氧氣底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原煉鉛新技術(shù)

1、氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛新技術(shù)氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛法一、氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐法簡介氧氣底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原煉鉛法工藝流程為:熔劑、鉛精礦或二次鉛原料及鉛煙塵經(jīng)配料、制?；蚧炷蠛筮M行氧氣底吹熔煉,產(chǎn)出煙氣、一次粗鉛和鉛氧化渣,煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱和電收塵器收塵后采用二轉(zhuǎn)二吸工藝制酸,尾氣排放,鉛煙塵返回配料。鉛氧化渣經(jīng)鑄塊后與焦塊、熔劑塊混合后入鼓風(fēng)爐進行還原熔煉,產(chǎn)出爐渣、煙氣和粗鉛,煙氣經(jīng)收塵后放空,鉛煙塵返回配料。工藝主要設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)式氧氣底吹熔煉爐,多元套管結(jié)構(gòu)氧槍（多通道水冷高溫噴鍍耐磨底吹氧槍）,特殊耐磨材質(zhì)的氧槍口保護磚，淺層分格富鉛渣速冷鑄渣機（鉛氧化渣鑄渣機）,帶弧型密

2、封罩和垂直模式壁中壓防腐余熱鍋爐，全封閉鉛煙塵輸送配料等, 新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)爐（雙排風(fēng)口大爐腹角高料柱）等。工藝的核心設(shè)備是氧氣底吹熔煉爐。熔煉爐爐型結(jié)構(gòu)為可回轉(zhuǎn)的臥式圓筒形,在爐頂部設(shè)有23 個加料口,底側(cè)部設(shè)有36 個氧氣噴入口,爐子兩端分別設(shè)一個虹吸放鉛口和鉛氧化渣放出口。爐端上方設(shè)有煙氣出口。鉛精礦的氧化熔煉是在一個水平回轉(zhuǎn)式熔煉爐中進行的。鉛精礦、鉛煙塵、熔劑及少量粉煤經(jīng)計量、配料、圓盤制粒后, 由爐子上方的氣封加料口加入爐內(nèi), 工業(yè)純氧從爐底的氧槍噴入熔池。氧氣進入熔池后, 首先和鉛液接觸反應(yīng), 生成氧化鉛(PbO ) , 其中一部分氧化鉛在激烈的攪動狀態(tài)下, 和位于熔池上部的硫化鉛(

3、PbS) 進行反應(yīng)熔煉, 產(chǎn)出一次粗鉛并放出SO 2。反應(yīng)生成的一次粗鉛和鉛氧化渣沉淀分離后, 粗鉛虹吸或直接放出,鉛氧化渣則由鑄錠機鑄塊后, 送往鼓風(fēng)爐工段還原熔煉, 產(chǎn)出二次粗鉛。出爐SO 2 煙氣采用余熱鍋爐或汽化冷卻器回收余熱, 經(jīng)電收塵器收塵, 送硫酸車間處理。熔煉爐采用微負壓操作, 整個煙氣排放系統(tǒng)處于密封狀態(tài), 從而有效防止了煙氣外逸。同時, 由于混合物料是以潤濕、粒狀形式輸送入爐的, 加上在出鉛、出渣口采取有效的集煙通風(fēng)措施, 從而避免了鉛煙塵的飛揚。經(jīng)實地檢測, 熔煉車間崗位含鉛塵低于0. 1m g/Nm 3, 完全達到了國家勞動衛(wèi)生標準。由于在熔煉爐內(nèi)只進行氧化作業(yè), 不進

4、行還原作業(yè), 工藝過程控制大為簡單。氧氣底吹熔煉一次成鉛率與鉛精礦品位有關(guān), 品位越高, 一次粗鉛產(chǎn)出率越高。為適應(yīng)下一步鼓風(fēng)爐還原要求, 鉛氧化渣含鉛應(yīng)控制在40% 左右, 略低于燒結(jié)塊含鉛率, 相應(yīng)地,一次粗鉛產(chǎn)出率一般為35% 40% , 粗鉛含S< 0. 2%。和燒結(jié)塊相比, 鉛氧化渣孔隙率較低, 同時, 由于是熟料, 其熔化速度較燒結(jié)塊要快些, 從而增加了鼓風(fēng)爐還原工藝的難度。但是, 經(jīng)過半工業(yè)試驗證明, 采用鼓風(fēng)爐處理鉛氧化渣在工藝上是可行的, 鼓風(fēng)爐渣含Pb 可控制在4% 以內(nèi)。通過爐型改進, 渣型調(diào)整、適當控制單位時間物料處理量等措施, 渣含Pb 可望進一步降低。另外,

5、盡管現(xiàn)有指標較傳統(tǒng)工藝渣含Pb1. 5% 2% 的指標稍高, 但由于新工藝中鼓風(fēng)爐渣量僅為傳統(tǒng)工藝的50% 60% , 因而,鼓風(fēng)爐工段鉛的損失基本不增加。在技改過程中, 利用原有的鼓風(fēng)爐作適當改進即可, 這樣, 可以節(jié)省大筆投資。新工藝的一個重要組成部分是氧氣站。目前, 國內(nèi)工業(yè)純氧的制備技術(shù)有兩種, 一種為傳統(tǒng)的深冷法, 一種為變壓吸附法。前者生產(chǎn)能力大, 氧氣純度高, 但成本高, 氧氣單位電耗一般為0. 6 0. 7kw hNm 3; 后者投資省, 成本低, 氧氣單位電耗低于0. 45kw hNm 3。目前, 國內(nèi)1500m 3h 的吸附制氧機組已研制成功, 其氧氣純度達93% 以上。對

6、于1 萬ta 規(guī)模的煉鉛廠, 氧氣需要量一般為700 800m 3h。采用變壓吸附法制氧完全能滿足中型煉鉛廠技改需要, 該技術(shù)為首選方案。氧氣底吹熔煉工藝取代傳統(tǒng)燒結(jié)工藝后, 不僅解決了SO 2 煙氣及鉛煙塵的污染問題, 還有如下效益:(1) 由于熔煉爐出爐煙氣SO 2 濃度在12% 以上, 對制酸非常有利, 元素硫總回收率可達95%。( 2) 熔煉爐出爐煙氣溫度高達10001100, 可利用余熱鍋爐或汽化冷卻器回收余熱。(3) 采用氧氣底吹熔煉, 原料中Pb、S 含量的上限不受限制, 不需要添加返料, 簡化了流程, 且取消了破碎設(shè)備, 從而降低了工藝電耗。(4) 由于減少了工藝環(huán)節(jié), 提高了

7、Pb 及其它有價金屬的回收率, 氧氣底吹熔煉車間Pb 的機械損失< 0. 5%。經(jīng)測算, 采用新的工藝改造傳統(tǒng)工藝后,粗鉛單位產(chǎn)品綜合能耗可降至400kgbmt·粗鉛以下, 達到國家規(guī)定的一級能耗標準。熔煉過程中主要化學(xué)反應(yīng)有:熔池底部鉛液和噴入氧氣之間的氧化反應(yīng),爐料中PbS 和熔渣中PbO 之間的反應(yīng)熔煉;爐料中熔劑和熔渣中PbO 之間的造渣反應(yīng)。氧氣底吹熔煉的特點是:Pb 作為O2 的載體,在鉛液層中可除去一次鉛中的雜質(zhì),有利于提高一次粗鉛的品位;在熔渣中可加速PbS 的氧化反應(yīng),有利于降低熔煉煙塵率。水口山工業(yè)試驗遺留兩個關(guān)鍵問題未能解決。其一是氧槍壽命較短,其二是鼓風(fēng)

8、爐渣含鉛較高。工廠設(shè)計對氧槍和鼓風(fēng)爐的工藝參數(shù)及設(shè)備結(jié)構(gòu)進行了重大革新。氧槍由工業(yè)試驗的二元結(jié)構(gòu)改為多元結(jié)構(gòu),氧槍冷卻介質(zhì)由空氣改為氮氣+ 軟化水,并對氧槍材質(zhì)、加工工藝和操作參數(shù)進行了改進,經(jīng)生產(chǎn)驗證,新型氧槍壽命由工業(yè)試驗的5d ±提高至2050d ,保證了熔煉爐的穩(wěn)定操作,提高了作業(yè)率,降低了生產(chǎn)成本。針對鉛氧化渣還原熔煉的特殊性,工廠設(shè)計改進了鼓風(fēng)爐結(jié)構(gòu),調(diào)整了鼓風(fēng)爐渣型和供風(fēng)操作制度,經(jīng)生產(chǎn)驗證,鼓風(fēng)爐渣含鉛由工業(yè)試驗的7 %9 %降至3 %4 % ,提高了鉛冶煉回收率。水口山工業(yè)試驗熔煉煙氣處理設(shè)施簡陋,不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。工廠設(shè)計針對鉛精礦熔池熔煉過程煙塵率較高等特點

9、,設(shè)計了帶垂直上升段、膜式壁結(jié)構(gòu)的余熱鍋爐,有效回收了煙氣余熱,并解決了鉛煙塵的粘結(jié)和密閉輸送問題。新工藝在國內(nèi)外煉鉛行業(yè)中首次設(shè)計并成功采用鉛氧化渣直線鑄渣機,氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的鉛氧化渣連續(xù)鑄渣后直接送入鼓風(fēng)爐還原化渣連續(xù)鑄渣后直接送入鼓風(fēng)爐還原。二、 新工藝實際生產(chǎn)指標項目 指標氧氣底吹熔煉爐有效作業(yè)率/ % > 95氧氣底吹熔煉爐工業(yè)氧氣消耗量/ (m3·t - 1粗鉛) 300350氧氣底吹熔煉燃料率/ % 0210氧氣底吹熔煉爐一次粗鉛產(chǎn)出率/ % 4555一次粗鉛品位/ % > 9815鉛氧化渣含Pb/ % 4050鉛氧化渣含S/ % < 015氧氣底

10、吹熔煉煙塵率/ % 1215氧氣底吹熔煉爐出爐煙氣SO2 濃度/ % 1214制酸后尾氣含SO2/ (mg·m- 3) < 300鼓風(fēng)爐床能力/ (t·m - 2·d - 1) 4555鼓風(fēng)爐焦率/ % 1315Pb 回收率/ % > 97S 回收率/ % > 95Au 回收率/ % > 98Ag 回收率/ % > 98鼓風(fēng)爐渣含Pb/ % 34氧槍壽命/ d 2050余熱鍋爐蒸氣產(chǎn)出量(410MPa) / (t·t - 1粗鉛) 015018三、工藝主要特點(1)環(huán)境保護好由于熔煉過程在密閉的熔煉爐中進行,避免了煙氣外逸,

11、SO2 煙氣經(jīng)二轉(zhuǎn)二吸制酸后,尾氣排放達到了環(huán)保要求。鉛精礦或其他鉛原料配合制粒后直接入爐,沒有燒結(jié)返粉作業(yè),生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的鉛煙塵均密封輸送并返回配料,防止了鉛煙塵的彌散;同時在虹吸放鉛口設(shè)通風(fēng)裝置,防止鉛蒸氣的擴散。徹底解決了鉛冶煉煙氣、煙塵污染問題。河南豫光經(jīng)環(huán)保部門實測,生產(chǎn)崗位含塵量為7mg/ m3 ,其中鉛塵含量0103 mg/ m3 , 硫酸尾氣SO2 含量< 100mg/ m3 。均遠低于國家排放標準。實際生產(chǎn)比較證明,氧氣底吹熔煉爐前噪音較低,崗位操作環(huán)境優(yōu)于氧氣頂吹熔煉( ISA 法和Ausmelt 法) 。(2) 能耗低與傳統(tǒng)流程相比,氧氣底吹實現(xiàn)了自熱熔煉并回收了

12、高溫煙氣中的余熱;熔煉爐已產(chǎn)出一次粗鉛,鼓風(fēng)爐物料處理量大幅減少,焦炭消耗相應(yīng)節(jié)省了30 %40 %。與氧氣頂吹熔煉( ISA 法和Ausmelt法) 相比,由于采用工業(yè)純氧熔煉,動力消耗較少。（3） 投資省前述兩廠的噸鉛基建投資為3 0003 500 元,與國外較先進的煉鉛工藝相比,相同生產(chǎn)規(guī)模節(jié)省投資40 %60 % ;由于工藝流程短,相同生產(chǎn)規(guī)模較傳統(tǒng)燒結(jié)機鼓風(fēng)爐流程投資亦可節(jié)省20 % ;新工藝尤其適合燒結(jié)鼓風(fēng)爐流程的技改:除燒結(jié)設(shè)施外,其余設(shè)施均可通過適當改造加以利用,從而可進一步節(jié)省技改費用。(4) 生產(chǎn)成本低與國外較先進的煉鉛工藝相比,投資省,折舊費用低,生產(chǎn)成本低;和傳統(tǒng)流程相

13、比,生產(chǎn)過程簡單,動力和焦炭消耗量少,生產(chǎn)效率高,人工費用低,同時有價金屬和硫回收率高,生產(chǎn)成本相對亦較低,據(jù)實際生產(chǎn)測算,和燒結(jié)機鼓風(fēng)爐流程相比,每噸粗鉛生產(chǎn)成本降低約10 %。(5) 對原料適應(yīng)性強氧氣底吹熔煉爐既可直接處理各種品位的鉛精礦,又可同時處理各種二次鉛原料。實際生產(chǎn)中,上述兩廠處理的鉛原料含鉛品位在45 %65 % ,均能正常作業(yè)。(6) 自動化水平高氧氣底吹熔煉過程采用DCS 控制系統(tǒng),實現(xiàn)了配料、制粒、供氧、熔煉、余熱鍋爐、鍋爐循環(huán)水、電收塵、高溫風(fēng)機等全流程、全部設(shè)備的集中控制。(7) 產(chǎn)品質(zhì)量好氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的一次粗鉛品位高,煙氣制酸可產(chǎn)出無色透明的一級酸。4 新工

14、藝應(yīng)用中的問題討論(1) 關(guān)于氧槍壽命影響氧槍壽命的因素有氧槍結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造工藝、操作參數(shù)和冷卻介質(zhì),控制合理的氧氣流速對提高氧槍壽命有顯著效果。(2) 關(guān)于熔煉煙塵率由于PbS 在高溫下有較大揮發(fā)性,鉛熔池熔煉過程煙塵率較高。生產(chǎn)中降低煙塵率的關(guān)鍵因素是控制較低的熔煉溫度和較高的PbO 活度。(3) 關(guān)于鼓風(fēng)爐還原氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的鉛氧化渣含硫較低,有效防止了由ZnS 造成的爐結(jié)的產(chǎn)生。生產(chǎn)中基本不需要清理爐結(jié)。針對鉛氧化渣熔點較低等特點,為降低渣含鉛,除需調(diào)整渣型和適當提高焦率外,應(yīng)嚴格控制較高的料柱和適當?shù)拇材芰ΑＱ鯕獾状等蹮捁娘L(fēng)爐還原煉鉛新工藝除根治了鉛冶煉的環(huán)境污染外,還具有投資

15、省、節(jié)能、生產(chǎn)成本低和對原料適用性強等優(yōu)點,工藝技術(shù)水平達到國際先進。該工藝及裝置的投產(chǎn)成功,為國內(nèi)外煉鉛行業(yè)新建和技改起到良好示范作用,具有廣闊的推廣前景。主要工藝過程1電解鉛生產(chǎn)所進礦源主要為浮選后的硫化鉛精礦，用抓斗吊車進行預(yù)配料，再與輔料混合，混合料由梭式布料機給燒結(jié)機布料，燒結(jié)采用鼓風(fēng)返煙燒結(jié)，燒結(jié)機大煙罩較高濃度的二氧化硫煙氣收塵后送非定態(tài)制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。產(chǎn)出的燒結(jié)塊經(jīng)振動篩篩分，篩下物進返粉破碎系統(tǒng)，篩上合格塊料進入鼓風(fēng)爐，鼓入空氣進行熔煉產(chǎn)出粗鉛和爐渣。爐渣進入電熱前床保溫沉淀分離有價金屬，沉鉛后爐渣進煙化爐提鋅，煙化爐渣作為棄渣堆放。粗鉛投入熔鉛鍋采用無硫除銅工藝脫除銅，除

16、銅后液鑄成陽極板進行電解。電解產(chǎn)出析出鉛和殘極。析出鉛進一步精煉熔鑄成成品電解鉛錠。殘極進入殘極洗槽，用洗刷機清洗附集的陽極泥，陽極泥水洗脫酸后送金銀生產(chǎn)。2 金銀生產(chǎn) 金銀生產(chǎn)根據(jù)鉛陽極泥成分的差異分走兩條工藝路線。陽極泥金銀品位較高時，采用全濕法工藝：鉛陽極泥氧化、浸出脫除賤金屬雜質(zhì)，液回收鏑、鉍、銅等有價金屬，廢液沉砷處理達標排放，脫雜后的渣分離金、銀、產(chǎn)出金、銀粉，銀粉鑄片送電解，金鑄成成品金錠。陽極泥金銀品位較低時，從成本、環(huán)保方面考慮，采用濕法轉(zhuǎn)爐工藝，陽極泥氧化浸出脫除賤金屬，液的處理與全濕法相同，渣投入轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，產(chǎn)出合金板。產(chǎn)出的合金板及濕法陽極板投入硝酸銀溶液電解，產(chǎn)出電銀粉

17、水洗、烘干后鑄成成品銀錠。電解鉛生產(chǎn)主要設(shè)備燒結(jié)機45m2 1 臺； 電熱前床13m2 1臺；陽極板鑄板機組: Q=200 片h 2 臺；始極片機組: Q=500 片/h 2 臺；煙化爐1臺；電解鉛鑄錠機組: Q= 13.6t/h 2 臺。3. 綜合回收利用鉛生產(chǎn)用硫化鉛精礦，因原料來源廣泛，成分復(fù)雜，除主金屬外，還有大量的銅、銻、鉍、金、銀、鉑、鈀、硫、鋅等有價元素可供回收利用。其中鉛冶煉過程中硫是利用返煙鼓風(fēng)燒結(jié)提高SO2濃度，采用了國際先進的非定態(tài)制酸技術(shù)生產(chǎn)硫酸，年產(chǎn)硫酸3萬噸。銻、鉍在金銀生產(chǎn)中得到富集進一步處理產(chǎn)出精銻、精鉍。鉛冶煉產(chǎn)出的廢渣經(jīng)煙化處理，產(chǎn)出副產(chǎn)品氧化鋅，年生產(chǎn)能力

18、8000噸，為提高產(chǎn)品附加值，投資建成了高級活性氧化鋅生產(chǎn)廠，年產(chǎn)高級活性氧化鋅1500噸。鉛精煉產(chǎn)出的除銅渣及鉛冰銅投入反射爐富集，吹煉產(chǎn)出粗銅?！般U冶煉煙氣（塵）綜合治理技改項目”建成后，冰銅的產(chǎn)量將大增，擬采用氧壓浸出$電解技術(shù)，建成年產(chǎn)2萬噸的電銅廠。4環(huán)境保護治理近年對環(huán)保工作愈來愈重視，工業(yè)污染得到了系統(tǒng)的治理，針對鉛冶煉燒結(jié)機燒結(jié)產(chǎn)出的低濃度SO2氣體，采用國際先進的非定態(tài)制酸技術(shù)進行回收，生產(chǎn)硫酸，冶煉過程中產(chǎn)生的煙塵，采用了大布袋收塵器，脈沖除塵器、電收塵、水膜除塵器等設(shè)備，在金銀生產(chǎn)車間采用了專利技術(shù)，收塵效率在90以上。廢水主要有硫酸生產(chǎn)廢水、濕法冶煉廢水、電鍍廢水、沖渣廢水等，采用了多點治理統(tǒng)一排放，直接在車間增加環(huán)保設(shè)施，使廢水達標后出車間廢水口。如貴金屬冶煉廢水，由哈爾濱