CN1273279A - 反射炉闪速直接熔炼法 - Google Patents

Abstract

一种闪速直接熔炼方法的改进,特别适合于把普通反射炉改造成能直接将铅、锑、锡、铜等精矿炼成金属或其合金,其主要设备系统构成是鼓风机+矿料斗+矿料喷射器+反射炉+第一沉降室+余热锅炉+第二沉降室+表面冷却器+布袋收尘器+第一级吸收塔+第二级吸收塔+引风机+烟囱及连接烟管。其主要工艺过程是闪速氧化熔炼—→高温还原熔炼—→除杂精炼与合金成份调整,全过程在一座反射炉内分阶段进行,工艺流程短。

Description

反射炉闪速直接熔炼法

本发明是一种闪速直接熔炼方法的改进，特别适合于把铅、锑、锡、铜、金、银等有色重金属精矿在略经改造的普通反射炉内，直接炼成金属或其合金。

现有的对铅、锑、铜精矿进行闪速熔炼的熔炉，一般都是专门对该矿种进行设计的闪速炉，对铅精矿进行直接熔炼的有Q.S.L法和基夫赛特法。见《重有色金属冶炼设计手册》，它们都有较大的规模，投入大、产量高，使用富氧空气或工业氧气进行冶炼。

本发明的目的在于可以利用中小型冶炼厂现有的普通反射炉，改造成适合进行闪速直接熔炼方式的冶金炉，对铅、锑、锡、铜、金、银等有色重金属精矿，经过预处理及配矿后进行直接熔炼产出金属或其合金产品，并且是直接使用空气，而不必一定要用富氧空气或工业氧气进行熔炼。

实现本发明的技术方案是：在普通反射炉(4)的炉头，增加喷矿设备[包括冶金矿料喷射器(3)，(已于98年12月16日申报实用新型专利)，精矿斗(1)，高压风机(2)]。在该反射炉(4)的炉尾依次连接第一沉降室(5)，余热锅炉(6)第二沉降室(7)，连接烟管(8)(12)(14)(16)(18)，表面冷却器(9)，布袋收尘器(11)，一、二、三级氧化硫吸收塔(13)和(15)，引风机(17)和烟囱(19)。

从精矿料斗(1)给矿至喷射器(3)，在喷射器里精矿被自高压风机(2)来的空气吹散混合，产生高速风矿流，整形后喷入反射炉(4)高温的火膛上方，精矿在飞越火膛时，温度突然升高，并与其充分混合的空气氧化燃烧，温度进一步升高，氧化迅速完成，精矿粒在迅速的燃烧过程中，挥发部分成为烟气顺风带走，在表面冷却器和收尘器里冷却、沉降，成为返粉，不挥发部分落入炉膛内与熔剂一道成为熔体在还原过程中被还原成金属和分离出炉渣。

高温烟气流出反射炉后依次通过第一沉降室(5)，余热锅炉(6)，第二沉降室(7)，烟管(8)，表面冷却器(9)，烟管(10)，收尘器(11)，烟气被冷却，其中的粉尘被沉降和过滤成为返粉，从收尘器(11)出来的无尘废气依次通过一、二级吸收塔(13)和(15)，及烟管(12)和(14)，其中的SO₂被吸收塔内喷淋的碱液充分吸收，生成亚硫酸盐，净化后的废气，SO₂含量达到国家允许排放的标准，经风管(16)导入引风机(17)，经烟管(18)，烟囱(19)排空。

每喷入一吨炉料(精矿+煤粉)后，接着喷入适量的单纯粉煤，以提高炉温，使炉内熔体熔化，如此反复间隔进行，当氧化过程进行到炉内沉降物达到渣线高度时，停止喷入矿粉，转入还原过程。(对铜精矿则先吹炼冰铜)，在还原过程中，如仅靠火膛燃烧块煤不足以达到要求的高温时，可用喷射器喷入粉煤，使炉况处于高温还原气氛，必要时使用空气吹管向熔池吹入压缩空气，增加CO量，使熔体加速还原并分离成金属和炉渣，分别放出。也可以按粗锡的冶炼方式开大出锡口，先放金属后放渣一次完成。

返粉定时收集，配入还原煤和熔剂，通过反射炉上的投料斗投入反射炉进行还原熔炼。

以上氧化和还原过程可交替反复进行，待还原所得的金属达到炉子容纳的上限时，可暂停氧化或还氧作业，将炉温再提高100～150℃，使炉渣变稀，流动性增加，打开排渣口，进行排渣，渣排完后，降低炉温。而进行除杂精炼或合金成份调整。

除杂精炼或合金成份调整是将还原渣扒尽后，根据炉内粗金属取样分析情况和产品对杂质含量的要求，针对不同的杂质成分采取熔析，吹炼或加入相应的除杂熔剂除去一定量的杂质成分，必要时加入某种中间合金调整成分，以达到相应产品的化学成分。此过程可按常规的反射炉精炼工艺要求进行，最后出炉铸锭。

本发明与现行的闪速熔炼方式相比，它是一种闪速直接熔炼的小规模方式，并能进行适当的精炼，直接产出某种品级的金属或合金产品，投资小而适应性广，对于一些中小企业冶炼某些特殊矿种非常有利。本发明与传统的重金属冶炼方法相比，它缩短了工艺流程，从精矿至成品可在一个炉内完成，(也可以将返粉在另一炉内还原精炼以扩大产量)。适应市场对产品成分和品级变化的能力强，可以很方便地改产工艺条件生产相应产品。能适应对铅、锑、锡、铜、金、银等多种有色重金属精矿的直接冶炼。

以下结合附图说明从复杂铅精矿熔炼出免维护蓄电池极板用的低锑铅基合金的工艺过程：

所用的精矿，经过预处理和配矿后成分为：

Pb 55％，Sb 1.5％，As 0.4％，Cu 0.3％，Sn 0.45％，Ag 2800g/t，S 20％，Fe 12％，SiO₂ 2.5％，CaO 0.3％，含水率＜1％，粒度-150目。

根据渣型要求，在每吨精矿中配入80kg石英粉和50kg生石灰粉，并配入10％的煤粉使平均矿料热值达1000千卡/千克。

将上述矿料匀合，装入矿料斗(1)，一级吸收塔(13)和二级吸收塔(15)内加足循环碱液。启动引风机(17)使从反射炉(4)至二级吸收塔(15)之间的各设备内处于负压状态，在反射炉火膛点火升温加入适量块煤，使炉温大约按50℃/h的速度上升，至炉温达1000℃左右保持稳定2h后，启动一、二级吸收塔的循环水泵，使吸收塔的碱液处于喷淋状态，接着启动鼓风机(2)后启动喷射器(3)，这时从喷射器喷出的矿粉和空气猛烈燃烧着飞越火膛上方进到炉膛内，调节喷射器(3)，使喷射量增加到反射炉门恰好不冒烟，测火膛门口处的负压约为0.5～2mmH₂O，炉况处于氧化气氛。此后，只需适当加入块煤，维持火膛正常火力，氧化熔炼就十分顺利地进行。

不挥发组份落到炉膛内并初步析出一部分金属。挥发组份形成烟尘，进入第一沉降室(5)，在这里只有少数粗粒沉降，随后上升经余热锅炉(6)，把余热的一部份转化为蒸气热能，从余热锅炉上部出来的烟气在第二沉降室(7)沉降了一部分粉尘，然后经烟管(8)导入表面冷却器(9)，较多的粉尘在表面冷却器(9)内沉积，从表面冷却器出来已冷却至100℃左右的烟气经过烟管(10)导入布袋收尘器(11)，最后剩余的粉尘全部被布袋收尘器(11)捕集下来。从收尘器出来的废气已被充分除尘，温度降至100℃以下。为了把废气中的SO₂吸收并变为有用产品，本方案设置了一级吸收塔(13)和二级吸收塔(15)，吸收塔的中部设有瓷环填料层，上部有碱液喷雾头数排，下部为储液池，用水泵抽喷碱液，循环喷淋导入塔内的废气，此碱液是将冶炼过程中产生的碱渣浸出而得到的浸出液，PH值12～14，充分吸收SO₂后PH值降至6.5时送出结晶Na₂SO₃，补入新液。从二级吸收塔(15)引出的废气SO₂含量足已达到国家允许的排放标准。经引风机(17)向烟囱(19)排放。

在喷入一吨矿料后，接着喷入100kg粉煤，一方面提高炉温，使炉膛内的熔体熔化，另一方面有一部分不完全燃烧的煤粒落到氧化后的矿粒面上，增加还原作用。然后再喷入下一吨矿料。

当降落到反射炉炉膛内的熔体积累达到渣线高度时，应停止氧化作业，喷射器改为喷单纯粉煤进行还原熔炼作业，调节喷射器，使炉门负压为0～1mmH₂O，此时炉膛发亮，炉温升高到1250℃以上炉况处于还原气氛，必要时用吹管向熔体吹入适量压缩空气，增加CO含量，使熔体加速熔化，金属与渣分离，渣变稀，流动必好，当测定渣含铅低于允许值时，打开排渣口，将渣排放。当排渣至铅液面时，停止排渣，封好出渣口。

此时可以根据已得到的金属液面高低情况和生产要求，可以再次重复上述喷料氧化作业及还原排渣作业。也可以从炉膛上方的投料装置，投入从沉降室、表冷器和收尘器收集到的返粉，配入适量的还原煤和熔剂进行还原熔炼，对返粉的还原熔炼是比较轻松的，反应快，渣量也很少。

在铅液达到预定的高度时，结束还原作业，扒尽浮渣，转入除杂熔炼及成分调整作业。在此过程中，不需要从喷射器喷入粉煤，只需适量加入火膛的块煤调整炉温即可。

根据炉内铅液取样分析的结果来确定除杂作业措施，按所述配矿成分一般可得到近似以下成分的粗铅液：

Pb 96％，Sb 2.8％，As 0.7％，Cu 0.5％，Sn 0.8％，S 0.2％，Fe 0.03％，Zn 0.05％，Ag 5500g/t。

而目标产品即免维护蓄电池极片合金的成分是：

Pb 97％，Sb 2％，As 0.3％，Cu 0.03％，Sn 0.3％，Ag 5500g/t，S 0.005％，Bi＜0.15％，其他＜0.06％。

即可采用常规的熔析除cu，加碱吹炼除Sb、As、Sn，加锌提银，吹炼除锌的几种除杂过程，使铅液成分达到或接近产品成分要求。如果经除杂后的铅液成分为：

Pb 97.13％，Sb 1.5％，As 0.25％，Cu 0.03％，Sn 0.3％，S 0.005％，Bi＜0.05％，Ag 0.0015％，其他＜0.06％。

就可以进行一次最终吹炼后，按产品要求成分计算相应地加入铅、锑、砷、铜的中间合金，把铅液成分调整到附合产品要求。所加入的铅、锑、砷、铜的中间合金是利用除杂过程产出的富渣通过还原精炼而制成的二元或三元中间合金。

按上述过程也可以很方便地生产粗铅，铅电解阳极板，其他铅基合金和要求不高的精铅。

用本方案直接炼锑、锡精矿时，基本过程相同，只是炼锑，挥发强烈返粉量很大，可产出精锑，炼锡返粉量较少，其还原过程和反射炉炼锡情况相同。

用本方案直接炼铜精矿生产粗铜，铜基合金及电解铜阳板时，需要在氧化和还原两种作业过程中间插入吹炼铜冰铜的过程，还原温度应达1400℃。

用本方案直接熔炼广西南丹的复杂铅锑矿时，返粉单独熔炼，可实现铅锑的初步分离。

用本方案直接熔炼某些金、银精矿，配入一定的铅矿，可直接产出贵铅。

Claims (9)

1、本发明是一种闪速直接熔炼方法的改进，其特征在于能把普通的反射炉改造成可以将重有色金属精矿以闪速熔炼方式直接炼成金属或其合金，而废气经过除尘吸收二氧化硫净化后，可达到环保允许的排放标准排放。其主要设备系统是由矿料斗(1)，鼓风机(2)，喷射器(3)，反射炉(4)，第一沉降室(5)，余热锅炉(6)，第二沉降室(7)。连接烟管(8)、(10)、(12)、(14)、(16)、(18)，表面冷却器(9)，布袋收尘器(11)，一级吸收塔(13)，二级吸收塔(15)，引风机(17)，烟囱(19)组成。其主要工艺过程是：

精矿的预处理及配矿-----→闪速氧化熔炼-----→

出合金，后放渣。

2、根据权利要求1所述的精矿预处理及配矿，其特征是使精矿中的有用在分所含金属量的比例接近产品中的比例，粒度＜100目，含水率＜1％。

3、根据权利要求1所述的闪速氧化熔炼其特征是氧化过程在反射炉火膛区和炉膛区上的气流中进行。并重复交替地喷入一定量的煤粉，再喷入一定量的矿料。

4、根据权利要求1所述的喷射器(3)，其特征是1998年12月16日已向中国专利局申请实用新型专利的冶金矿料喷射器，申请号为98250528.0。它可以安装在炉头，也可以安装在炉的两侧或炉顶上。

5、根据权利要求1所述对废气进行吸收二氧化硫的净化其特征是所用的碱液是浸出冶炼过程产出的碱渣所得的浸出液或石灰乳上清液、碳酸铵溶液等。PH值在10以上，当PH值降到6.5时必须换新。

6、根据权利要求1所述的高温还原熔炼，其特征是对不同的金属矿物温度范围有不同的要求，一般都在1200℃以上，主要是以金属和FeO-SiO₂-CaO为主构成的渣分离较好，渣的流动性好为原则。必要时使用吹管吹入适量压缩空气以增加熔渣+内CO还原气氛。在排渣时，应过热100～150℃。

7、根据权利要求1所述加入中间合金进行合金成份调整，其特征是从除杂过程产出的富渣，进行重熔、吹炼所得的二元合金或多元合金。按需要量加入炉内的金属液中，使炉内金属液成分达到目标成分的要求。

8、根据权利要求1所述，可以将重有色金属精矿直接炼成金属或其合金，其特征是一般能用反射炉进行还原熔炼或精炼的铅、锑、铜、铋、金、银一类重有色金属矿物或其混合矿物。

9、根据权利要求2所述的精矿有用成分其特征是在该类矿物中含有的或在配矿时配入的而在所产产品中又必须含有相应量的金属成分。