CN110699555B - 一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法 - Google Patents

一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法 Download PDF

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Abstract

一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，每个阶段调控需要对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，所排渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%。通过对侧吹炉炼渣参数的准确控制，来达到降低能源耗损，降低辅料用量的目的。本发明极大的提高了再生铅的直收率及供热能源的有效利用率，促使熔炼产线生产效率大幅度的提高，吨铅冶炼成本较短窑冶炼铅膏、烟道灰降低40%；使炉内产生的渣含铅量稳定的小于2%。避免了冶炼过程中频繁造渣，缩短了冶炼周期，降低了冶炼能耗，提高了经济效益。

Description

一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种侧吹熔池熔炼炉再生铅冶炼技术领域，特别适用于侧吹熔池熔炼炉少渣节能的冶炼方法。
背景技术
随着电动车、汽车、储能行业的高速发展，特别是近年来国内电动车使用量的迅猛增长，铅酸蓄电池的需求不断的增加。然而，铅酸蓄电池的使用寿命受极板腐蚀、电极极化等限定性因素的影响，新的电池在经历2~3年的使用后，其寿命就进入了报废期。目前，大型铅酸蓄电池回收厂多采用先进的破碎分选设备对废铅酸蓄电池进行破碎分选，得到废酸、塑料、铅屑、铅膏等物质。在这些物质中，铅膏、烟道灰为粉末状高含铅物料。传统鼓风炉、反射炉等冶炼设备在实际验证过程中已经被论证不适宜铅膏、烟道灰的冶炼。因此，在再生铅冶炼技术领域，采用合适的冶炼方法，特别是炼渣的冶炼方法，减少产出无害化固废量，避免对环境的污染，降低冶炼时的能耗，提高再生铅的直收率及冶炼效率，成为了本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，达熔炼期间少渣节能的目的，从而提高再生铅的直收率，促使熔炼产线生产效率的大幅度提高，降低了产铅的单位能耗，达到节能降耗目的。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，该方法将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，每个阶段调控需要对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，其中渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%，并最终进入排渣期排渣。具体操作步骤如下：
本发明所述的炉渣氧化期；熔炼期间侧吹炉从侧面鼓入天然气和富氧空气，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa；氧化期控制天然气流量在400~500m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在45%-65%范围内；炉渣氧化期从进料口持续进料，其中含铅物料的进料速度为18~25t/h，含铅水渣和粒煤的进料速度分别为0.4~2 t/h、0.7~1.5 t/h，炉渣氧化期持续2~5小时，炉渣温度控制在1150~1250℃；此阶段炉内保持氧化气氛，渣含铅保持在30~50%。
熔池熔炼过程中，因含铅物料的所固有的渣在熔池熔炼过程中无法进行铅与渣的分离，故而在熔炼过程中需要通过控制辅料的添加量，在熔池内部进行高温连续造渣。本发明所述的造渣期控制含铅物料的进料速度为18~25 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度分别控制在0.8~1.2 t/h、0.1~0.4 t/h、0.3~0.9 t/h，造渣期持续2~5小时，炉渣温度控制在1150~1250℃，鼓入的天然气、富氧控制和氧化期保持一致，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa；氧化期控制天然气流量在400~500m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在45%-65%范围内。渣期通过辅料中的铁、硅、钙元素添加，促使炉内渣层逐步形成合适的渣相。
本发明所述的弱还原期使炉内进入还原气氛，物料保持连续进料、持续添加造渣辅料的状态。控制炉内含铅物料的进料速度为18~25t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的进料速度分别为1~1.8 t/h、0.1~0.4 t/h、0.3~0.9 t/h，弱还原期持续5~10小时；控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，提高天然气的流量为450~550m3/h，控制富氧流量在1700-1900m3/h，富氧浓度相对于氧化造渣期降低5%；炉内因为增大的粒煤用量、大的燃气供热和低的氧气提供，使炉内保持弱的还原气氛，炉渣层温度控制在1150~1250℃。弱还原期通过气氛的控制，将炉内的含铅氧化物逐步还原为金属铅，进入底部铅液层，炉渣中的渣含铅量为10%~25%。
弱还原铅结束后，炉内渣含铅量逐步接近10%，渣液位处在放渣口上15cm-20cm，即进入强还原期。本发明保持炉内含铅物料的进料速度为18~25t/h，增大粒煤的连续进料速度控制在1.8~2.3 t/h，保持石灰石和黄铁矿烧渣的进料速度与弱还原期一致。强还原期增大天然气的消耗，降低炉渣的氧势，使炉内更多的煤生成一氧化碳，进一步促使炉内由弱还原状态转变为强还原状态，炉渣温度保持在1200-1250℃，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，控制天然气流量在450~550m3/h，控制富氧流量在1900-2200m3/h，富氧浓度保持在53%-60%范围内，通过强还原期冶炼参数的改变，持续运行2~5小时，强还原期结束炉渣中的渣含铅≤2%。
通过探渣棒抽取炉内的渣样，强还原期达到终点后，进入排渣期。本发明所述排渣期停止进料，降低炉内的天然气、富氧空气量，天然气范围控制在350m3/h~450m3/h，富氧空气流量控制1700~1850m3/h；排渣期大约持续0.5~1小时，排渣结束继续进行侧吹熔池熔炼的下一冶炼周期。
本发明冶炼方法适用于侧吹熔池熔炼炉对铅膏、烟道灰等含铅物料的冶炼。
本发明针对粉末状含铅物质的冶炼需求，侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术(SSC)专门用于处理铅膏、烟道灰等粉状含铅冷物料，利用浸没燃烧熔池熔炼直接燃烧向熔体补热的特点，本发明各阶段对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，所排渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%。通过对侧吹炉冶炼过程中炼渣参数的准确控制，来达到降低能源耗损，降低辅料用量的目的，进一步降低冶炼炉渣量。本发明极大的提高了侧吹熔池熔炼炉冶炼再生铅的直收率及供热能源的利用率，避免了频繁造渣，降低了能源的耗损，促使熔炼产线生产效率大幅度的提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：
1、实现了铅膏、烟道灰等含铅冷物料的连续稳定的熔池熔炼，吨铅冶炼成本较短窑冶炼铅膏、烟道灰降低40%。
2、通过对炉渣的分阶段调控，使炉内产生的渣含铅量稳定的小于2%。
3、冶炼过程对渣相进行分段调控，使实际生产炉渣量接趋近于含铅物料渣含量的理论计算量，避免了冶炼过程中频繁造渣，缩短了冶炼周期，降低了冶炼能耗，提高了经济效益。
附图说明
图1 为本发明实施例提供的侧吹熔池熔炼炉生产工艺流程图。
图2为本发明实施例提供的三个对比实施例的24小时渣量图。
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，以下结合附图及实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明的生产工艺流程，图中原辅材料通过配料系统送入侧吹炉，物料经过本发明的技术方案进行连续的冶炼，产生的高温烟气依次通过表面冷却器、布袋除尘器、脱硫后达标排放，产出的粗铅直接送往精炼锅生产精铅，产出的合格炉渣经水淬后收集送往水泥厂。
图2为如下三个对比实施例中的24小时渣量图，应当指出，所描述的实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
结合附图1所示的生产工艺流程，一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，该方法将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，每个阶段调控需要对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，其中渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%，并最终进入排渣期排渣。
1、炉渣氧化期
熔炼期间侧吹炉从侧面鼓入天然气和富氧空气，喷枪天然气压力为0.2Mpa，富氧压力为0.3Mpa。氧化期控制天然气流量在400~420m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在55%左右。炉渣氧化期从进料口持续进料，其中含铅物料的进料速度为20t/h，含铅水渣和粒煤的进料速度分别为0.5 t/h、0.8 t/h，炉渣氧化期持续4小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。此阶段炉内保持氧化气氛，渣含铅保持在40%左右。
2、造渣期
造渣期间，从熔池侧面鼓入的天然气、富氧控制和氧化期保持一致，而改变炉口的进料种内和进料速度。保持含铅物料的进料速度为20 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在0.8 t/h、0.12 t/h、0.36 t/h，造渣期持续4小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。造渣期通过辅料中的铁、硅、钙元素添加，促使炉内渣层逐步形成合适的渣相。
3、弱还原期
弱还原期使炉内进入还原气氛，物料保持连续进料、持续添加造渣辅料的状态。控制炉内含铅物料的进料速度为20t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在12t/h、0.12 t/h、0.36 t/h，弱还原期持续10小时。进入弱还原期时，提高天然气的流量为400~420m3/h，富氧浓度相对于氧化造渣期降低5%。炉内因为增大的粒煤用量、大的燃气供热和低的氧气提供，使炉内保持弱的还原气氛，炉渣温度控制在1150~1250℃。弱还原期通过气氛的控制，将炉内的含铅氧化物逐步还原为金属铅进入底部铅液层，炉渣中的渣含铅量为11%。
4、强还原期
保持炉内含铅物料的进料速度为20 t/h，增大粒煤的连续进料速度控制在2 t/h，保持石灰石和黄铁矿烧渣的进料速度与弱还原期一致。强还原期增大天然气的消耗，降低炉渣的氧势，使炉内更多的煤生成一氧化碳，进一步促使炉内由弱还原状态转变为强还原状态，炉渣温度保持在1200-1250℃，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，控制天然气流量在450~550m3/h，控制富氧流量在1900-2200m3/h，富氧浓度保持在53%-60%范围内。通过强还原期冶炼参数的改变，持续运行5小时，强还原期结束，渣含铅量≤2%。
5、排渣期
通过探渣棒抽取炉内的渣样，检测到强还原期达到终点后，进入排渣期。排渣期停止进料，降低炉内的天然气、富氧空气量。天然气范围控制在400m3/h，富氧空气流量控制1700~1850m3/h。排渣期大约持续1小时，排渣结束继续进行侧吹熔池熔炼的下一冶炼周期。
通过附图2所示的24小时渣量图可知，实施例1采用的炼渣方案在同等持续进含铅物料的情况下，24小时产渣量最小，为17.9吨，由渣分析检测结果可知，实施例1冶炼方案达到合格的排渣要求，渣含铅为1.3%，达到排放标准。
Figure 807370DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
结合附图1所示的生产工艺流程，一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，该方法将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，每个阶段调控需要对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，其中渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%，并最终进入排渣期排渣。
1、炉渣氧化期
熔炼期间侧吹炉从侧面鼓入天然气和富氧空气，喷枪天然气压力0.2Mpa，富氧压力在0.3Mpa。氧化期控制天然气流量在420~440m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在55%左右。炉渣氧化期从进料口持续进料，其中含铅物料的进料速度为20 t/h，含铅水渣和粒煤的进料速度分别为1 t/h、1 t/h，炉渣氧化期持续3小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。此阶段炉内保持氧化气氛，渣含铅量保持在40%左右。
2、造渣期
造渣期间，从熔池侧面鼓入的天然气、富氧控制和氧化期保持一致，而改变炉口的进料种内和进料速度。保持含铅物料的进料速度为20 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在1.2 t/h、0.2 t/h、0.5 t/h，造渣期持续3小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。造渣期通过辅料中的铁、硅、钙元素添加，促使炉内渣层逐步形成合适的渣相。
3、弱还原期
弱还原期使炉内进入还原气氛，物料保持连续进料、持续添加造渣辅料的状态。控制炉内含铅物料的进料速度为20 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在1.5 t/h、0.2 t/h、0.5 t/h，弱还原期持续7小时。进入弱还原期时，提高天然气的流量为450~500m3/h，富氧浓度相对于氧化造渣期降低5%。炉内因为增大的粒煤用量、大的燃气供热和低的氧气提供，使炉内保持弱的还原气氛，炉渣温度控制在1150~1250℃，渣含铅量为15%。
4、强还原期
保持炉内含铅物料的进料速度为20 t/h，增大粒煤的连续进料速度控制在2 t/h，保持石灰石和黄铁矿烧渣的进料速度与弱还原期一致。强还原期增大天然气的消耗，降低炉渣的氧势，使炉内更多的煤生成一氧化碳，进一步促使炉内由弱还原状态转变为强还原状态，炉渣温度保持在1200-1250℃，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，控制天然气流量在450~550m3/h，控制富氧流量在1900-2200m3/h，富氧浓度保持在53%-60%范围内。通过强还原期冶炼参数的改变，持续运行4小时，强还原期结束炉渣中的渣含铅≤2%。
5、排渣期
通过探渣棒抽取炉内的渣样，检测强还原期达到终点后，进入排渣期。排渣期停止进料，降低炉内的天然气、富氧空气量。天然气范围控制在400m3/h，富氧空气流量控制1700~1850m3/h。排渣期大约持续1小时，排渣结束继续进行侧吹熔池熔炼的下一冶炼周期。
通过附图2所示的24小时渣量图可知，实施例2采用的炼渣方案在同等持续进含铅物料的情况下，24小时产渣量为21.42吨，由渣分析检测结果可知，实施例2冶炼方案达到合格的排渣要求，渣含铅为1.6%，达到排放标准。
Figure 476248DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
结合附图1所示的生产工艺流程，一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，该方法将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，每个阶段调控需要对炉体的燃气、物料、气氛等要点进行调控，以达到渣的无害化，铅的最大化提取目的，其中渣的碱度为1~1.25、密度≤3.5g/cm3、渣含铅≤2%，并最终进入排渣期排渣。
1、炉渣氧化期
熔炼期间侧吹炉从侧面鼓入天然气和富氧空气，喷枪天然气压力0.2Mpa，富氧压力在0.3Mpa。氧化期控制天然气流量在420~440m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在55%左右。炉渣氧化期从进料口持续进料，其中含铅物料的进料速度为20 t/h，含铅水渣和粒煤的进料速度分别为1.5 t/h、1.2 t/h，炉渣氧化期持续2小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。此阶段炉内保持氧化气氛，渣含铅保持在40%左右。
2、造渣期
造渣期间，从熔池侧面鼓入的天然气、富氧控制和氧化期保持一致，而改变炉口的进料种内和进料速度。保持含铅物料的进料速度为20 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在1.2 t/h、0.36 t/h、0.8 t/h，造渣期持续3小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。造渣期通过辅料中的铁、硅、钙元素添加，促使炉内渣层逐步形成合适的渣相。
3、弱还原期
弱还原期使炉内进入还原气氛，物料保持连续进料、持续添加造渣辅料的状态。控制炉内含铅物料的进料速度为20 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度控制在1.5 t/h、0.36 t/h、0.8 t/h，弱还原期持续5小时。进入弱还原期时，提高天然气的流量为450~500m3/h，富氧浓度相对于氧化造渣期降低5%。炉内因为增大的粒煤用量、大的燃气供热和低的氧气提供，使炉内保持弱的还原气氛，炉渣温度控制在1150~1250℃。炉渣中的渣含铅在17%。
4、强还原期
保持炉内含铅物料的进料速度为20 t/h，增大粒煤的连续进料速度控制在2 t/h，保持石灰石和黄铁矿烧渣的进料速度与弱还原期一致。强还原期增大天然气的消耗，降低炉渣的氧势，使炉内更多的煤生成一氧化碳，进一步促使炉内由弱还原状态转变为强还原状态，炉渣温度保持在1200-1250℃，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，控制天然气流量在450~550m3/h，控制富氧流量在1900-2200m3/h，富氧浓度保持在53%-60%范围内。通过强还原期冶炼参数的改变，持续运行2小时，强还原期结束炉渣中的渣含铅量≤2%。
5、排渣期
通过探渣棒抽取炉内的渣样，检测到强还原期达到终点后，进入排渣期。排渣期停止进料，降低炉内的天然气、富氧空气量。天然气范围控制在400m3/h，富氧空气流量控制1700~1850m3/h。排渣期大约持续1小时，排渣结束继续进行侧吹熔池熔炼的下一冶炼周期。
通过附图2所示的24小时渣量图可知，实施例3采用的炼渣方案在同等持续进含铅物料的情况下，24小时产渣量为33.4吨，由渣分析检测结果可知，实施例3冶炼方案达到合格的排渣要求，渣含铅为1.8%，达到排放标准。
Figure 531929DEST_PATH_IMAGE003
应当指出，实施例1为本发明的最优实施例，在含铅物料同等进料的情况下，减少了排渣期频次，达到了降低能耗和排渣量少的目的，避免了过量、过渡造渣，能源耗损的问题，极大的提高了生产效率。以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。对于本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，其特征在于：将冶炼过程分为炉渣氧化期、造渣期、弱还原期、强还原期、排渣期共五个阶段性时期，最终进入排渣期排渣；
所述炉渣氧化期：熔炼期间侧吹炉从侧面鼓入天然气和富氧空气，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa；氧化期控制天然气流量在400~500m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在45%-65%范围内；
所述造渣期：鼓入的天然气、富氧控制和氧化期保持一致，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa；控制天然气流量在400~500m3/h，控制富氧流量在1800~2000m3/h，富氧浓度保持在45%-65%范围内；
所述弱还原期：控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，提高天然气的流量至450~550m3/h，控制富氧流量在1700-1900m3/h，富氧浓度相对于氧化造渣期降低5%；炉内因为增大的粒煤用量、大的燃气供热和低的氧气提供，使炉内保持弱的还原气氛，炉渣层温度控制在1150~1250℃，炉渣中的渣含铅量为10%~25%；
所述强还原期：所述的强还原期炉内渣含铅量逐步接近10%，渣液位处在放渣口上15cm-20cm，保持炉内含铅物料的进料速度为18~25t/h，增大粒煤的连续进料速度控制在1.8~2.3 t/h，炉渣温度保持在1200-1250℃，控制喷枪天然气压力0.17~0.26Mpa，富氧压力在0.25~0.35Mpa，控制天然气流量在450~550m3/h，控制富氧流量在1900-2200m3/h，富氧浓度保持在53%-60%范围内，通过强还原期冶炼参数的改变，持续运行2~5小时，强还原期结束炉渣中的渣含铅≤2%；
所述排渣期：降低炉内的天然气、富氧空气量，天然气范围控制在350m3/h~450m3/h，富氧空气流量控制1700~1850m3/h。
2.根据权利要求1所述的一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，其特征在于所述的炉渣氧化期；炉渣氧化期从进料口持续进料，其中含铅物料的进料速度为18~25t/h，含铅水渣和粒煤的进料速度分别为0.4~2 t/h、0.7~1.5 t/h，炉渣氧化期持续2~5小时，炉渣温度控制在1150~1250℃；此阶段炉内保持氧化气氛，渣含铅保持在30~50%。
3.根据权利要求1所述的一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，其特征在于所述的造渣期控制含铅物料的进料速度为18~25 t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的连续进料速度分别控制在0.8~1.2 t/h、0.1~0.4 t/h、0.3~0.9 t/h，造渣期持续2~5小时，炉渣温度控制在1150~1250℃。
4.根据权利要求1所述的一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，其特征在于，所述的弱还原期控制炉内含铅物料的进料速度为18~25t/h，粒煤、石灰石、黄铁矿烧渣的进料速度分别为1~1.8 t/h、0.1~0.4 t/h、0.3~0.9 t/h，弱还原期持续5~10小时。
5.根据权利要求1所述的一种侧吹熔池熔炼炉少渣节能的再生铅冶炼方法，其特征在于，所述排渣期停止进料；排渣期持续0.5~1小时，排渣结束继续进行侧吹熔池熔炼的下一冶炼周期。
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