加入，所述的加料口1有二个，其中一个加料口1备用，还原炉底部设置有5只喷枪4，所述的喷枪4在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪4与还原炉纵向中轴线的夹角为30°，喷枪4中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，每吨混合物料的氧气耗量为300 Nm3，供气压力为1.0~1.5MPa，还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度不小于500mm；
熔池中主要发生以下反应：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbO·SiO2+2FeO+CO=Pb+2FeO·SiO2+CO2
PbO·SiO2+CaO+CO=Pb+CaO·SiO2+CO2
2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口5排出，将铅液从放铅口3排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后得到含铅量为94~96%的铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口2排出。
排渣采用间断排放作业模式，当渣液面高于1100mm，打开排渣口5；当渣液面低于900mm时，关闭排渣口5，并进入下一作业周期，每个作业周期为2~4h。放铅采用连续排放作业模式，将铅模均匀地抹上一层黄泥，用氧气烧开放铅口3，把铅放进铅包，从铅包出来的铅进入铅模，铅满后及时转动铸铅机，不可让铅溢出，同时要在铅凝固之前安上铅鼻，待铅锭冷却后，再吊出铅锭。
实施例3
如图1~如图4所示，一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，包括以下步骤：
a：含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，将含铅玻璃放入球磨机内破碎至粒度为2~5mm，将含铅废料与粒度为8mm的铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5，混合均匀成粒度不大于200目的混合粒料，混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为65%，Fe为10%，SiO2为6%，CaO为2.5%，杂质为16.5%，混合粒料粒度不大于200目。
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口1加入，所述的加料口1有二个，其中一个加料口1备用，还原炉底部设置有4只喷枪4，所述的喷枪4在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪4与还原炉纵向中轴线的夹角为30°，喷枪4中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对粒料进行加热，并对粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，每吨混合物料的氧气耗量为180 Nm3，供气压力为1.0~1.5MPa，还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度不小于500mm；
熔池中主要发生以下反应：
PbSO4+C=PbO+SO2+CO
2PbSO4+C=2PbO+2SO2+CO2
PbSO4+2C=Pb+SO2+2CO
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbO·SiO2+2FeO+CO=Pb+2FeO·SiO2+CO2
PbO·SiO2+CaO+CO=Pb+CaO·SiO2+CO2
2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口5排出，将铅液从放铅口3排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后得到含铅量为93~94%的铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口2排出。
排渣采用间断排放作业模式，当渣液面高于1100mm，打开排渣口5；当渣液面低于900mm时，关闭排渣口5，并进入下一作业周期，每个作业周期为2~4h。放铅采用连续排放作业模式，将铅模均匀地抹上一层黄泥，用氧气烧开放铅口3，把铅放进铅包，从铅包出来的铅进入铅模，铅满后及时转动铸铅机，不可让铅溢出，同时要在铅凝固之前安上铅鼻，待铅锭冷却后，再吊出铅锭。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，故凡在本发明的构造、特征及原理所做的等效变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，包括以下步骤：
a：将含铅废料、铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉组成的混合物倒入混料机混合均匀成混合粒料；
b：将步骤a的混合粒料由输送带从还原炉顶部设置的加料口（1）加入，还原炉底部设置有喷枪（4），所述的喷枪（4）中喷入的氧气和煤粉反应产生的热量对混合粒料进行加热，并对混合粒料进行搅拌，含铅废料在还原炉内发生还原反应，产出铅液、还原渣和烟气；
c：煤粉对还原渣进行深度还原后，将还原渣从排渣口（5）排出，将铅液从放铅口（3）排出，还原渣中的有价金属含量低，作为弃渣；铅液排出后冷却得到铅锭；烟气经还原炉炉顶烟道口（2）排出。
2.根据权利要求1所述的一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，所述的步骤a中的含铅废料是指有色金属冶金烟尘、黑色金属冶金烟尘、铅蓄电池的铅膏和含铅玻璃组成的废旧物料，所述的含铅玻璃为粒度在2~5mm之间的含铅玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，所述的步骤a中的混合粒料的组分按重量百分数计：Pb为50～75%，Fe为8~12%，SiO2为4~8%，CaO为2~3%，其他为杂质，所有组分重量百分数之和为100%，混合粒料粒度不大于200目。
4.根据权利要求1所述的一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，所述的步骤a中铁矿石、石灰石、铁屑和煤粉粒度为5~10mm，铁矿石、石灰石的加入量满足铁硅钙造渣比例要求，所述的铁硅钙造渣比例要求按重量比计：FeO：SiO2：CaO=1.5：1：0.5。
5.根据权利要求1所述的一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，所述的步骤b的还原炉的熔池温度为1150℃~1250℃，氧气耗量为100~300Nm3/吨混合粒料，供气压力为1.0~1.5MPa，渣液面高度为1100~1200mm，其中铅层厚度为300~600mm，铅坝高度为不小于500mm。
6.根据权利要求1所述的一种利用回收废旧物料炼铅的工艺过程，其特征在于，所述的步骤b中的加料口（1）有二个，所述的步骤b中的喷枪（4）有3~5只，喷枪（4）在还原炉炉底呈直线排布或者喷枪（4）与还原炉纵向中轴线的夹角为30°。
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