年產(chǎn)10萬噸粗鉛畢業(yè)設(shè)計

1、年產(chǎn)10萬噸粗鉛畢業(yè)設(shè)計 摘要 本次設(shè)計主要是年處理10萬噸鉛精礦的鉛頂吹直接熔煉爐，通過對鉛及其主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和用途的認(rèn)識、鉛生產(chǎn)方法的了解、鉛直接熔煉原理及工藝流程的選擇、計算熔煉爐煉鉛的物料平衡與熱平衡計算。對鉛頂吹直接熔煉爐進(jìn)行選擇計算，根據(jù)計算出的尺寸對熔煉爐進(jìn)行定型，通過尺寸定型畫出熔煉爐的結(jié)構(gòu)圖。設(shè)計方案以技術(shù)新、效益高為原則，充分體現(xiàn)了先進(jìn)、靈活、多功能的特點。關(guān)鍵詞: 鉛頂吹直接熔煉爐、年產(chǎn)10萬噸、工藝流程的選擇、物料平衡與熱平衡計算、尺寸定型、畫結(jié)構(gòu)圖。 目錄1 緒論12、鉛生產(chǎn)概述32、1鉛及其主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和用途3 2、1、1鉛的性質(zhì)和用途3 2、

2、1、2鉛的主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)52、2鉛生產(chǎn)方法概述8 2、2、1直接煉鉛法8 2、2、2傳統(tǒng)煉鉛法9 2、3鉛直接熔煉9 2、3、1鉛直接熔煉的基本原理9 2、3、2鉛直接熔煉工藝流程11 2、3、3鉛直接熔煉中各主要組分的行為14 2、3、4鉛直接熔煉主要產(chǎn)物16 2、4鉛直接冶煉艾薩爐熔煉系統(tǒng)主要設(shè)備結(jié)構(gòu)172、4、1艾薩爐的爐體結(jié)構(gòu)172、4、2艾薩爐噴槍172、4、3輔助燃燒噴嘴182、4、4艾薩爐的熔體排放192、4、5艾薩熔煉操作要點193、冶金計算213、1原料213、2燃料223、3輔助材料233、3、1石英石233、3、2石灰石243、3、3鐵焙砂24 1、緒論在所有金

3、屬的冶煉中，鉛冶煉一直是個難點。世界已查明的鉛資源儲量為150萬噸，中國的鉛儲量為9萬噸，在世界上居第二位。中國的鉛產(chǎn)量接近世界的，居世界第一位。中國的鉛消費也在增加，成為世界第二大消費國，僅次于美國。2003年中國的鉛消費量為116.82106 噸。隨著鉛工業(yè)的發(fā)展，中國鉛冶煉的技術(shù)裝備水平也在提高，但與國外相比仍有差距，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 、鉛冶煉企業(yè)的規(guī)模較?。?、技術(shù)裝備相對落后； 、再生資源利用率低； 、環(huán)境污染比較嚴(yán)重； 、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)偏低。 目前，世界上以，硫化鉛礦為原料鉛，冶煉生產(chǎn)仍以燒結(jié)-還原熔煉工藝為主，其產(chǎn)量占世界鉛產(chǎn)量的 70%以上，密閉鼓風(fēng)爐熔煉工藝約占10%,

4、新煉鉛工藝占10%-15%。中國鉛冶煉的情況與上述情況大致相同，對礦產(chǎn)鉛而言，燒結(jié)-還原熔煉工藝占65%，isa工藝占12%，新工藝占23%。isa工藝將鉛精礦混合冶煉，一般鉛鋅比例為1:2，燒結(jié)煙氣中so2濃度為5%左右，可采用兩轉(zhuǎn)兩吸接觸制酸工藝回收其中的so2，煙氣可達(dá)標(biāo)排放。 中國采用的鉛冶煉新工藝有氧氣底吹技術(shù)、氧氣頂吹技術(shù)和卡爾多法。這些方法的共同特點是取消了硫化鉛的燒結(jié)脫硫過程，采用富氧熔煉脫硫，煙氣so2濃度可達(dá)到10%以上，均采用常規(guī)制酸工藝進(jìn)行煙氣處理，回收其中的so2，尾氣可達(dá)標(biāo)排放。所不同的是氧氣底吹和氧氣頂吹技術(shù)仍需鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉，卡爾多法可直接產(chǎn)出粗鉛。現(xiàn)世界各

5、國爭相學(xué)習(xí)和接納中國的煉鉛新技術(shù)并取得了不俗的產(chǎn)量和效果。按工藝交流學(xué)習(xí)其氧氣頂吹的鼓風(fēng)爐直接熔煉，掌握其原理，對我們將來的發(fā)展有著重要作用。 2、 鉛生產(chǎn)概述2、1鉛及其主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和用途 2、1、1 鉛的性質(zhì)和用途鉛是周期表中第四族元素，原子序數(shù)為82，在化合物中鉛為兩價及四價，原子量為207.21207，呈藍(lán)灰色或銀灰色銀灰色藍(lán)，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，熔點327.4，沸點1725， 密度11.336克/厘米。鉛主要用于制造合金：耐蝕合金（用于蓄電池柵板、電纜護(hù)套、化工設(shè)備及管道等）；焊料合金（用于電子工業(yè)、高溫焊料、電解槽耐蝕件）；電池合金（用于產(chǎn)干電池）；軸承和模合金。

6、應(yīng)用于顏料的鉛化合物有鉛白、鉛丹、鉛黃、密陀僧。可用于聚氯乙烯的穩(wěn)定劑。鉛對x射線及r射線有良好的吸收能力，廣泛用于x光機(jī)和原子能裝置的防護(hù)材料。 目前，有研究將鉛用于電動汽車和電動自行車（動力電池）、重力水淮測量裝置、核廢料包裝物、氡氣防護(hù)屏、微電子和超導(dǎo)料。鉛的最重要的有機(jī)化合物是四乙基鉛，常用作汽油的防爆劑。、物理性質(zhì)金屬鉛結(jié)晶屬于等軸晶系，其物理性質(zhì)方面的特點為硬度小、密度大、熔點低、沸點高、展性好、延性差、對電與熱的傳導(dǎo)性能差、高溫下容易揮發(fā)、在液態(tài)下流動性大。這些性質(zhì)如表11所示。表1-l鉛的主要物理性質(zhì)項目原子量密度(20)熔點硬度(莫氏)沸點粘度(340)單位g/cm3pas數(shù)

7、值207.2111.3437327.431.515250.189項目比電阻(2040)導(dǎo)熱系數(shù)f100)平均熱容(一100)表面張力(327.5)氣化潛熱熔化潛熱單位/cm2j/(cms)j(g-)pa/cmjgj/g數(shù)值20.6480.3390.150544.484026.17鉛的蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下：溫度()62071082096011301290136014151525蒸氣壓(kpa)1.3310-41.3310-31.3310-20.1331.336.713.338.5101.3可見在高溫下鉛的揮發(fā)程度很大，所以在火法煉鉛過程中容易導(dǎo)致鉛的揮發(fā)損失和環(huán)境污染，煉鉛廠必須設(shè)置完善的收塵

8、設(shè)備。、化學(xué)性質(zhì)鉛在完全干燥的常溫空氣中或在不含空氣的水中，不發(fā)生任何化學(xué)變化；但在潮濕和含有co2的空氣中，則失去光澤而變成暗灰色，其表面被pbo2薄膜所覆蓋，此膜慢慢地轉(zhuǎn)變成堿性碳酸鉛3pbco3pb(oh)2。鉛在空氣中加熱熔化時，最初氧化成pb2o，溫度升高時則氧化為pbo，繼續(xù)加熱到330450形成的pbo氧化為pb2o3，在450470的溫度范圍內(nèi)，則形成pb3o4。(即2pbopbo2，俗稱鉛丹)。無論是pb2o3，或pb3o4在高溫下都會離解生成pbo，因此pbo是高溫下惟一穩(wěn)定的氧化物。co2對鉛的作用不大；浸沒在水中(無空氣)的鉛很少腐蝕。鉛易溶于硝酸(hno3)、硼氟酸(

9、hbf4)、硅氟酸(h2sif6)、醋酸(ch3cooh)及agno3等；鹽酸與硫酸僅在常溫下與鉛的表面起作用而形成幾乎是不溶解的pbcl2和pbso4的表面膜。可見，以工業(yè)上常用的“三酸”作為溶劑，都不太適宜用于濕法煉鉛和粗金屬鉛的水溶液電解精煉，因為盡管硫酸、鹽酸價廉易得，但生成的pbso4、pbcl2在水溶液中溶解度??；而與硝酸形成的pb(no3)2在水溶液中不太穩(wěn)定，容易生成揮發(fā)性的氧化氮。這就是濕法煉鉛工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的困難所在，也是粗鉛電解精煉不得不采用較昂貴的h2sif6作電解質(zhì)的緣故。鉛是放射性元素鈾、錒和釷分裂的最后產(chǎn)物，可吸收放射性線，且具有抵抗放射性物質(zhì)透過的性能。 2、1

10、、2 鉛主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)、硫化鉛硫化鉛(pbs)在自然界呈方鉛礦存在，色黑(結(jié)晶狀態(tài)呈灰色)，具有金屬光澤。pbs含pb86.6，密度7.47.6g/cm3，熔點1135，熔化后流動性很大，可透過粘土質(zhì)材料而不起侵蝕作用，易滲入磚縫。pbs在600時已開始揮發(fā)，其蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下：溫度()85292897510741108116012211281蒸氣壓(kpa)0.1330.6671.337.9913.326.753.3101.3pbs的離解壓很小，1000時僅為16.8pa。但pbs中的pb可被對硫親和力大的金屬所置換，如溫度高于1000時，鐵可置換pbs中的鉛(pbs+fe=

11、fes +pb)。這就是煉鉛常見的“沉淀反應(yīng)”。pbs可與fes、cu2s等金屬硫化物形成锍，cao、bao對pbs可起分解作用(4pbs+4cao=4pb+3cas+caso4)；在還原氣氛下，可發(fā)生下列反應(yīng)：2pbs+cao+c(co) =pb+pbscas+co(co2)。當(dāng)爐料中存在大量cas時，會降低鉛的回收率，因為cas將與pbs形成穩(wěn)定的caspbs。在鉛的熔點附近，pbs不溶于鉛中，隨著溫度的升高，pbs在鉛中的溶解度增加。到1040時，pbs與pb的熔合體分為兩層，上層含pbs 89.5，pb10.5；下層含pbs19.4，pb 80.6。當(dāng)冷卻時pbs以純凈的結(jié)晶體從pbp

12、bs熔合體中析出，這是鼓風(fēng)爐熔煉中爐結(jié)形成的原因之一。pbs溶解于hno3及fecl3的水溶液中，所以hno3和fecl3均可用來作為方鉛礦的浸出劑。pbs幾乎不與c和co發(fā)生作用。pbs在空氣中加熱時生成pbo和pbso4，其開始氧化溫度為360380。、氧化鉛氧化鉛(pbo)又名密陀僧，熔點886，沸點1472，有兩種同素異形體：屬于正方晶系的紅密陀僧和斜方晶系的黃密陀僧。熔化的密陀僧急冷時呈黃色，緩冷時呈紅色，前者在高溫下穩(wěn)定，兩者的相變點為450500。pbo在不同溫度下的平衡蒸氣壓如下：溫度()9431039108512221265133014021472蒸氣壓(kpa)0.1330

13、.6671.337.9913.326.753.3101.3pbo是強(qiáng)氧化劑，能氧化te、s、as、sb、bi和zn等。pbo是兩性氧化物，既可與sio2、fe2o3，結(jié)合成硅酸鹽或鐵酸鹽；也可與cao，mgo等形成鉛酸鹽(如pbo2+cao=capbo3)；還可與al2o3結(jié)合成鋁酸鹽。pbo對硅磚和粘土磚的侵蝕作用很強(qiáng)烈。所有的鉛酸鹽都不穩(wěn)定，在高溫下離解并放出氧氣。pbo是良好的助熔劑，它可與許多金屬氧化物形成易熔的共晶體或化合物。在pbo過剩的情況下，難熔的金屬氧化物即使不形成化合物也會變成易熔物。此種作用在煉鉛過程中具有重要意義。pbo屬于難離解的穩(wěn)定化合物，但容易被c和co所還原。、

14、硫酸鉛硫酸鉛(pbso4)的密度為6.34g/cm3，熔點為1170。pbso4是比較穩(wěn)定的化合物，開始分解的溫度為850，而激烈分解的溫度為905。pbs、zns和cu2s等的存在可促進(jìn)pbso4的分解，促使其開始分解溫度降低。例如pbso4+pbs系中，反應(yīng)開始溫度為630。pbso4和pbo均能與pbs發(fā)生相互反應(yīng)生成金屬鉛，是硫化鉛精礦直接熔煉的反應(yīng)之一。、氯化鉛氯化鉛(pbcl2)為白色，其熔點為498，沸點為954，密度為5.91g/cm3。pbcl2在水溶液中的溶解度甚小，25時為1.07，100時才為3.2。但pbcl2溶解于堿金屬和堿土金屬的氯化物(如nacl等)水溶液中。p

15、bcl2在nacl水溶液中的溶解度隨溫度和nacl濃度的提高而增大，當(dāng)有cacl2存在時，其溶解度更大。例如，在50下nacl飽和溶液中鉛的最大溶解度為42g/l；當(dāng)有cacl2存在下的nacl飽和溶液加熱至100時，則鉛的溶解度可達(dá)100110g/l。2、2 鉛生產(chǎn)方法概述 鉛從原礦開始，經(jīng)過采礦和選礦，得到含鉛45%70%的鉛精礦，然后送入冶煉廠進(jìn)行冶煉。目前世界上鉛的冶煉方法有火法和濕法兩 種，主要以火法為主，濕法煉鉛還未實現(xiàn)工業(yè)化?；鸱ㄒ睙捰挚煞譃橹苯右睙挿ê蛡鹘y(tǒng)冶煉法。 2、2、1 直接煉鉛法直接冶煉法主要有以下幾種： （1）基夫塞特法(kivcet)煉鉛：1967年前蘇聯(lián)有色金屬礦

16、冶研究院開始試驗；1988年實現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。該工藝是由原蘇聯(lián)的莫斯科有色研究院和哈薩克斯坦共同研制完成的。意大利薩米公司購買了該項專利權(quán)并在威斯麥港，基夫塞特法煉鉛對物料的制備要求嚴(yán)格，入爐爐料經(jīng)配料后要求充分干燥至水份0.5%以下，粒度要求100目左右。終渣含鉛3%以上，仍有低空污染問題，生產(chǎn)能耗高。（2）氧氣底吹煉鉛法（qsl）：由德國魯奇公司等研制的，已在中國、德國、韓國建廠，該工藝對原料制備要求相對較為寬松，物料水份、粒度組成不受嚴(yán)格的限制。 由于氧化與還原在同一個裝置中完成，終渣含鉛為5%-10%，氧耗高、電耗高。（3）水口山煉鉛法（sks)；該法是中國自行開發(fā)的直接煉鉛新工藝

17、。它是在一臺氧氣底吹回轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉的。鉛精礦不經(jīng)焙燒和燒結(jié)，在此煉出一步分粗鉛，另一部分鉛氧化成pbo進(jìn)入爐渣，爐渣含鉛40%，鑄塊后進(jìn)鼓風(fēng)爐還原熔煉。 （4）氧氣頂吹煉鉛法：此法是兩段（氧化和還原）操作的直接煉鉛法，澳大利亞mim公司和ausmelt公司分別擁有類似的技術(shù)。所建的工廠有處理鉛精礦和廢舊電池的，也有用于煉鉛爐渣煙化回收鋅的。爐型和煉銅的艾薩爐或奧氏爐相同。mim公司最初建設(shè)的一套生產(chǎn)設(shè)施是由兩臺相互連通的爐子組成，一臺氧化熔煉爐產(chǎn)出粗鉛和高鉛爐渣的混合熔體，該混合熔體經(jīng)過連通管進(jìn)入還原爐，高鉛爐渣在還原爐用噴槍噴入粉煤還原。 2、2、2 傳統(tǒng)煉鉛法傳統(tǒng)煉鉛法主要為燒結(jié)鼓風(fēng)爐熔煉法

18、，而鼓風(fēng)爐煉鉛歷史悠久，到19世紀(jì)已出現(xiàn)較大規(guī)模的生產(chǎn)，主要是將燒結(jié)塊和焦炭從爐頂分層加入鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。粗鉛和爐渣從各自的放出口間斷或連續(xù)放出。粗鉛品位為96%98%，需進(jìn)一步精煉。爐渣進(jìn)行煙化處理，回收其中的鋅、鉛和其它有價金屬后棄去。由于該法工藝簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定、回收率高等優(yōu)點，多年來被廣泛采用，所生產(chǎn)的鉛占世界鉛產(chǎn)量的80%以上。2、3 鉛直接熔煉 2、3、1 鉛直接熔煉的基本原理金屬硫化物精礦直接熔煉的特點之一是利用工業(yè)氧氣,二是采用強(qiáng)化冶煉過程的現(xiàn)代冶金設(shè)備,從而使金屬硫化物受控氧化熔煉在工業(yè)上應(yīng)用成為可能。在鉛精礦的直接熔煉中，根據(jù)原料主成分pbs的含量,按照pbs氧化發(fā)生的

19、基本反應(yīng)pbs+o2= pb+so2,控制氧的供給量與pbs的加入量的比例(簡稱為氧/料比),從而決定了金屬硫化物受控氧化發(fā)生的程度。實際上,pbs氧化生成金屬鉛有兩種主要途徑：一是pbs直接氧化生成金屬鉛，較多發(fā)生在冶金反應(yīng)器的爐膛空間內(nèi)；二是pbs與pbo發(fā)生交互反應(yīng)生成金屬鉛，較多發(fā)生在反應(yīng)器熔池中。為使氧化熔煉過程盡可能脫除硫（包括溶解在金屬鉛中的硫），有更多的pbo生成是不可避免的，在操作上合理控制氧/料比就成為直接熔煉的關(guān)鍵。在理論上，可借助pb-s-o系硫勢氧勢化學(xué)勢圖（圖4-1）進(jìn)行討論。在圖4-1中，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別代表pb-s-o系中的硫勢和氧勢，并用多相體系中硫的平衡分

20、壓和氧的平衡分壓表示，其對數(shù)值分別為lgps2和lgpo2.圖中間一條黑實線（折線）將該體系分成上下兩個穩(wěn)定區(qū)（又稱優(yōu)勢區(qū)）。上部pbo-pbso4為熔鹽，代表pbs氧化生成的燒結(jié)焙燒產(chǎn)物。在該區(qū)域，隨著硫勢或so2勢增大，燒結(jié)產(chǎn)物中的硫酸鹽增多；圖下部為pb- pbs共晶物的穩(wěn)定區(qū)，由于pb和pbs的互溶度很大，因此在高溫下溶解在金屬鉛中的s含量可在很大范圍內(nèi)變化。如圖所示，在低氧勢、高硫勢條件下，金屬鉛相中的硫可達(dá)13%，甚至更高，這就形成了平衡于縱坐標(biāo)的等硫量（s%)線。隨著硫勢降低，意味著粗鉛中更多的硫被氧化生成so2進(jìn)入氣相。在這里，用點實線（斜線）代表二氧化硫的等分壓線（用pso2

21、表示）。等pso2線表示在多相體系中存在的平衡反應(yīng)1/2s2+o2=so2.在一定pso2下，體系中的氧勢增大，則硫勢降低。反之亦然。 2、3、2 鉛直接熔煉工藝流程 該法屬于頂吹熔池熔煉技術(shù), 其爐體為圓筒形, 內(nèi)襯耐火材料, 噴槍由頂部插入。精礦、 熔劑、 粉煤等物料, 通常經(jīng)混合制粒后, 由加料口加入爐內(nèi)(細(xì)料也可由噴槍直接加入爐內(nèi)), 爐料被噴入的空氣或富氧空氣所氧化, 熔煉產(chǎn)出的高鉛渣進(jìn)入第二段熔爐中, 在有還原劑的條件下, 由噴槍噴入空氣(或富氧空氣)及燃料燃燒供熱, 使高鉛渣還原, 產(chǎn)出粗鉛。該法的核心技術(shù)是頂吹噴槍系統(tǒng)。該噴槍在作業(yè)時通常置于渣層下面, 但卻能受冷渣層的保護(hù)而不

22、損壞。作業(yè)時, 噴入的氣體和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的作用使熔池中的熔體產(chǎn)生劇烈運動, 從而加速反應(yīng)進(jìn)行。鉛精礦、熔劑、煙塵和含鉛渣料等按配料比例充分混合并經(jīng)制粒后由皮帶運輸機(jī)從爐頂加料口送入爐子, pbs氧化反應(yīng)所需的氧氣和空氣及燃油通過噴槍直接以旋渦狀噴射到熔池渣層中, 并使熔池劇烈攪動。由于噴槍以漩渦狀高速噴出氣體, 使?fàn)t料在高氧位的條件下和有限的空間內(nèi), 進(jìn)行氣-固-液三相的充分接觸和迅速反應(yīng), 加速了冶煉過程的傳熱和傳質(zhì)速度, 大大強(qiáng)化了爐內(nèi)熔煉的氧化過程。氧氣由氧氣站供給, 純度為90%93%。操作溫度一般控制在1050左右。熔煉過程中硫化鉛和氧氣反應(yīng)生成氧化鉛, 硫化鉛和氧化鉛反應(yīng)生成粗鉛

23、、 富鉛渣和高濃度so2煙氣。isa熔煉爐產(chǎn)出的高濃度so2煙氣通過余熱鍋爐回收余熱、 收塵系統(tǒng)收塵后, 送往硫酸車間制酸。整個反應(yīng)釋放出大量的熱, 加入的爐料被迅速加熱熔化并完成冶金過程的反應(yīng), 所生成粗鉛從排鉛口排出, 采用圓盤鑄錠機(jī)澆鑄后送電解精煉。富鉛渣由鑄渣機(jī)鑄成渣塊, 冷卻后經(jīng)重型槽式輸送機(jī)送至鼓風(fēng)爐車間進(jìn)行還原熔煉。 工藝流程如圖1-1所示。 圖2-1艾薩-鼓風(fēng)爐熔煉工藝流程艾薩-鼓風(fēng)爐煉鉛工藝具有如下優(yōu)點: 、處理能力大, 生產(chǎn)效率高。在生產(chǎn)過程中, 經(jīng)摸索改進(jìn), isa爐日處理量可提高到設(shè)計值的170%左右, 同時如果要繼續(xù)提高處理能力, 直接將富氧濃度適當(dāng)提高就可以, 不需

24、要增加大的硬件投入。 、原料適應(yīng)性強(qiáng)。在富氧頂吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝生產(chǎn)實踐中, 可處理優(yōu)質(zhì)鉛精礦、 含cu、 zn嚴(yán)重超標(biāo)的雜礦、 電鉛銅浮渣等多種雜料。 、設(shè)備配套靈活。isa爐與鼓風(fēng)爐(ygm爐)之間用鑄渣機(jī)連接, 可以連續(xù)生產(chǎn), 可以斷開生產(chǎn), 互相制約度小。 、環(huán)保效果優(yōu)越。isa爐的密閉性比較好, 冶煉過程中煙氣泄漏點少, 作業(yè)環(huán)境好; 同時產(chǎn)生高so2濃度煙氣, 完全滿足制酸要求, s回收利用率高。 、生產(chǎn)效率高。整個工藝采用dcs控制系統(tǒng)生產(chǎn), 自動化程度高, 生產(chǎn)效率高。 2、3、3鉛直接熔煉中各主要組分的行為 、 鐵的硫化物 黃鐵礦（fes2）和滋硫鐵礦（fensn+1

25、）是硫化鉛精礦中的必然生物，當(dāng)加熱到300以上時，均分解成fes和s2（蒸氣）。fes氧化成feo、fe2o3、 fe3o4并形成2feosio2、mpbonfe2o3等各種硅酸鹽和鐵酸鹽進(jìn)入爐渣。少部分以fes形態(tài)入鉛锍。 、銅的硫化物 銅在硫化鉛精礦中，以黃銅礦cu fes2、銅藍(lán)（cus）、輝銅礦（cu2s）等形態(tài)存在，部分在高溫下分解、氧化成氧化物，以及生成各種硅酸鹽和鐵酸鹽。部分未被氧化以cu2s形態(tài)入鉛锍。 、硫化鋅、硫化鎘 硫化鋅在高溫下氧化成zno，也能生成硅酸鹽和鐵酸鹽入渣；硫化鎘在高溫下氧化成cdo，部分入渣，大部分揮發(fā)入煙塵。 、砷的硫化物 砷在硫化鉛精礦中，以毒砂（ f

26、eass）、雄黃（as2s3）等形態(tài)在在高溫下分解、氧化成極易揮發(fā)的as2o3(在120時已顯著揮發(fā))入煙塵。少部分未揮發(fā)的進(jìn)一步氧化成難揮發(fā)的as2o5，與其它金屬氧化物作用生成很穩(wěn)定的砷酸鹽入渣。（feass=as+fes，少部分as2s3也揮發(fā)入煙塵）。 、銻的硫化物 銻在硫化鉛精礦中，以輝銻礦（sb2s3）、硫銻鉛礦（5pbs2 sb2s3）等形態(tài)存在，在高溫下分解、氧化成sb2o3,，少量揮發(fā)入煙塵。極大部分進(jìn)一步氧化成穩(wěn)定且難揮發(fā)的sb2o4、sb2o5，與其它金屬氧化物作用生成銻酸鹽入渣。 、銀的硫化物、金 銀常以輝銀礦（ag2s）存在于硫化鉛精礦中，在高溫下氧化成ag+ so2

27、。因此，金和銀主要以金屬形態(tài)留在粗鉛和高鉛渣中。 、鉍的硫化物 鉍以輝鉍礦bi2s3存在于硫化鉛精礦中，在高溫下氧化成bi2o3入渣。 2.3.4 鉛直接熔煉主要產(chǎn)物 、 粗鉛在整個熔煉系統(tǒng)中，相對于還原熔煉所產(chǎn)粗鉛而言，稱其為一次粗鉛。一般含：pb94%-98%、cu1%、s1%、as+sb2%，還含有ag、au、bi、sn等有價元素。一次粗鉛產(chǎn)率（或一次沉鉛率）35%左右，隨精礦鉛品位的提高而提高。爐內(nèi)液態(tài)粗鉛（溫度950左右）由虹吸道、溜槽、中間包、溜槽到元盤鑄錠機(jī)鑄成重不超過2.0噸的方梯形粗鉛錠，表面平整，不夾銅锍、爐渣及其它雜物。 、 高鉛渣相對于下步還原熔煉所產(chǎn)爐渣而言，稱其為初

28、渣。是熔煉系統(tǒng)中諸多金屬氧化物的共熔體，主要成分為pboznofeofe2o3sio2cao，其含量占渣量的90%以上，另外還含有mgo、al2o3及cu、as、sb、bi、cd等元素的氧化物。一般含：pb38%-50%、zn6%-10%、s1%、fe8%-15% sio2 7%-14%、 cao 4%-10%。爐內(nèi)液態(tài)高鉛渣由渣口、溜槽直接入還原爐熔煉；目前大部分廠家，利用鑄渣機(jī)鑄成高鉛渣塊料（冷態(tài)），再進(jìn)行鼓風(fēng)爐還原熔煉（雖然要消耗昂貴的冶金焦，但是工藝相對成熟的多）。 、煙塵 富氧頂吹熔煉煙塵率（相當(dāng)于鉛精礦）一般15%左右，有時高達(dá)20%以上，相對而言，重復(fù)冶煉費用較高。系統(tǒng)煙塵（含余

29、熱鍋爐塵、電收塵）成分：pb 60%-70%、s 10%-15%、zn 1.5%-2.0% 。通過煙塵輸送系統(tǒng)返回圓盤制粒。 當(dāng)處理含砷物料時，收砷系統(tǒng)得到的砷塵一般含as2o3達(dá)85%以上，經(jīng)袋裝作為副產(chǎn)品外售。as2o3俗名砒霜，是一種巨毒物品。 、煙氣氧氣頂吹熔煉煙氣溫度高，煙氣量大，煙氣熱焓量高，含塵170g/ nm3（鍋爐入口）.含so2濃度（20%-25%），應(yīng)當(dāng)經(jīng)過余熱回收和收塵（含收砷）后，再送制酸系統(tǒng)。 2、4 鉛直接冶煉艾薩爐熔煉系統(tǒng)主要設(shè)備結(jié)構(gòu)艾薩熔煉主體設(shè)備有艾薩爐、噴槍、余熱鍋爐、燒嘴、噴槍卷揚機(jī)等，輔助系統(tǒng)有供風(fēng)、收塵、鑄造、鑄鉛、制酸等外圍系統(tǒng)。2、4、1艾薩爐的

30、爐體結(jié)構(gòu)2、4、2艾薩爐噴槍噴槍是艾薩爐的核心技術(shù)。艾薩爐噴槍由三層同心圓管組成。最里層是測壓管。第二層是柴油或粉煤的通道，通過控制燃料燃燒可快速調(diào)節(jié)爐溫。最外層是富氧空氣，供艾薩爐熔煉需要的氧。為使熔池允分?jǐn)噭?，噴槍末端設(shè)置有旋流導(dǎo)片，保證鼓風(fēng)以一定的切向速度鼓人熔池，造成熔池上下翻騰的同時，整個熔體急速旋轉(zhuǎn)，從而加速反應(yīng)并減少對爐襯耐火材料的徑向沖刷力。氣體作旋向運動，同時強(qiáng)化氣體對噴槍槍體的冷卻作用，使高溫熔池中噴濺的爐渣在噴槍末端外表面粘結(jié)、凝固為相對穩(wěn)定的爐渣保護(hù)層延緩高溫熔體對鋼制噴槍的浸蝕，另外，呈旋流狀噴出的反應(yīng)氣體對熔體產(chǎn)生的旋向作用強(qiáng)化了對熔體/爐料的混合攪拌作用，為熔池中

31、氣、固、液三相的傳熱傳質(zhì)創(chuàng)造了有利條件。2、4、3 輔助燃燒噴嘴艾薩爐的輔助燃燒噴嘴，長期置于爐內(nèi)，烤爐和暫停熔煉時，噴嘴供油供風(fēng)，燃燒補熱。正常作業(yè)情況下，噴嘴停油，但供風(fēng)作業(yè)熔煉補充風(fēng)用。2、4、4 艾薩爐的熔體排放艾薩熔煉爐采用間斷排放熔體。其優(yōu)點是排液瞬時流量大，排液溜槽不易凍結(jié)，對熔體過熱溫度要求較低。渣線上下波動范圍較大，爐襯磨損和腐蝕相對較分散，渣線區(qū)爐襯壽命較長。其缺點是需要設(shè)置泥炮，定期打孔、放液、堵孔；清理溜槽，操作較繁瑣。熔體高度周期性上下波動，噴槍需要隨時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，需精心操作控制。2、4、5 艾薩熔煉操作要點艾薩熔煉操作：分為點火烘爐和正常熔煉、烘爐艾薩爐的耐火材料

32、采用鎂鉻磚，外層是高鋁磚，烘爐應(yīng)遵照升溫曲線進(jìn)行，余熱鍋爐也同時升溫。烘爐采用專門的升溫?zé)爝M(jìn)行，它設(shè)有供油裝置、供風(fēng)系統(tǒng)和自動點火機(jī)構(gòu)，按照執(zhí)行程序由計算機(jī)控制運行，爐溫以安裝在爐體上部的熱電偶測量出來的溫度為基準(zhǔn)。、熔煉操作熔池熔煉第一步是造熔池，為了確保在接近正常生產(chǎn)爐溫投產(chǎn)。應(yīng)該用富鉛渣這樣爐溫低，形成熔池快；沒有富鉛渣也可用鼓風(fēng)爐爐渣但爐溫控制較高，需要很長時間。當(dāng)掛渣結(jié)束后，則轉(zhuǎn)入正常熔煉狀態(tài)，從小料量開始。在正常生產(chǎn)進(jìn)料后，熔池深度不斷上升。先放渣，后放鉛在整個作業(yè)過程中，加料連續(xù)進(jìn)行，只有排放作業(yè)是周期性。、渣型控制艾薩熔煉的富鉛渣為pbo-cao-sio2-feo-zno渣型

33、，其成分控制主要檢測sio2和fe含量，一般為fe/ sio2 =1.11.2艾薩熔煉系強(qiáng)化熔煉，反應(yīng)激烈、 fe/ sio2比不適當(dāng)，會使渣中fe3o4含量急劇升高，渣的粘度迅速增加，嚴(yán)重時送入熔池的氣體和反應(yīng)生成物中的氣體不能及時釋放，窒息到定的程度后會急劇膨脹，熔池雖然涌動，但翻騰效果很差，最后攜帶大量爐渣噴出爐膛形成泡沫渣，造成安全事故。、噴槍的檢查和更換。 、保溫?zé)熳鳂I(yè)。、艾薩爐及余熱鍋爐的清理。艾薩爐爐頂與垂直煙道都是余熱鍋爐的一部分。爐結(jié)的產(chǎn)生影響爐子的負(fù)壓控制與煙氣流通，致使不能正常作業(yè)。此時，可以適當(dāng)調(diào)整艾薩爐煙氣出口溫度，造成一定范圍的溫度波動，從而使鍋爐爐壁形成不均勻的

34、膨脹的收縮，動搖粘結(jié)物的附著力，使其落入熔池。 在生產(chǎn)運行中，由于各種原因可能引起鍋爐爆管，必須及時處理，否則會影響鍋爐上水，造成嚴(yán)重后果。但如果停止艾薩爐作業(yè)，會造成頻繁啟動，嚴(yán)重影響爐壽。在爐頂處與鍋爐垂直段連接處采用伸縮節(jié)，清理鍋爐時，從此處將兩者隔離。首先將爐頂?shù)乃h(huán)切換至另外單獨的系統(tǒng)，切換時應(yīng)特別注意，因為兩者水壓相差較大，再升高可伸縮的冷卻屏，清理干凈結(jié)渣，插入水冷閘板，逐漸使鍋爐降至常溫，處理問題。這樣可以保證艾薩爐仍然繼續(xù)保溫，減少頻繁啟動，減少爐體耐火材料因冷熱反復(fù)變化而降低使用壽命。3、 冶金計算一原始數(shù)據(jù)3、1原料3、1、1鉛精礦 本項目粗鉛產(chǎn)量為10萬t/a。鉛精礦

35、分為兩類，鉛精礦1和2，其比率各占50%，含鉛主要化學(xué)成分見表31. 表31各類含鉛物料主要化學(xué)成分（干基，wt%）名稱數(shù)量（t/a）pbzncusfesio2caomgo鉛精礦159.945.740.0218.846.112.830.78鉛精礦252.486.950.0717.88.251.62.780.14名稱數(shù)量（t/a）al2o3assbcdgeagfcl鉛精礦10.650.080.010.010.0400.010.01鉛精礦20.60.140.180.010.0140.050.010.02混合后含鉛物料平均含水10%3、2燃料3、2、1原煤 粉煤制備需要原煤，原煤年需要量為？t，含8

36、.86%。原煤粒度要求小于120mm，由汽車運輸入廠。業(yè)主提供的原煤干基成分見表32，,碎煤灰分化學(xué)成分見表33. 表32原料干基成分（%） c用s用h用o用n用a用60.00.592.373.040.8724.27碎煤含水約8%表33原煤灰分化學(xué)成分（%）fesio2cao15.0032.0012.003、2、2粉煤 頂吹熔煉爐使用粉煤為燃料，年需要量為產(chǎn)量的？。粉煤應(yīng)用干基成分見表44。粉煤灰分成分見表35。表34粉煤應(yīng)用干基成分（%）c用s用h用o用n用a用w用65.170.642.573.300.9526.361.00粉煤發(fā)熱值：q用低=24.439mj/kg（干基）；表35粉煤灰分成

37、分（%）fesio2cao15.0032.0012.003、2、3輕柴油頂吹熔煉爐開爐、備用燒嘴保溫及鋅焙燒爐使用輕柴油作燃料，年需要量為？t，由柴油罐汽車運輸入廠。輕柴油采用gb252-87標(biāo)準(zhǔn)中的0#油。3、3輔助材料3、3、1石英石 頂吹爐熔煉及鼓風(fēng)爐還原熔煉使用溶劑為石英石(河砂），年需要量為？t，由汽車運輸入廠，其主要化學(xué)成分見表36.表36石英石主要化學(xué)成分（干基，wt%）名稱caosio2femgo石英石0.3080.002.400.20溶劑粒度要求小于5mm3、3、2石灰石鼓風(fēng)爐還原熔煉需添加石灰石溶劑，年需要量為？t，由汽車運輸入廠，其主要化學(xué)成分見表37.見表37石灰石主要化學(xué)成分（