CN106319242A - 一种连续直接炼铅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续直接炼铅的方法，以硫化铅精矿或其它含铅物料为原料，还原剂直接采用碎煤，通过三台串联的富氧侧吹炉分别作为氧化炉、还原炉及烟化炉连续作业。富氧侧吹炉将硫化铅精矿或其它含铅物料加入完成氧化熔炼，产出部分一次粗铅和液态高铅渣；液态高铅渣连续流入富氧侧吹还原炉进行连续还原熔炼，产出二次粗铅和含锌还原熔渣，含锌还原熔渣连续流入富氧侧吹烟化炉连续吹炼，回收渣中的锌。还原炉采用富氧侧吹炉还使得还原剂可直接采用碎煤，无需粉煤制备。烟化炉采用富氧侧吹炉，由于富氧侧吹炉采用铜水套进行冷却，所以吹炼炉渣可以使用氧气浓度较高的富氧空气来降低鼓风强度和减少鼓风量，提高吹炼强度和热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种含铅炉料炼铅的方法，具体涉及一种含铅炉料连续直接炼铅的方法。
背景技术
针对传统“烧结—鼓风炉”粗铅生产工艺流程长，能耗高，存在低浓度SO2烟气及含铅粉尘污染环境问题，20世纪80年后期，在总结、吸收国外有关粗铅冶炼先进技术基础上，国内开发了“氧气底吹氧化熔炼—鼓风炉还原熔炼”粗铅生产工艺，即：“氧气底吹炉 — 铸渣机 — 鼓风炉 — 电热前床 — 烟化炉”，该工艺采用“氧气底吹氧化熔炼”取代传统工艺中的“烧结”工序，基本解决了传统工艺流程长和SO2浓度难以达到两转两吸制酸工艺要求等问题。在当时国家相关政策的支持下，该工艺得到迅速推广。
然而，这种工艺在生产过程中，氧化熔炼高铅渣需要浇铸成渣块才能加入鼓风炉熔炼，不仅在浇铸冷却造成环境污染较严重和能源浪费；而且能耗高、炉顶温度高、炉结严重、床能力低、渣含铅高；氧气底吹氧化炉、鼓风炉均采用间断放渣，所以烟化炉只能周期性操作。烟化炉的周期性间断作业，使其产生的烟气量、烟气温度和烟气SO2浓度呈周期性波动，导致余热锅炉产生的蒸汽周期性波动，给余热综合利用和烟气脱硫带来很大难度。随着国家发改委《产业结构调整指导目录（2011年本）》将以“焦炭为燃料的有色金属熔炼炉”列入淘汰类工业产品，国家节能减排力度的加强和《有色金属十二五发展规划》的发布，采用该工艺的各生产企业均在积极寻求改进工艺方案。
为了改善氧气底吹氧化熔炼—鼓风炉还原熔炼粗铅冶炼工艺中的环保问题，降低能耗，国内开发了氧气底吹氧化炉熔炼—液态高铅渣直接还原工艺。
氧气底吹氧化炉熔炼产出的液态高铅渣直接还原采用富氧底吹炉或富氧侧吹炉作为还原炉，高铅渣直接流入还原炉，以煤或煤加天然气作为还原剂，鼓入富氧空气进行还原熔炼。但是，由于底吹炉中的物料在氧化熔炼过程中，炉体的放渣口是封堵的，放渣时需先通过专用工具将放渣口打开，放完渣后重新封堵放渣口才能进行氧化熔炼，也就是说物料氧化熔炼的高铅渣是分炉次间断放出的。也就是说底吹炉的炉型结构决定了它只能间断放渣，所以目前所有液态高铅渣直接还原都是分炉次周期性作业，烟化炉也只能周期性作业，用富氧底吹炉或侧吹炉进行氧化熔炼时，还原熔炼和烟化吹炼一般以120分钟为一个周期，进渣20-30分钟，熔炼或吹炼时间70-80分钟，排渣20-30分钟。若用富氧顶吹炉进行氧化熔炼，需要4小时放一次高铅渣，还原熔炼则以240分钟为一个周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续氧化熔炼、连续还原熔炼及连续吹炼的直接炼铅方法，以改变粗铅冶炼过程中氧化熔炼间断放渣、还原熔炼和烟化吹炼分炉次周期性间断作业的现状，实现连续作业，提高生产能力，提高节能减排和技术装备自动化水平，降低劳动强度、安全和环境污染风险。
本发明提供的这种连续直接炼铅的方法，采用铅精矿或者含铅物料作为冶炼原料，采用碎煤作为还原剂，通过三台串联的富氧侧吹炉分别作为氧化炉、还原炉及烟化炉连续作业实现直接炼铅，包括以下步骤：
（1）往氧化炉中加入含铅物料及熔剂，从炉体两侧鼓入富氧空气对物料进行强化氧化熔炼，得到的一次粗铅由虹吸放铅口放出送往精炼处理，液态高铅渣由排渣口连续流入还原炉中；
（2）往还原炉中加入碎煤，从炉体的两侧向鼓入富氧空气对液态高铅渣进行连续还原熔炼，得到的二次粗铅由虹吸放铅口放出送往精炼处理，含锌还原熔渣由排渣口连续流入烟化炉中；
（3）往烟化炉中加入碎煤，从炉体的两侧鼓入富氧空气对含锌还原熔渣进行吹炼回收其中的锌；
作为优选，所述氧化炉中鼓入富氧空气中的氧气浓度为60~90%，氧化反应温度为1000~1100℃。
作为优选，所述还原炉中加入的碎煤粒度为10～30mm。
作为优选，所述还原炉中鼓入富氧空气中的氧气浓度为45~75%，反应温度为1200~1300℃。
作为优选，所述烟化炉中加入的碎煤量为所述还原渣量的16~18%，鼓入富氧空气中的氧气浓度为30~45%，使吹炼后的炉渣中含铅量小于1%，含锌量小于2%。
本发明的整个冶炼过程是连续作业的，其基本条件是氧化炉、还原炉和烟化炉均采用富氧侧吹炉。将三台富氧侧吹炉串联，氧化炉产出的液态高铅渣连续流入还原炉中，还原炉产出的还原熔渣连续流入烟化炉中，从而保证了烟化炉对炉渣的连续吹炼。还原炉采用富氧侧吹炉还使得还原剂可直接采用碎煤，无需粉煤制备，从而节省粉煤制备的建设投资和运行成本。烟化炉采用富氧侧吹炉，由于富氧侧吹炉采用铜水套进行冷却，所以吹炼炉渣可以使用氧气浓度较高的富氧空气来降低鼓风强度和减少鼓风量，提高吹炼强度和热效率。即本发明在原理和设备上实现了熔池熔炼直接炼铅的连续性，改变了现有技术底吹炉作为氧化炉的分炉次间断放渣而导致的还原炉和烟花炉的分炉次间断操作的现状。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的物料流向示意图。
具体实施方式
本发明提供的这种连续直接炼铅的方法，如图1、图2所示，炼铅原料采用硫化锌精矿或者其它含铅物料，还原剂直接采用碎煤，设备采用三台串联的富氧侧吹炉分别作为氧化炉1、还原炉2及烟化炉3。具体炼铅操作过程如下：
（1）以硫化铅精矿及其它含铅物料为原料，配入适当石灰石等熔剂构成炉料。如果炉料含可燃硫过低，配入少量碎煤作为补充燃料，混合制粒后连续加入富氧侧吹氧化炉内；从富氧侧吹氧化炉两侧鼓入氧气浓度为60%～90%的富氧空气，在1000～1100℃条件下进行强化氧化熔炼，经过“PbS+3/2O2=PbO+SO2、PbS+2PbO =3Pb+SO2、PbS+PbSO4=2Pb+2SO2”等一系列发应，得到部分一次粗铅和含Pb约为30～50%的液态高铅渣。液态高铅渣和一次粗铅在炉体熔池内沉淀分离，一次粗铅由虹吸放铅口放出送精炼处理，液态高铅渣由渣口连续排出，熔融的液态高铅渣经溜槽直接流入还原炉，进行还原熔炼；
（2）在高铅渣还原过程中，从还原炉的加料口加入少量粒度为10～30mm的碎煤，必要时可加入少量石灰石作为调渣熔剂，从还原炉两侧鼓入氧气浓度为45%～75%的富氧空气，在1200～1300℃条件下进行还原熔炼，得到二次粗铅和还原熔渣，还原熔渣和二次粗铅在炉体熔池内沉淀分离，二次粗铅从侧部虹吸放铅口放出送精炼处理，含锌还原熔渣由端部的渣口连续排出，经溜槽流入烟化炉进行连续吹炼；
（3）在炉渣烟化吹炼过程中，加入还原熔渣量16～18%左右的粒煤，鼓入氧气浓度30%～45%进行炉渣连续吹炼，炉渣中的金属锌、铅还原挥发，上部三次风氧化得到次氧化锌烟尘；炉渣含铅小于1％、含锌小于2％时经水碎后外售。
氧化炉进行氧化熔炼的连续出炉烟气的SO2浓度约为15～30%，经余热锅炉冷却、静电收尘器收尘后，送制酸系统生产硫酸，余热锅炉和电收尘器收集的烟尘返回熔炼配料。余热锅炉生产的余热蒸汽可综合利用。
还原炉进行还原熔炼的连续出炉烟气经余热锅炉冷却、收尘器收尘，尽管还原炉烟气SO2浓度很低，但是仍高于大气污染物排放标准，必须经过脱硫后排放；余热锅炉和收尘器收集的烟尘返回熔炼配料。余热锅炉生产的余热蒸汽可综合利用。
烟化炉进行烟化吹炼的连续出炉烟气经余热锅炉冷却、袋式收尘器收尘后，与还原炉的出炉烟气及制酸尾气合并，经脱硫净化后排放。余热锅炉和收尘器收集的烟尘即为次氧化锌产品外售，可作为湿法炼锌的原料生产电锌。
为了实现炉渣吹炼（即烟化）过程的连续作业，必须确保还原炉炉渣连续不断地流入富氧侧吹烟化炉，为了确保还原炉炉渣能够连续流出，氧化炉产出的高铅渣必须连续流入还原炉，这样才能保证整个冶炼过程的连续作业。
为此本发明的氧化炉选择了富氧侧吹炉，而不是底吹炉或顶吹炉，这是因为侧吹炉比底吹炉和顶吹炉更加容易实现连续放渣。其理由主要有二：一是侧吹炉为立式炉型，炉缸及熔池有一定深度，渣铅界面位于风口以下500-600mm，采用潜流排渣，炉渣的运行轨迹比底吹炉更长，有利于渣铅分离。二是侧吹炉采用多个喷嘴从两侧鼓入富氧空气，对熔体产生强烈搅动，传质传热效果好，反应速度比顶吹炉更快。
烟化炉采用富氧侧吹炉可以用粒煤取代粉煤作还原剂，不需要制备粉煤，从而节省粉煤制备的建设投资和运行成本。用富氧侧吹炉取代传统烟化炉进行炉渣吹炼，因为富氧侧吹炉采用铜水套进行冷却，所以可使用氧气浓度较高的富氧空气进行吹炼来降低鼓风强度和减少鼓风量，提高吹炼强度和热效率。
所以本发明在原理和装备上实现了熔池熔炼直接炼铅的连续性，改变了目前氧化炉（底吹炉或顶吹炉）间断放高铅渣，还原炉进高铅渣、熔炼、放出还原渣、烟化炉进渣、吹炼、放渣分炉次间断操作的现状。
Claims (5)
1.一种连续直接炼铅的方法，采用铅精矿或者含铅物料作为冶炼原料，采用碎煤作为还原剂，通过三台串联的富氧侧吹炉分别作为氧化炉、还原炉及烟化炉连续作业实现直接炼铅，包括以下步骤：
（1）往氧化炉中加入含铅物料及熔剂，从炉体两侧鼓入富氧空气对物料进行强化氧化熔炼，得到的一次粗铅由虹吸放铅口放出送往精炼处理，液态高铅渣由排渣口连续流入还原炉中；
（2）往还原炉中加入碎煤，从炉体的两侧向鼓入富氧空气对液态高铅渣进行连续还原熔炼，得到的二次粗铅由虹吸放铅口放出送往精炼处理，含锌还原熔渣由排渣口连续流入烟化炉中；
（3）往烟化炉中加入碎煤，从炉体的两侧鼓入富氧空气对含锌还原熔渣进行连续吹炼回收其中的锌。
2.如权利要求1所述的连续直接炼铅的方法，其特征在于：所述氧化炉中鼓入富氧空气中的氧气浓度为60~90%，氧化反应温度为1000~1100℃。
3.如权利要求1所述的连续直接炼铅的方法，其特征在于：所述还原炉中加入的碎煤粒度为10～30mm。
4.如权利要求1所述的连续直接炼铅的方法，其特征在于：所述还原炉中鼓入富氧空气中的氧气浓度为45~75%，反应温度为1200~1300℃。
5.如权利要求1所述的连续直接炼铅的方法，其特征在于：所述烟化炉中加入的碎煤量为所述还原渣量的16~18%，鼓入富氧空气中的氧气浓度为30~45%，使吹炼后的炉渣中含铅量小于1%，含锌量小于2%。
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