CN107475529B - 废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统及方法，所述系统包括圆柱形熔池，圆柱形熔池由圆柱形分隔板分隔成粗熔炼池和预精炼熔池，圆柱形分隔板的下部设有通孔，粗熔炼池和预精炼熔池的底部设有喷气嘴，预精炼熔池侧部由上至下设有铅渣出口和铅液出口，预精炼熔池顶部设有烟道，烟道内部设有干燥焙烧反应塔，干燥焙烧反应塔顶部设有第一投料口，预精炼熔池顶部设有第二投料口，干燥焙烧反应塔与粗熔炼池通过过滤挡板相连，粗熔炼池与烟道通过若干个第一烟道口相连，预精炼熔池与烟道通过若干个第二烟道口相连。本发明设计的废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼系统，具有物料运转流程简单、热能利用高的优点。

Description

废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统及方法
技术领域
本发明属于再生铅技术领域，具体涉及废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统及方法。
背景技术
现有火法炼铅技术以铅矿为原料，采用各种先进的炉窑进行铅还原熔炼。而采用废铅蓄电池脱硫铅膏为原料的还原熔炼一般根据铅含量及品位调整熔炼药剂组成及炼铅工艺参数，但炼铅设备未做相应改进。特别地，对于脱硫后主要成分为碳酸铅的铅膏原料熔炼，一般采用直接熔炼或者分段熔炼工艺。直接还原熔炼的工艺，碳酸铅物料熔炼过程中先发生的分解反应是吸热反应，分解产生的二氧化碳也会带走热量，会影响熔融液局部温度，不利还原反应高效进行；采用先焙烧使物料转化为PbO后熔炼的分段式工艺，工序增加，不利于热能高效利用。
发明内容
本发明针对废铅蓄电池脱硫后主要成分为碳酸铅化合物的铅膏熔炼，设计废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，具有物料运转流程简单、热能利用高的优点。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，所述系统包括圆柱形熔池，所述圆柱形熔池由圆柱形分隔板分隔成粗熔炼池和预精炼熔池，所述圆柱形分隔板的下部设有若干个通孔，所述粗熔炼池和预精炼熔池的底部设有若干喷气嘴，所述预精炼熔池侧部由上至下设有铅渣出口和铅液出口，所述预精炼熔池顶部设有烟道，所述烟道内部设有干燥焙烧反应塔，所述干燥焙烧反应塔顶部设有第一投料口，所述预精炼熔池顶部设有第二投料口，所述干燥焙烧反应塔与粗熔炼池通过过滤挡板相连，所述粗熔炼池与烟道通过若干个第一烟道口相连，所述预精炼熔池与烟道通过若干个第二烟道口相连。
废铅蓄电池脱硫转化后主要成分为PbCO3的铅膏，在340℃的环境下 PbCO3分解成的PbO，在700℃时大部分PbO被C、CO等还原成金属铅。所述干燥焙烧反应塔分为上端干燥预热段和下端焙烧段，干燥预热段由预精炼熔池烟道余热供热；焙烧段直接与粗炼熔池相连供热。脱硫铅膏、炉料和还原剂由第一投料口投料，经过干燥预热段充分干燥，并进行物料预热；再经过焙烧段使铅膏中PbCO3分解成的PbO。铅膏、炉料、还原剂经反应塔进入粗炼熔池，PbO 落入熔池表面时将通过漂浮在熔池上的炭层，从而使氧化铅还原成金属铅；粗炼熔池底部的喷气嘴，喷入富氧空气(或纯氧)和天然气(或其他可燃气体)剧烈燃烧，产生大量的热，满足氧化铅与还原炭的反应。同时，生成的高温烟气搅动熔体，使氧化铅和还原炭充分接触，完成快速的传热传质并进行激烈的物理化学反应过程，提高反应速度。粗炼熔池还原生成的铅液，通过通孔流入预精炼熔池进一步进行还原熔炼，同时由第二投料口加入除杂剂进行脱杂预精炼，预精炼铅液可经铅液出口进入下段精炼铸锭或保锑熔炼后配入合金直接制造蓄电池板栅，铅渣可通过铅渣出口排放。
作为优选，所述干燥焙烧反应塔内部设有若干斜板，有助于增加接触时间，促使干燥过程和分解反应彻底。
作为优选，所述斜板与水平方向夹角为30-45°。
作为优选，所述圆柱形分隔板的上端伸入烟道中，将烟道分成两个腔体，粗熔炼池的温度较高，产生的烟气大部分集中在干燥焙烧反应塔的下端焙烧段，预精炼熔池的温度略低，产生的烟气大部分集中在干燥预热段，使得热量得以充分利用。
作为优选，所述粗熔炼池的容积为预精炼熔池容积的1-3倍，既保证粗熔池对预精炼熔池的热量辐射与传递，又使预精炼过程快速进行，预精炼池底部的喷气嘴在放液排渣等过程中出现供热不足时进行加热，保证整体熔炼和出铅速度。
本发明同时提供了废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的方法，向粗熔炼池和预精炼熔池中加入硅酸盐类造渣剂和焦炭，通过喷气嘴喷入混合燃料，使二者内部温度升高至700～800℃，再从第一投料口投入脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠，脱硫铅膏经干燥焙烧反应塔分解成PbO，落入粗熔炼池中，并和焦炭发生还原反应，还原析出的铅滴进行聚集，同时CO2与C反应生成CO，促进PbO 还原反应强烈进行；当熔池温度持续上升至800～900℃，所有炉料完全熔解，铁屑与部分溶于造渣剂的PbO发生置换反应，游离出来的氧化铅则被焦炭及后续加入的无烟煤还原为金属铅，碳酸钠分解产物Na2O融入造渣剂造渣；粗熔炼池中的铅液经通孔流入预精炼熔池中，向预精炼熔池中投入除杂剂进行脱杂预精炼，预精炼铅液经铅液出口流出收集，铅渣可通过铅渣出口排放。
作为优选。所述脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠的质量比为100:2:5:2。
本发明的有益效果为：
(1)本发明根据废铅蓄电池脱硫铅膏熔炼过程物料转化反应及原理，从热能利用考虑，设计专用的焙烧及粗精熔炼一体的熔池，利用预精炼烟道热量对物料进行干燥预热，利用粗炼烟道热量对脱硫铅膏分解反应供能，使熔炼过程烟气余热得到充分利用。
(2)铅蓄电池废铅膏，经过脱硫过程后杂质较原生铅矿少很多，精炼处理过程简单。本发明针对高品位铅化合物，设计粗炼与预精炼一体熔池，充分利用粗炼过程潜热，使预精炼过程仅在放液排渣等过程中出现供热不足时进行加热。
(3)本发明预精炼产品可简化进一步精炼工艺，降低精炼能耗；亦可配入合金组分直接用于铅蓄电池板栅制造。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，图中，1、干燥焙烧反应塔，2、第一投料口， 3、烟道，4、过滤挡板，5、斜板，6、圆柱形分隔板，7、第一烟道口，8、第二烟道口，9、粗熔炼池，10、预精炼熔池，11、第二投料口，12、铅渣出口，13、铅液出口，14、通孔，15、喷气嘴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，所述系统包括圆柱形熔池，所述圆柱形熔池由圆柱形分隔板6分隔成粗熔炼池9和预精炼熔池10，所述圆柱形分隔板6的下部设有若干个通孔14，所述粗熔炼池9和预精炼熔池10的底部设有若干喷气嘴15，所述预精炼熔池10侧部由上至下设有铅渣出口12和铅液出口13，所述预精炼熔池10顶部设有烟道3，所述烟道3内部设有干燥焙烧反应塔1，所述干燥焙烧反应塔1顶部设有第一投料口2，所述干燥焙烧反应塔1内部设有若干斜板5，所述预精炼熔池10顶部设有第二投料口11，所述干燥焙烧反应塔1与粗熔炼池9通过过滤挡板4相连，所述粗熔炼池9与烟道3通过若干个第一烟道口7相连，所述预精炼熔池10与烟道3通过若干个第二烟道口8相连。
在本实施例中，所述圆柱形分隔板6的上端伸入烟道3中，所述粗熔炼池9 的容积为预精炼熔池10容积的1-3倍，所述斜板5与水平方向夹角为30°。
实施例2
废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的方法，其特征在于，向粗熔炼池9和预精炼熔池10中加入硅酸盐类造渣剂和焦炭，通过喷气嘴15喷入混合燃料，使二者内部温度升高至700～800℃，再从第一投料口2投入脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠，脱硫铅膏经干燥焙烧反应塔1分解成PbO，落入粗熔炼池9中，并和焦炭发生还原反应，还原析出的铅滴进行聚集，同时CO2与C反应生成CO，促进PbO还原反应强烈进行；当熔池温度持续上升至800～900℃，所有炉料完全熔解，铁屑与部分溶于硅酸的PbO发生置换反应，游离出来的氧化铅则被焦炭还原为金属铅，碳酸钠分解产物Na2O融入造渣剂造渣；粗熔炼池9中的铅液经通孔14流入预精炼熔池10中，向预精炼熔池10中投入保锑除杂剂进行脱杂预精炼，预精炼铅液经铅液出口13流出收集(成分见表1)，铅渣可通过铅渣出口12排放，所述脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠的质量比为100:2:5:2。由表 1预精炼产品分析可知，经上述脱硫铅膏一体焙烧熔炼系统及方法获得的预精炼铅Bi、Sb含量超过精铅产品标准(GB/T 469-2005)，可直接用作铅蓄电池板栅制造合金使用，若需获得精铅产品可调整除杂剂或进入精炼工序提纯。
表1预精炼铅产品的质量检测结果
以上仅列举了本发明的优选实施方案，本发明的保护范围并不限制于此，本领域技术人员在本发明权利要求范围内所作的任何改变均落入本发明保护范围内。

Claims (7)

1.废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，所述系统包括圆柱形熔池，所述圆柱形熔池由圆柱形分隔板(6)分隔成粗熔炼池(9)和预精炼熔池(10)，所述圆柱形分隔板(6)的下部设有若干个通孔(14)，所述粗熔炼池(9)和预精炼熔池(10)的底部设有若干喷气嘴(15)，所述预精炼熔池(10)侧部由上至下设有铅渣出口(12)和铅液出口(13)，所述预精炼熔池(10)顶部设有烟道(3)，所述烟道(3)内部设有干燥焙烧反应塔(1)，所述干燥焙烧反应塔(1)顶部设有第一投料口(2)，所述预精炼熔池(10)顶部设有第二投料口(11)，所述干燥焙烧反应塔(1)与粗熔炼池(9)通过过滤挡板(4)相连，所述粗熔炼池(9)与烟道(3)通过若干个第一烟道口(7)相连，所述预精炼熔池(10)与烟道(3)通过若干个第二烟道口(8)相连。
2.如权利要求1所述的废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，所述干燥焙烧反应塔(1)内部设有若干斜板(5)。
3.如权利要求2所述的废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，所述斜板(5)与水平方向夹角为30-45º。
4.如权利要求1所述的废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，所述圆柱形分隔板(6)的上端伸入烟道(3)中。
5.如权利要求1所述的废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，所述粗熔炼池(9)的容积为预精炼熔池(10)容积的1-3倍。
6.废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的方法，基于权利要求1-5任意一项所述废铅蓄电池脱硫铅膏一体焙烧熔炼的系统，其特征在于，向粗熔炼池(9)和预精炼熔池(10)中加入硅酸盐类造渣剂和焦炭，通过喷气嘴(15)喷入混合燃料，使二者内部温度升高至700～800℃，再从第一投料口(2)投入脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠，脱硫铅膏经干燥焙烧反应塔(1)分解成PbO，落入粗熔炼池(9)中，并和焦炭发生还原反应，还原析出的铅滴进行聚集，同时CO2与C反应生成CO，促进PbO还原反应强烈进行；当熔池温度持续上升至800～900℃，所有炉料完全熔解，铁屑与部分溶于硅酸的PbO发生置换反应，游离出来的氧化铅则被焦炭还原为金属铅，碳酸钠分解产物Na2O融入造渣剂造渣；粗熔炼池(9)中的铅液经通孔(14)流入预精炼熔池(10)中，向预精炼熔池(10)中投入除杂剂进行脱杂预精炼，预精炼铅液经铅液出口(13)流出收集，铅渣可通过铅渣出口(12)排放。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脱硫铅膏、铁屑、无烟煤和碳酸钠的质量比为100:2:5:2。
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