CN116926337B - 一种侧吹还原炉冷料投入工艺 - Google Patents

Abstract

本发明申请是关于一种侧吹还原炉冷料投入工艺，本发明以木柴和焦炭为热源，粉煤和氧气逐步投入，实现炉温精确控制，保护炉体结构，确保冶炼稳定。冷态铅渣和焦炭连续投入优化铅渣还原冶炼，提高炉子效率，减少能源消耗，有利于铅回收。材料和气体流量以及熔池温度的精确控制实现铅的高效回收和炉子的长期稳定运行。冶炼后的放渣作业实现生产过程的连续稳定，对于铅渣的连续性还原冶炼至关重要。总的来说，本发明充分考虑铅渣还原冶炼的特性和需求，实现高效、稳定和环保的铅回收，是理想的侧吹还原炉开炉工艺。

Description

一种侧吹还原炉冷料投入工艺

技术领域

本发明申请涉及冶金技术领域，具体涉及一种侧吹还原炉冷料投入工艺。

背景技术

在金属冶炼过程中，会产生大量的高铅渣。高铅渣是含有大量铅的冶炼副产品，其主要成分如下：

可见如果能够有效地从高铅渣中回收价值金属，不仅可以减少环境污染，还可以提高资源利用效率。

侧吹还原炉是一种在冶金工业中广泛使用的设备，主要用于金属的熔炼和回收。侧吹还原炉采用侧吹方式，使得反应气体与铅渣充分接触，从而提高了反应的效率和铅的回收率。此外，侧吹还原炉的结构设计使得其能够处理大量的高铅渣，满足了大规模生产的需求。在启动这种炉子时，最常用的方法是将热态熔渣直接注入侧吹炉内，形成一个熔池。这种方法的优点在于它可以快速启动炉子，同时利用热态熔渣的热量，减少了开炉过程中所需的外部能源。

这种方法依赖于前一道工序能够提供热态熔渣。在许多冶炼过程中，例如富氧侧吹熔化炉等，都可以产生大量的热态熔渣。在这些情况下，开炉过程通常不会遇到太大的问题，因为可以直接利用这些热态熔渣来启动侧吹还原炉。

然而，如果没有这样的前置工序，或者前置设备和设施无法提供足够的热态熔渣，那么开炉过程就会变得非常困难。这是因为在没有热态熔渣的情况下，必须使用冷态的原料来启动侧吹还原炉。这种情况下，需要额外的能源来加热这些冷态原料，使其熔化形成熔池。这不仅会增加开炉过程的能源消耗，而且也会延长开炉的时间。

现有技术中，虽然有少量采用冷料开炉的工艺，但这些工艺存在一些技术问题。首先，冷料开炉需要更多的能源，这会增加生产成本，并可能对环境产生更大的影响。其次，冷料开炉过程中，冷料在加热过程中可能会产生大量的气体，这可能会对炉子内部的压力控制产生影响，甚至可能导致炉子的结构受到损害。此外，冷料在加热过程中可能会产生不均匀的热分布，这可能会影响炉子的运行效率和金属回收率。最后，现有的冷料开炉工艺并不适合所有类型的熔渣，例如铅渣的还原冶炼工艺。铅渣的特性使得其在冷料开炉过程中存在一些特殊的问题，如铅的挥发性，这可能会在冷料加热过程中造成铅的严重损失，降低了金属的回收率。

总的来说，侧吹还原炉的开炉方法是一个复杂而关键的过程，需要根据具体的工序条件和金属类型进行选择和优化。虽然使用热态熔渣开炉在许多情况下是最优选择，但在没有足够热态熔渣的情况下，冷料开炉也是一个可行的选择，尽管这可能需要额外的能源和时间，并可能面临一些技术挑战。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明申请提供侧吹还原炉冷料投入工艺。

包括以下步骤：

S1搭建料柱基础: 侧吹还原炉内投入含水率≤25%的木柴，并将木柴引燃，直到木柴高度达到一次风口上0.3～1.0m，然后投入焦炭，焦炭投入量为每平方炉床投入200～500Kg，粒度2～10cm。用木柴火焰引燃焦炭，配入富氧空气，使风富氧浓度达到25%～35%，压力8～20Kpa，风量以底焦上方见明火为准；

S2烘炉升温阶段: 逐步增加粉煤的投入，同时逐步增加氧气的流量，粉煤用量由开始的200～500kg/h增至900～1000kg/h，氧气流量由1000～1500Nm³/h增至2800～3200Nm³/h，压力逐步由35KPa升至95KPa，将炉温升至1100～1200℃；

S3形成料柱与熔池形成阶段: 通过计量皮带持续将8~10t冷态铅渣与焦炭按重量比90:10～110:6从炉顶下料口投入炉内，并提高风量以及风富氧浓度至50～60％使焦炭充分燃烧，再向炉内投入150～170kg焦炭、炉渣1～2t/h，粒煤300～350kg/h，粉煤量900～1000kg/h，经过1.5h熔化；

S4消除料柱与熔池完全形成阶段: 停止投入铅渣，只加入焦炭，保持风量以及风富氧浓度不变，焦炭燃烧放热，使熔池处于过热沸腾状态，将形成的料柱熔化，增加炉渣量至2～3t/h，粒煤500～550kg/h，氧气流量3200～3600Nm³/h、压力160～165KPa，粉煤量1400～1500kg/h，经1h熔化；

S5转入正常生产阶段: 料柱消除以后，炉内仍然会有部分未燃烧的焦炭、未融化的炉渣呈在炉内上升时，将冷态铅渣按5t/h，铝矾土2t/h，氟化钠1.5t/h，生物质炭1.5t/h，焦炭2.5t/h，加入侧吹还原炉，同时煤气流量控制3300～3500Nm³/h，氧气流量控制1000～1150Nm³/h，熔池温度控制在1150～1250℃；

S6放渣：冷态铅渣全部加入还原炉后，冶炼1~1.5h后，进行放渣作业，即完成一个还原周期。

优选的，S1中投入含水率≤20%的木柴。

优选的，S2中粉煤用量由开始的200kg/h增至900kg/h。

优选的，S2中将炉温升至1200℃。

优选的，S3中炉内投入150kg焦炭。

优选的，S3中冷态铅渣与焦炭按重量比100:10投入。

优选的，S3中炉渣加入量2t/h。

优选的，S6中冶炼1h。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明申请。

首先，本发明在启动阶段采用了木柴和焦炭作为热源，配合粉煤和氧气逐渐投入，实现了炉温的精确控制，这对于铅渣的还原冶炼来说，有助于始终在合适的炉温下进行，同时也防止了过早产生过多的气体和热分布不均等问题，这对于保护炉子的结构和确保冶炼过程的稳定性至关重要。

其次，通过在形成料柱与熔池阶段连续投入冷态铅渣和焦炭，以及在消除料柱与熔池完全形成阶段燃烧焦炭来使熔池处于过热沸腾状态，这个流程针对铅渣的还原冶炼特性进行了优化，使得炉子的运行效率得到提高，减少了起炉阶段的能源消耗，有利于铅的回收，也防止了可能由于料柱的存在而引起的运行问题。

最后，在转入正常生产阶段，通过精确控制炉内的材料和气体流量以及熔池温度，流程实现了铅的高效回收和炉子的长期稳定运行。在放渣阶段，通过冶炼后的放渣作业，实现了生产过程的持续和稳定，这对于铅渣的连续性还原冶炼至关重要。

总的来说，这个工艺流程充分考虑到了铅渣还原冶炼的特性和需求，实现了高效、稳定和环保的铅回收，是一种理想的侧吹还原炉开炉工艺。

附图说明

图1为本发明申请中侧吹还原炉冷料投入工艺的一个实施流程示意图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明申请的可选实施方式。虽然附图中显示了本发明申请的可选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明申请更加透彻和完整，并且能够将本发明申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明申请。在本发明申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下结合附图对本发明申请侧吹还原炉冷料投入工艺进行详细说明，具体如下：

如图1所示，S1搭建料柱基础: 侧吹还原炉内投入含水率≤25%的木柴，并将木柴引燃，直到木柴高度达到一次风口上0.3～1.0m，然后投入焦炭，焦炭投入量为每平方炉床投入200～500Kg，粒度2～10cm。用木柴火焰引燃焦炭，配入富氧空气，使风富氧浓度达到25%～35%，压力8～20Kpa，风量以底焦上方见明火为准；木柴的使用不仅为炉内提供了基础的热量，而且其燃烧产物的温度和化学性质有助于焦炭的点燃。同时，使用富氧空气可以增加燃烧效率和热效应，从而更有效地提升炉内的温度。

S2烘炉升温阶段: 逐步增加粉煤的投入，同时逐步增加氧气的流量，粉煤用量由开始的200～500kg/h增至900～1000kg/h，氧气流量由1000～1500Nm³/h增至2800～3200Nm³/h，压力逐步由35KPa升至95KPa，将炉温升至1100～1200℃；逐步增加粉煤和氧气的投入可以有效地控制炉内的热量和燃烧环境，保证热量的提升在一个合理的范围内，避免因过快升温导致的炉内压力过大或其他不良反应。

S3形成料柱与熔池形成阶段: 通过计量皮带持续将8~10t冷态铅渣与焦炭按重量比90:10～110:6从炉顶下料口投入炉内，并提高风量以及风富氧浓度至50～60％使焦炭充分燃烧，再向炉内投入150～170kg焦炭、炉渣1～2t/h，粒煤300～350kg/h，粉煤量900～1000kg/h，经过1.5h熔化；在这个阶段，通过投入铅渣和焦炭，可以在炉内形成稳定的料柱和熔池。同时，提高风量和风富氧浓度可以确保焦炭的充分燃烧，提升炉内温度，促进料柱和熔池的形成。

S4消除料柱与熔池完全形成阶段: 停止投入铅渣，只加入焦炭，保持风量以及风富氧浓度不变，焦炭燃烧放热，使熔池处于过热沸腾状态，将形成的料柱熔化，增加炉渣量至2～3t/h，粒煤500～550kg/h，氧气流量3200～3600Nm³/h、压力160～165KPa，粉煤量1400～1500kg/h，经1h熔化；在这个阶段，通过投入铅渣和焦炭，可以在炉内形成稳定的料柱和熔池。同时，提高风量和风富氧浓度可以确保焦炭的充分燃烧，提升炉内温度，促进料柱和熔池的形成。

S5转入正常生产阶段: 料柱消除以后，炉内仍然会有部分未燃烧的焦炭、未融化的炉渣呈在炉内上升时，将冷态铅渣按5t/h，铝矾土2t/h，氟化钠1.5t/h，生物质炭1.5t/h，焦炭2.5t/h，加入侧吹还原炉，同时煤气流量控制3300～3500Nm³/h，氧气流量控制1000～1150Nm³/h，熔池温度控制在1150～1250℃；

铝矾土（Alumina, Al₂O₃）: 铝矾土是一种非常高效的炉料，在高温下能够提供稳定的反应环境。在冶炼过程中，它可以作为一种耐火材料，提高炉内温度的稳定性，同时还能吸收一些炉内的杂质。

氟化钠（Sodium Fluoride, NaF）: 氟化钠作为一种强力的熔剂，在冶炼过程中有助于降低熔点，使得炉内的固体物质更易融化，从而提高冶炼效率。此外，氟化钠还可以与铅渣中的杂质反应形成可溶的氟化物，易于从系统中移除。

生物质炭（Biomass Charcoal）: 生物质炭是一种可再生的炭源，其燃烧产生的热量较高，能有效提高炉内的温度。同时，生物质炭在高温下的燃烧生成大量的一氧化碳(CO)，CO是一种非常有效的还原剂，能够与炉内的氧化物反应生成金属和二氧化碳。

焦炭（Coke）: 焦炭是一种传统的还原剂，其燃烧产生的一氧化碳（CO）和氢气（H₂）可以有效地还原金属氧化物。此外，焦炭的燃烧还能产生大量的热量，有助于维持炉内的高温。

氟化钠和铝矾土的协同作用可以降低炉内的熔点和增加系统的流动性，使得冶炼过程更加顺畅。同时，生物质炭和焦炭的协同作用可以提供大量的热量和还原气体，有助于金属氧化物的还原。这些物质的相互作用不仅提高了冶炼效率，而且使得冶炼过程更加稳定。

当二氧化硅（SiO₂）和铝矾土（Al₂O₃）在高温下结合形成名为地聚矿（geopolymer）的物质时，这种含有高浓度硅酸铝的矿物能够分解生成液态的硅酸和氧化铝。这两种产物的熔点调节作用和粘结性，使得熔体保持在流动状态，有利于各组分在熔体内的混合和扩散，从而促进铅和锌的相互分离，并在熔体中形成大块的粘结物，防止组分过早析出。同时，氧化铝的高化学活性使其能与其他组分发生反应，例如与富铅相反应生成易于升华的铅氧化物，这有利于提纯锌相。此外，液态硅酸和氧化铝都可以与铅和锌形成易挥发的中间产物，这些产物的挥发或升华能有效提纯熔体中的铅和锌。因此，硅酸和氧化铝的协同作用不仅有助于冶炼过程的稳定，也提高了冶炼效率和提纯效果。

S6放渣：冷态铅渣全部加入还原炉后，冶炼1~1.5h后，进行放渣作业，即完成一个还原周期。

在本发明的一个实施例中，S1中投入含水率≤20%的木柴。此实施例中，采用含水率较低的木柴能够提高燃烧效率，减少烟雾和其他燃烧副产品的产生，同时也降低了木材的湿度对燃烧过程的影响。

在本发明的一个实施例中，S2中粉煤用量由开始的200kg/h增至900kg/h。逐步增加粉煤的投入量能够满足炉体不断升高的能量需求，保证了冶炼过程的连续和稳定。

在本发明的一个实施例中，S2中将炉温升至1200℃。通过将炉温提高至1200℃，能够确保铅和锌的充分分离，并有利于生成易于挥发和分离的中间产物，从而提高了冶炼的效率和纯度。

在本发明的一个实施例中，S3中炉内投入150kg焦炭。投入适量的焦炭可以提供额外的热量和碳源，有助于维持高温反应的进行，同时也能够改善冶炼过程中的还原环境。

在本发明的一个实施例中，S3中冷态铅渣与焦炭按重量比100:10投入。冷态铅渣与焦炭的合理配比有助于提高冶炼效率，同时也有利于铅渣的稳定性和易处理性。

在本发明的一个实施例中，S3中炉渣加入量2t/h。适量的炉渣加入量可以有效地稳定炉内的化学反应环境，有助于铅和锌的有效分离。

在本发明的一个实施例中，S6中冶炼1h。确定的冶炼时间能够保证铅和锌的充分分离，同时也有利于控制冶炼过程的能源消耗和生产成本。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

S1搭建料柱基础: 侧吹还原炉内投入含水率≤20%的木柴，并将木柴引燃，直到木柴高度达到一次风口上0.3～1.0m，然后投入焦炭，焦炭投入量为每平方炉床投入200～500Kg，粒度2～10cm。用木柴火焰引燃焦炭，配入富氧空气，使风富氧浓度达到25%～35%，压力8～20Kpa，风量以底焦上方见明火为准；

S2烘炉升温阶段: 逐步增加粉煤的投入，同时逐步增加氧气的流量，粉煤用量由开始的200kg/h增至900kg/h，氧气流量由1000～1500Nm³/h增至2800～3200Nm³/h，压力逐步由35KPa升至95KPa，将炉温升至1200℃；

S3形成料柱与熔池形成阶段: 通过计量皮带持续将8~10t冷态铅渣与焦炭按重量比100:10从炉顶下料口投入炉内，并提高风量以及风富氧浓度至50～60％使焦炭充分燃烧，再向炉内投入150kg焦炭、炉渣2t/h，粒煤300～350kg/h，粉煤量900～1000kg/h，经过1.5h熔化；

S4消除料柱与熔池完全形成阶段: 停止投入铅渣，只加入焦炭，保持风量以及风富氧浓度不变，焦炭燃烧放热，使熔池处于过热沸腾状态，将形成的料柱熔化，增加炉渣量至2～3t/h，粒煤500～550kg/h，氧气流量3200～3600Nm³/h、压力160～165KPa，粉煤量1400～1500kg/h，经1h熔化；冷料开炉总共花费3.5小时；

S5转入正常生产阶段: 料柱消除以后，炉内仍然会有部分未燃烧的焦炭、未融化的炉渣呈在炉内上升时，将冷态铅渣按5t/h，铝矾土2t/h，氟化钠1.5t/h，生物质炭1.5t/h，焦炭2.5t/h，加入侧吹还原炉，同时煤气流量控制3300～3500Nm³/h，氧气流量控制1000～1150Nm³/h，熔池温度控制在1150～1250℃；

S6放渣：冷态铅渣全部加入还原炉后，冶炼1h后，进行放渣作业，即完成一个还原周期。

实施例1侧吹还原炉已连续开炉试生产三个月，在此期侧吹还原炉炉况良好，生产稳定连续，日吹炼炉数稳定在10-12炉，入炉高铅渣量在17000t/月以上，粗铅产量在8000-9000t/月，月平均渣含铅≤1.8%,具体经济指标如下表

以上已经描述了本发明申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (1)

1.一种侧吹还原炉冷料投入工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1搭建料柱基础: 侧吹还原炉内投入含水率≤20%的木柴，并将木柴引燃，直到木柴高度达到一次风口上0.3～1.0m，然后投入焦炭，焦炭投入量为每平方炉床投入200～500Kg，粒度2～10cm。用木柴火焰引燃焦炭，配入富氧空气，使风富氧浓度达到25%～35%，压力8～20Kpa，风量以底焦上方见明火为准；

S2烘炉升温阶段: 逐步增加粉煤的投入，同时逐步增加氧气的流量，粉煤用量由开始的200kg/h增至900kg/h，氧气流量由1000～1500Nm³/h增至2800～3200Nm³/h，压力逐步由35KPa升至95KPa，将炉温升至1200℃；

S3形成料柱与熔池形成阶段: 通过计量皮带持续将8~10t冷态铅渣与焦炭按重量比100:10从炉顶下料口投入炉内，并提高风量以及风富氧浓度至50～60％使焦炭充分燃烧，再向炉内投入150kg焦炭、炉渣2t/h，粒煤300～350kg/h，粉煤量900～1000kg/h，经过1.5h熔化；

S4消除料柱与熔池完全形成阶段: 停止投入铅渣，只加入焦炭，保持风量以及风富氧浓度不变，焦炭燃烧放热，使熔池处于过热沸腾状态，将形成的料柱熔化，增加炉渣量至2～3t/h，粒煤500～550kg/h，氧气流量3200～3600Nm³/h、压力160～165KPa，粉煤量1400～1500kg/h，经1h熔化；冷料开炉总共花费3.5小时；

S5转入正常生产阶段: 料柱消除以后，炉内仍然会有部分未燃烧的焦炭、未融化的炉渣呈在炉内上升时，将冷态铅渣按5t/h，铝矾土2t/h，氟化钠1.5t/h，生物质炭1.5t/h，焦炭2.5t/h，加入侧吹还原炉，同时煤气流量控制3300～3500Nm³/h，氧气流量控制1000～1150Nm³/h，熔池温度控制在1150～1250℃；

S6放渣：冷态铅渣全部加入还原炉后，冶炼1h后，进行放渣作业，即完成一个还原周期。