CN1285742C - 采用氧气底吹熔炼－鼓风炉还原的炼铅法及实现它的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种炼铅方法及其装置，其特征在于，采用氧气底吹熔炼的方法对含铅原料进行熔炼，氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°。本发明的炼铅法具有环保好，能耗低，投资省，生产成本低，对原料适应性强，自动化水平高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种有色金属的冶炼方法，尤其是涉及一种炼铅法以及用于实现该炼铅法的装置。
背景技术
传统的炼铅工艺有烧结锅-鼓风炉流程和烧结机-鼓风炉流程。其中烧结锅-鼓风炉流程在烧结过程中产生出的SO2烟气由于无法回收利用而全部排空，对大气环境造成严重污染，同时，烧结过程大量的返粉作业又造成铅烟尘的低空弥散，带来铅烟尘环境污染。在烧结机-鼓风炉流程中，产出的烟气含SO2浓度很低，国内有采用非稳态技术单转单吸制酸的工艺，但实际生产转化率只有80％左右，尾气排放仍然达不到环保要求，且硫酸产品质量不高。国外有TOPSOE制酸技术，但该技术软硬件费用昂贵，经济上极不合理，并且该流程同样存在着烧结过程大量返粉作业造成的铅烟尘的低空弥散问题，环保问题仍然无法解决。另外，无论是烧结锅还是烧结机，烧结过程中产生的氧化反应热都无法回收利用，冶炼过程能耗高。
目前，国外比较先进成熟的炼铅工艺还有Kivicet法、QSL法、顶吹浸没熔炼法，三者都较好地解决了铅冶炼过程中的环保问题，但实施费用高，基建投资大，经济效益较差。另外，国外还有Kaldo法等技术，但应用于工业生产都有较大局限性。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的对环境污染严重，实施成本高的问题，而提供一种排放尾气和操作环境都达到国家环保要求，实施成本低，经济效益好的炼铅方法及其装置。
本发明的目的是这样实现的，一种炼铅方法，包括以下步骤：
1)将含铅原料和熔剂配料后，从加料口送入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼，所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°，所述氧气底吹熔炼炉的熔池温度为950℃-1250℃；
2)将熔炼所需的富氧气体从氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口喷入所述熔炼炉的熔池内，所述富氧气体中的氧气纯度为90％-99.99％，氧气的用量为250m3/t-450m3/t粗铅，所述粗铅是底吹炉和鼓风炉所产生的粗铅的质量总和；
3)所述含铅原料经氧气底吹熔炼炉熔炼后，产生出一次粗铅、铅氧化渣(或称富铅渣)和含高浓度SO2的烟气；
所述一次粗铅通过所述氧气底吹熔炼炉的放铅口放出并铸锭；
所述铅氧化渣通过所述氧气底吹熔炼炉的放渣口放入铸渣设备中铸成渣块；配入适量熔剂调整渣型，并加入焦碳一起送鼓风炉还原，产出粗铅；
所述含高浓度SO2的烟气经余热锅炉回收余热和收尘装置收尘后送硫酸系统制酸，制酸尾气放空；
所述氧气底吹熔炼炉和鼓风炉所产生的铅烟尘返回配料。
根据本发明所述的炼铅方法，其特征在于，步骤(1)中所述的熔池温度优选为1050℃-1150℃。
根据本发明所述的炼铅方法，其特征在于，步骤(1)中，配料的选取应使所产生的铅氧化渣的渣型按质量比计为：Pb：35-55％，Fe/SiO2＝0.8-1.4/1，CaO/SiO2＝0.2-0.8/1，优选为：Pb：45-50％，Fe/SiO2＝1.0-1.2/1，CaO/SiO2＝0.3-0.5/1。
根据本发明所述的炼铅方法，其特征在于，步骤(1)中，含铅原料和熔剂配料所得的物料在送入氧气底吹熔炼炉之前还要进行制粒，所述物料的湿度在7-8％，粒径为5mm-30mm。
根据本发明所述的炼铅方法，其特征在于，步骤(3)中所述的铸渣设备可采用直线型铸渣机或圆盘浇铸机，所述铸渣设备铸成的渣块块度在20mm-100mm。
本发明还提供实现上述炼铅方法的系统，包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、铅氧化渣铸渣机、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉和鼓风炉；所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°；所述氧枪设置在所述氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口处；所述铅氧化渣铸渣机通过渣溜槽与所述氧气底吹熔炼炉的铅氧化渣出口相连；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的烟气出口的上方。
其中，所述氧气底吹熔炼炉为可回转的卧式圆筒形结构，其顶部设有加料口，所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°。
所述氧枪为套管结构，包括中心管和外环管，所述中心管为圆型通管，所述外环管带有内层和外层气体通道，中心管和内层外环管为氧气通道，外层外环管为保护气体和软化水通道。
所述氧枪套管的内层外环管有1-3层，外层外环管有1-2层，环缝间开有槽型通道。
所述余热锅炉配有膜式壁结构的垂直上升段和水平段，所述垂直上升段的高度为15-25m，所述垂直上升段的下端设有覆盖在氧气底吹熔炼炉的烟气出口周围的弧型烟罩。
所述鼓风炉设有上下排列的双排进风口，所述鼓风炉的料柱高度为4-6m，炉腹角为5°-9°。所述双排进风口的间距为300-1000mm，上下排进风口风量分配比为0.3-0.5/1。
本发明的炼铅法具有如下优点：
(1)环保好
本发明中的氧气底吹熔炼过程是在密闭的熔炼炉中进行的，避免了SO2烟气的外逸，铅精矿中硫的回收利用率大于95％，尾气排放完全符合环保要求；另外，含铅原料和熔剂配合制粒后直接入炉，熔炼过程没有烧结返粉作业，整个生产过程中产出的铅烟尘均密封输送返回配料，有效防止了铅烟尘的弥散；同时，可在放铅口和放渣口设通风装置，以防止铅蒸汽的扩散。因此，本发明可彻底解决铅冶炼烟气、烟尘污染问题。
(2)能耗低
本发明中氧气底吹熔炼炉产出的高温烟气采用余热锅炉回收余热，锅炉产出的蒸汽可进行余热发电；氧气底吹熔炼过程可实现自热，不须(或少量)配入燃料补热；同时，由于氧气底吹熔炼炉产出了部分粗铅，进入鼓风炉的物料量减少，焦碳消耗量相应减少。
(3)投资省
与国外较先进的炼铅工艺相比，本发明设备、技术软件和厂房费用低，基建投资省，相同生产规模投资可节省40％--70％；同时，由于本发明流程短，相同生产规模投资较烧结机-鼓风炉流程亦可节省20￥；本发明尤其适合烧结-鼓风炉流程的改造：除烧结设施外，其余的设施均可以通过适当改造后加以利用；从而能大大节省技改投资。
(4)生产成本低
与国外较先进的炼铅工艺相比，由于本发明基建投资省，折旧费用低，故生产成本低；和烧结机-鼓风炉流程相比，本发明生产过程简单，动力和焦碳消耗量少，劳动效率高，人工费用低，同时有价金属和硫的回收率高，所以生产成本相对亦较低。
(5)对原料适应性强
本发明中氧气底吹熔炼炉既可直接处理各种品位的铅精矿，又可同时处理各种二次铅原料。
(6)自动化水平高
本发明中氧气底吹熔炼过程可采用集散控制系统(DCS)，实现配料、制粒、供氧、熔炼、余热锅炉、锅炉循环水、电收尘、高温风机等全流程、全部设备的集中控制。
实施本发明的炼铅法所获得的技术工艺指标见表1。
| 项目 | 单位 | 指标 |
| 氧气底吹熔炼炉年有效作业时间 | h | ≥7200 |
| 氧气底吹熔炼炉工业氧气消耗量 | m3/t粗铅 | 300-400 |
| 氧气底吹熔炼炉一次粗铅产出率 | ％ | 30-60 |
| 铅氧化渣含Pb | ％ | 35-55 |
| 氧气底吹熔炼炉出炉烟气SO2浓度 | ％ | 10-15 |
| 制酸后尾气含SO2 | mg/m3 | ≤300 |
| 鼓风炉焦率 | ％ | 12-16 |
| Pb回收率 | ％ | ≥96 |
| S回收率 | ％ | ≥95 |
| Au回收率 | ％ | ≥98 |
| Ag回收率 | ％ | ≥98 |
| 鼓风炉渣含Pb | ％ | 3-4 |
表1
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的氧气底吹熔炼炉立面示意图；
图3是图2的A-A向视图。
具体实施方式
实施例一：
在本实施例中，采用的铅原料为铅精矿，其按总质量百分比计的主要成分如下：
Pb：55％，S：18％，SiO2：6％，Fe：11％，CaO 3.5％，Au 15g/t，Ag 800g/t。
如图1所示，把该铅精矿与熔剂配料、制粒后，送底吹炉熔炼，熔炼炉熔池温度1050℃。在熔炼炉底设有3个氧气喷入口，含O295％(总体积百分比)的工业氧气通过四元氧枪喷入炉内，氧枪采用氮气和软化水保护；产出的烟气含SO212-15％(总体积百分比)送余热锅炉回收余热、电收尘后送硫酸系统两转两吸制酸；制酸尾气直接排放。熔炼炉产出的铅氧化渣从渣口放入铸渣机或铸渣模铸成渣块，再配入适量的钙质(和铁质)块状熔剂，并加入焦碳一起送鼓风炉还原，产出粗铅，鼓风炉还原焦率：14％。粗铅分别从熔炼炉和鼓风炉产出。
本实施例所取得的技术指标见表2。
实施例二：
在本实施例中，采用混合铅原料，其按总质量百分比计的主要成分如下：
Pb：50％，S：17％，SiO2：7.5％，Fe：9％，CaO 4.5％，Au 20g/t，Ag 500g/t。
如图1所示，把该铅精矿与熔剂配料、制粒后，送底吹炉熔炼，熔炼炉熔池温度1100℃。在熔炼炉底设有4个氧气喷入口，含氧(O2)95％(总体积百分比)的工业氧气通过四元氧枪喷入炉内，氧枪采用氮气和软化水保护；产出的烟气含SO210-12％(总体积百分比)送余热锅炉回收余热、电收尘后送硫酸系统两转两吸制酸；制酸尾气直接排放。熔炼炉产出的铅氧化渣从渣口放入铸渣机或铸渣模铸成渣块，再配入适量的钙质(和铁质)块状熔剂，并加入焦碳一起送鼓风炉还原，产出粗铅，鼓风炉还原焦率：16％。粗铅分别从熔炼炉和鼓风炉产出。
本实施例所取得的技术指标见表2。
| 项目 | 单位 | 实例1 | 实例2 |
| 氧气底吹熔炼炉年有效作业时间 | h | 7250 | 7300 |
| 铅氧化渣Fe/SiO2 | 0.9 | 1.2 | |
| 铅氧化渣CaO/SiO2 | 0.35 | 0.45 | |
| 氧气底吹熔炼炉工业氧气消耗量 | m3/t粗铅 | 315 | 350 |
| 氧气底吹熔炼炉一次粗铅产出率 | ％ | 55 | 50 |
| 铅氧化渣含Pb | ％ | 50 | 45 |
| 制酸后尾气含SO2 | mg/m3 | 450 | 400 |
| 鼓风炉焦率 | ％ | 14 | 16 |
| Pb回收率 | ％ | 96.5 | 97.0 |
| S回收率 | ％ | 95.0 | 96.0 |
| Au回收率 | ％ | 99.0 | 99.5 |
| Ag回收率 | ％ | 99.0 | 99.5 |
| 鼓风炉渣含Pb | ％ | 3.5 | 4.5 |
表2
实现本发明方法的系统包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、铅氧化渣铸渣机、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉和鼓风炉。所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°；所述氧枪设置在所述氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口处；所述铅氧化渣铸渣机通过渣溜槽与所述氧气底吹熔炼炉的铅氧化渣出口相连；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的烟气出口的上方。
如图2和图3所示，氧气底吹熔炼炉为可回转的卧式圆筒形结构，其顶部设有加料口2和烟气出口1，所述氧气底吹熔炼炉的底部设有氧气喷入口3，所述氧气喷入口3的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°，所述氧气底吹熔炼炉的端部还设有铅氧化渣出口5和虹吸放铅口4。
氧枪为多元套管结构，包括中心管和外环管，所述中心管为圆型通管，所述外环管带有内层和外层气体通道，中心管和内层外环管为氧气通道，外层外环管为保护气体和软化水通道。所述氧枪套管的内层外环管有1-3层，外层外环管有1-2层，环缝间开有槽型通道。
余热锅炉配有膜式壁结构的垂直上升段和水平段，所述垂直上升段的高度为15-25m，所述垂直上升段的下端设有覆盖在氧气底吹熔炼炉的烟气出口周围的弧型烟罩。
鼓风炉设有上下排列的双排进风口，所述鼓风炉的料柱高度为4-6m，炉腹角为5°-9°。所述双排进风口的间距为300-1000mm，上下排进风口风量分配比为0.3-0.5/1。
Claims (12)
1、一种采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅法，该方法包括以下步骤：
1)将含铅原料和熔剂配料后，从加料口送入氧气底吹熔炼炉中进行熔炼，所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°；
2)将熔炉所需的富氧气体从氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口喷入所述熔炼炉的熔池内，所述氧气体中的氧气纯度为90％-99.99％，氧气的用量为250m3/t-450m3/t粗铅，所述粗铅是底吹炉和鼓风炉所产生的粗铅的质量的总和；
3)所述含铅原料经氧气底吹熔炼炉熔炼后，产生出一次粗铅、铅氧化渣和含高浓度SO2的烟气，所述一次粗铅通过所述氧气底吹熔炼炉的放铅口放出并铸锭；
所述铅氧化渣通过所述氧气底吹熔炼炉的放渣口放入铸渣设备中铸成渣块；配入适量熔剂调整渣型，并加入焦炭一起送鼓风炉还原，产出粗铅；所述含高浓度的SO2烟气经余热锅炉回收余热和收尘装置收尘后送硫酸系统制酸，制酸尾气放空；所述氧气底吹熔炼炉和鼓风炉所产生的铅烟尘返回配料；
特征在于，其中步骤(1)中所述的氧气底吹熔炼炉的熔池温度为1050-1150℃。
2.根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(1)和(2)中所述的氧气底吹熔炼炉为可回转的卧式圆筒形结构，其顶部设有加料口，所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口。
3、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(3)中所述的铸渣设备采用直线型铸渣机，所述铸渣设备铸成的渣块块度在20mm-100mm。
4、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(1)中所述的铅氧化渣的渣型按质量比计为：Pb：35-55％，Fe/SiO2＝0.8-1.4/1，CaO/SiO2＝0.2-0.8/1。
5、根据权利要求4所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(1)中所述的铅氧化渣的渣型按质量比计为：Pb：45-50％，Fe/SiO2＝1.0-1.2/1，CaO/SiO2＝0.3-0.5/1。
6、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(1)中含铅原料和熔剂配料所得的物料在送入氧气底吹熔炼炉之前进行制粒，所述物料的湿度在7-8％，粒径为5-30mm。
7、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于步骤(1)中所述的氧气底吹熔炼炉包括氧枪，所述氧枪呈套管结构，包括中心管和外环管，中心管为圆型通道，外环管带有内层和外层气体通道，中心管和内层外环管为氧气通道，外层外环管为保护气体和软化水通道。
8、根据权利要求6所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于其中所说的内层外环管可以是1至3层，外层外环管可以是1至2层，环缝间开有槽型通道。
9、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于其中所使用的余热锅炉配有膜式壁结构的垂直上升段和水平段，所说的垂直上升段高度为15-25米并且其下端设有覆盖在氧气底吹熔炼炉的烟气出口周围的弧形烟罩。
10、根据权利要求1所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于其中所使用的鼓风炉，设有上下排列的双排进风口，所述鼓风炉的炉料高度为4-6m，炉腹角为5°-9°。
11、根据权利要求9所述的采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法，特征在于其中所述鼓风炉的双排进风口间距为300-1000mm，上下排进风口风量分配比为0.3-0.5/1。
12、一种用于实现权利要求1所述的炼铅法的系统，其特征在于该系统包括氧气底吹熔炼炉、氧枪、铅氧化渣铸渣机、带有膜式壁结构的垂直上升段的余热锅炉和鼓风炉；所述氧气底吹熔炼炉的底部或底侧部设有氧气喷入口，所述氧气喷入口的方向与铅垂线的夹角α的范围为0°≤α≤90°；所述氧枪设置在所述氧气底吹熔炼炉的氧气喷入口处；所述铅氧化渣铸渣机通过渣溜槽与所述氧气底吹熔炼炉的铅氧化渣出口相连；所述余热锅炉设置在所述氧气底吹熔炼炉的烟气出口的上方。
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