CN1131699A - 铅冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粗铅冶炼工艺方法，将硫化铅精矿、熔剂、烟尘、固体燃料等物料按照鼓风炉熔炼所要求的还原渣组成进行配料，经过混合制粒处理后，首先送艾萨式熔炼炉，采用艾萨炼铅技术进行脱硫氧化熔炼，并将熔体高铅渣加工成固体高铅渣块，然后将高铅渣块送入鼓风炉进行还原熔炼而生产粗铅。

Description

铅冶炼工艺
本发明涉及铅冶金生产领域，特别涉及以硫化铅精矿为原料生产粗铅的工艺方法。
长期以来，我国普遍采用传统的烧结——鼓风炉熔炼工艺方法生产粗铅。传统法技术成熟，较完善可靠，但其急待解决的缺点在于脱硫造块的烧结过程中，烧结烟气的SO2浓度较低，不利于制酸，大量烟气的直接排空严重地污染了生态环境，硫的燃烧余热未能回收利用；另外；人们还认为，鼓风炉还原熔炼需用价格较昂贵的焦炭，使得生产成本偏高。
为了解决上述问题，冶金工作者进行了炼铅新工艺的研究，自八十年代以来，相继出现了多种新的炼铅方法。杂志《株冶科技》1990年3—4期(1990年世界铅锌学术会议论文选集)的《走向2000年》一文对几种较成功的炼铅新工艺进行了论述，它们是德国的QSL法，前苏联的基夫赛特法，瑞典的TBRC法和澳大利亚的艾萨法。艾萨法与其它几种炼铅新工艺相比较，具有设备简单，能耗较低，规模可大可小，建厂费用低等优点。
杂志《株冶科技》1990年3—4期的《艾萨连续炼铅法》一文对艾萨法进行了论述。艾萨炼铅法是澳大利亚芒特·艾萨矿业有限公司和澳大利亚联邦科学工业研究组织共同开发的一种完全连续的两段式新工艺。艾萨炼铅技术基于将气体经过由上方插入的赛罗浸没熔炼喷枪射入熔体，浸没喷射能产生涡动熔池，让强烈的氧化反应或者还原反应发生。在第一段，含硫铅精矿、石灰石、石英石、焦粉等物料按照艾萨还原炉熔炼渣组成为(FeO＋ZnO)/(SiO2＋Al2O3)＝2，(FeO＋ZnO)/CaO＝6的要求进行配料，通过混合制粒后加入艾萨氧化熔炼炉熔渣池，被喷枪射入的富氧空气氧化。熔炼炉产出的高铅渣经过流槽送还原炉，脱硫氧化熔炼所产的烟气经除尘处理后送制酸系统制酸。在第二段还原炉中，高铅渣在煤、空气以及燃油的作用下进行还原反应，所产粗铅和弃渣从还原炉的一个排放口连续放出，并在电热前床中澄清分离，所产烟气进行除尘处理后经烟囱排放。
上述几种新工艺与传统法相比，新工艺的共同优点是脱硫氧化段的高温烟气含SO2浓度高，便于制酸和余热回收。但整套引进某种新工艺改造我国铅厂的现有粗铅冶炼系统，存在着技术难度大，建设费用高，影响生产时间长等实际问题，故我国众多铅厂所存在的严重污染环境等问题长期未能得到解决。近年来，我国某厂采用传统炼铅法与非稳态制酸(低浓度SO2烟气制酸专利技术)相结合建设铅厂，但采用该方案建厂仍然存在治理污染不理想(硫的回收率约80％，制酸尾气尚未达标)，硫的燃烧余热难以回收利用等缺点。
本发明的任务是提出一种我国现有铅厂粗铅冶炼系统的技改新方案，该方案应在投入资金少，尽量利用原有设施和技术的前题下，解决我国粗铅冶炼生产含SO2的烟气污染环境以及硫的燃烧余热难以有效利用等问题，促进我国铅厂技改工作尽快进行，同时也为我国的新建铅厂增添一种可供选择的冶炼新工艺。
本发明打破以往总是将新工艺与传统法进行整体性比较的习惯，采用了分段进行比较的方法，在研究了不同铅冶炼工艺的氧化段与还原段的生产工艺条件有所变化时，熔炼生产是否仍然能顺利进行并互换衔接等问题的基础上，提出了将艾萨法和传统法这两种工艺加以改进并进行重新组合的技术方案。
本发明的主要技术方案是将硫化铅精矿、熔剂、烟尘、固体燃料等物料经过配料及混合制粒处理后，首先送艾萨式熔炼炉，采用艾萨炼铅技术进行脱硫氧化熔炼，将熔体高铅渣加工成块度为20～200mm的固体高铅渣块，然后将高铅渣块送入鼓风炉进行还原熔炼而生产粗铅。
采用本发明对我国铅厂进行改扩建，将具有如下特点：
本发明的特点之一是工艺上更具合理性。本发明与传统法相比：其氧化熔炼段的高温烟气含SO2浓度高，通过制酸和余热回收，可以增加产品和节约能源，显著地提高生产经济效益；制酸后的达标尾气可以直接排入大气，较好地解决环保问题；本发明与艾萨法相比：其还原熔炼段的渣含铅低，锌入渣率高，烟尘量小，还原渣及烟尘便于进一步处理。
本发明的特点之二是其氧化熔炼段设备简单，生产调控便利，其还原熔炼段则可以充分利用我国铅厂原有技术和设施，技术可靠性高，建设投资少。
本发明的特点之三是高铅渣块强度高，不易粉化，便于远距离运输，氧化熔炼部分及其制酸系统可与其它铅冶炼工序分开建设，且生产规模可大可小，在选择生产规模和建设场地时具有较大的灵活性。
下面结合实施例对本发明作进一步地说明。
将实施侧的备料条件列于表1：
实施例的备料条件                           表1
料名称     成分(％)   粒度
铅精矿 Pb：50；Zn：6；Cu：0.83；S：19.5；Fe：8.85；CaO：1.4；SiO2：5.72；Al2O3：1.5；其它：6.20；  浮选精矿
石英石 SiO2：75；CaO：0.50；Fe：10；其它：14.5；  ≤5mm
石灰石 SiO2：2.0；CaO：51；Fe：1.0；其它：46；  ≤5mm
焦粉 C用：75；N用：1.58；0用：1.44；S用：0.60；A用：16；H用：0.48；W用：4.90；
实施例的产品方案为年产粗铅31828t(含Pb96％)。按照鼓风炉熔炼所要求的还原渣组成为Fe25％，SiO224％，CaO13％进行配料，其混合料的配料重量比列于表2：
脱硫氧化熔炼混合料配料比                         表2
  物料名称  铅精矿  石英石  石灰石   焦粉   烟尘      合计
 配料比(％)   78.72   2.83    5.7    5.51   7.24    100.00
将满足配比要求的物料送圆简机进行混合及制粒，控制混合制粒的时间为4～6分钟，混合料的含水量在8％左右。混合料经给料机送入艾萨式熔炼炉进行脱硫氧化熔炼。熔炼过程的主要工艺条件为：平均每小时处理硫化铅精矿8.53t，喷入空气量约8033Nm3/h，氧气耗量约1460Nm3/h，控制熔炼温度在1100℃左右。
熔炼所产高铅渣送铸渣机造块，渣块块度为40～1000mm。
熔炼炉所产的含SO2及烟尘的高温烟气先经过余热锅炉进行余热回收，接着送电收尘器进行除尘，经除尘后的烟气送制酸系统制酸。
将高铅渣块，焦炭，鼓风炉返渣按一定比例及进料程序送入风口区面积为5m2的鼓风炉进行还原熔炼。将平均每天入炉的物料量列入表3：
鼓风炉入炉物料量                                  表3
  物料名称  高铅渣块   焦炭     返渣     合计
  数量(t/d)   178.85    22     17.7    218.55
控制鼓风炉的鼓风强度为25～35Nm3/h。
鼓风炉熔炼所产的粗铅铸锭后送往铅精炼处理，还原渣经电热前床保温沉铅后送烟化炉吹炼以回收锌，烟气经除尘后排空。
将本发明与传统法这两种工艺的脱硫氧化段(包括与其配套的制酸系统)的比较列入表4。
将本发明与艾萨法这两种工艺的铅还原熔炼段的比较列入表5。
两种工艺脱硫氧化段的有关情况比较                    表4
  序号      项    目     本发明氧化熔炼       传统法烧结焙烧
   一    主要生产设备
    1      脱硫氧化 φ 1.60m(内径)的艾萨式熔炼炉一座；电除尘器1台：进口烟气量约13210m3/h，烟气温度约400℃；氧气站1座：主要设备为KDON-1500/1500-4型空分设备1台。 45m2鼓风烧结机1台；烧结矿破碎机数台；电除尘器1台：进口烟气量约32552Nm3/h，烟气温度约250℃。
    2    余热利用设备 余热锅炉1台：进口烟气量约12549Nm3/h，进口烟气温度1050℃，出口烟气温度400℃；蒸发量为6.74t/h。
    3     制酸设施 采用两转两吸制酸设施一套：烟气量约15058Nm3/h，其SO2体积浓度为7.5％，烟气温度约180℃。 采用一转一吸制酸设施一套(包括非稳态专利设施)，烟气量38752Nm3/h，其SO2浓度为2.94％，烟气温度约150℃。
   二     主要能耗
    1     脱硫氧化电(k.kwh/a)焦粉(t/a)重油(t/a) 104003808 94001092
    2 制酸电(k.kwh/a) 3800 7300
    3 余热回收 熔炼炉高温烟气余热回收产蒸汽50400t/a。
    4 主要能耗综合 折合标煤3154t/a 折合标煤8276t/a
    三 部分技经指标
    1 年工作日 310天(连续生产) 315天(平均21h/d)
    2 脱硫率 99％ 90％
    3 烟气SO2浓度 ～9％(熔炼炉烟气出口 ～3.5％(烧结机烟气出口)
    4 硫酸产量 34814t/a(100％H2SO4) 30626t/a(100％H2SO4)
   四 工程投资
    1 脱硫氧化(含余热回收) 4200万元(其中引进技术计入1500万元)。 3685万元
    2 硫酸设施 1000万元 2000万元(含专利费，不包括尾气处理)。
    3 辅助生产及公用设施 650万元 750万元
    4    合计  5850万元(现行设计估价) 6430万元(某30000t/a铅厂工程现行实际造价)
两种铅还原熔炼工艺的比较                         表5
   序号    项目名称 本发明还原熔炼 艾萨炉还原熔炼
一 主要设备 5m2鼓风炉一座；10m2电热前床一座。 φ2.3m(内径)艾萨还原炉一座；10m2电热前床一座。
    二 还原效果 渣含铅一般为1.5～2％ 渣含铅一般为2～5％
三 锌的入渣率 ＞90％(炉渣一般经电热前床保温沉铅后送烟化炉处理以回收锌)。 ～50％(视炉渣含锌量的多少确定是否需要进一步处理)
    四 烟尘量     烟尘量约为炉料量的2％(主要成分为PbO，一般回本系统配料。 烟尘量约为炉料量的7.5％(主要成分为PbO和ZnO，该烟尘进一步处理较困难)。
    五 烟气温度 200～300℃(烟气经除尘后排放)。 ～1350℃(高温烟气可用来进行余热回收)。
六 主要能耗
    1 电(k.kwh/a) 6700 7000
    2 焦炭(t/a) 7006
    3 煤(t/a) 6383
    4 油(t/a) 1788
    5 回收余热 鼓风炉汽化冷却水套产蒸汽约14933t/a。 还原炉高温烟气余热利用产蒸汽约67700t/a。
 6 主要能耗合计 折合标煤7571t/a 折合标煤3006t/a
七 技术可靠性 成熟可靠 有一定风险
八 工程投资 约2000万元(现行造价) 约3000万元(现行估价)
九 生产规模 可大可小 可大可小

Claims (3)

1.一种以硫化铅精矿为原料生产粗铅的工艺方法，其特征在于将硫化铅精矿、熔剂、烟尘、固体燃料等物料经过配料及混合制粒处理后，首先送艾萨式熔炼炉，采用艾萨炼铅技术进行脱硫氧化熔炼，将熔体高铅渣加工成块度为20～200mm的固体高铅渣块，然后将高铅渣块送入鼓风炉进行还原熔炼而生产粗铅。
2.根据权力要求1所述的工艺方法，其特征在于：脱硫氧化段处理的混合料按照鼓风炉熔炼所要求的还原渣组成进行配料。
3.根据权力要求1所述的工艺方法，其特征在于：送鼓风炉还原熔炼的高铅渣块的块度为40～100mm。
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