富氧側吹工藝在直接煉鉛研究與應用

發布時間：2022/11/1 10:48:06

我國傳統煉鉛工藝主要是燒結焙燒—鼓風爐還原熔煉，由於燒結過程產生低濃度SO2煙氣，不利於製酸，環境汙染嚴重，而鼓風爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，屬於國家明確淘汰工藝。目前我國應用比較多的鉛冶煉工藝為氧氣底吹氧化熔煉一鼓風爐還原熔煉，此工藝基本解決了低濃度SO2汙染問題，但是熔煉的高鉛渣鑄塊再人鼓風爐還原熔煉，造成高鉛渣物理熱損失，且鼓風爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，生產成本較高。

富氧側吹熔池熔煉技術起源於瓦紐科夫熔池熔煉技術，起初用於銅冶煉。2000年開發出富氧側吹煉鉛技術，其在工業化過程中取得了良好的效果。

富氧側吹熔池熔煉技術在我國銅鎳礦冶煉領域已成功實施。2010年，我國開始采用富氧側吹熔池熔煉技術處理硫化銅鎳礦企業順利投產，各項技術經濟指標均優於目前其它銅鎳礦冶煉工藝。

富氧側吹熔池熔煉技術示意圖

1、富氧側吹直接煉鉛技術概述

1）富氧側吹熔池熔煉爐結構

圖1：富氧側吹氧化爐與還原爐結構圖

圖1中，布置在高處的為富氧側吹熔池熔煉氧化爐，布置在低處的為富氧側吹熔池熔煉還原爐。富氧側吹熔池熔煉爐呈長方形立式結構，主要由爐缸、爐身、爐頂、鋼架等部分組成。爐缸由耐火材料砌築而成，爐缸以上部分為爐身，爐身由銅水套與鋼水套拚接而成。富氧側吹爐的特點是爐身兩側一層銅水套上設有數個一次風口，用於向熔體渣層鼓入富氧空氣。熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，快速反應。在爐身兩側三層銅水套上設有數個二次風口，用於向爐內鼓人一定量的空氣，使煙氣中的可燃成分充分燃燒。三層銅水套以上以及爐頂由鋼水套組成。爐頂鋼水套設有固態加料口、液態加料口以及排煙口。爐缸一端設有虹吸室，用於鉛與熔煉渣進一步澄清分離，鉛通過虹吸連續放出，渣從放渣口連續排出。富氧側吹氧化爐與富氧側吹還原爐通過溜槽連接，使得硫化精礦氧化脫硫與富鉛渣還原熔煉可以連續進行。富氧側吹還原爐一端靠近爐頂位置設有液態高鉛渣進口。

2）富氧側吹直接煉鉛工藝流程

圖2：富氧側吹直接煉鉛工藝流程圖

富氧側吹氧化爐與富氧側吹還原爐是富氧側吹直接煉鉛工藝的核心設備，兩台富氧側吹爐通過溜槽連接，實現了連續作業。富氧側吹氧化爐所產一次粗鉛與高鉛渣流入氧化爐虹吸室，一次粗鉛通過虹吸連續放出鑄錠，高鉛渣經溜槽連續流入富氧側吹還原爐。還原爐所產二次粗鉛與還原熔煉渣流入還原爐虹吸室，二次粗鉛通過虹吸連續放出鑄錠，還原熔煉渣連續放出送煙化爐煙化提鋅。３台爐子所產高溫煙氣均通過餘熱鍋爐回收餘熱，其中富氧側吹氧化爐高溫煙氣經過餘熱鍋爐、電收塵器後送製酸係統，還原爐與煙化爐高溫煙氣經過餘熱鍋爐、布袋除塵器後簡單脫硫處理即可排空。富氧側吹氧化爐與還原爐所回收的煙塵返回配料係統，煙化爐所回收的煙塵主要成分是ZnO，可以作為成品出售。

3）富氧側吹氧化熔煉過程

鉛精礦、熔劑、返料、碎煤經計量皮帶從富氧側吹氧化爐爐頂加料口連續加入爐內，45%。85%的富氧空氣從爐身兩側的一次風嘴鼓入爐內渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，硫化鉛精礦快速氧化反應，生成一次粗鉛與高鉛渣，粗鉛與高鉛渣流入氧化爐一端的虹吸室進一步澄清分離，一次粗鉛經虹吸室一側的虹吸放出口連續放出鑄錠，高鉛渣從虹吸室一端放渣口連續放出，通過溜槽流入富氧側吹還原爐。為使氧化爐高溫煙氣中的可燃成分充分燃燒，從爐身兩側的二次風嘴鼓入一定量的空氣。氧化爐所產高溫煙氣從爐頂排煙口排出進入餘熱鍋爐回收餘熱，煙氣經餘熱鍋爐後進人電除塵器，然後送製酸係統。餘熱鍋爐及電除塵器回收的煙塵返回配料係統。

富氧側吹氧化爐一次粗鉛產率與鉛精礦的品位有關，品位越高，一次粗鉛產出率越高，一般情況一次粗鉛產率為鉛精礦含鉛50%左右。為控製PbS的揮發，氧化熔煉過程要控製氧化爐渣熔點不高於1000℃， CaO／SiO：為0.5～0.7為宜。富氧空氣壓力～0.1MPa，氧料比根據鉛精礦的成分而定。

4）富氧側吹還原熔煉過程

富氧側吹氧化爐生成的高鉛渣經溜槽流入富氧側吹還原爐，熔劑、碎煤經計量皮帶從還原爐爐頂加料口連續加入爐內，富氧空氣從爐身兩側的一次風嘴鼓人爐內渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，高鉛渣、碎煤、熔劑快速混合均勻，反應生成粗鉛與爐渣，鉛滴相互碰撞長大，鉛滴逐漸下沉進入風嘴以下湍動較弱的區域，二次粗鉛與爐渣流入虹吸室進一步澄清分離，二次粗鉛從虹吸室一側的虹吸放出口連續放出鑄錠，還原熔煉渣從虹吸室一端的放渣口連續放出送煙化提鋅。還原爐高溫煙氣含有一定量的可燃成分（主要是CO），為使煙氣中的可燃成分充分燃燒，通過還原爐爐身兩側的二次風嘴鼓入一定量空氣使其充分燃燒。還原爐所產高溫煙氣進入餘熱鍋爐回收餘熱，再進布袋除塵器收塵，然後排空。餘熱鍋爐與布袋收塵器所回收的煙塵返回配料。

2、富氧側吹直接煉鉛工藝應用前景

傳統的燒結～鼓風爐還原盡管工藝成熟，但是環境汙染嚴重，能耗高， 屬於國家明確淘汰工藝。我國先後從國外引進的鉛冶煉方法中有的已經停產（QSL），有些還在運行，由於存在一定的缺陷，未能得到推廣，正在建設的Kivcet法，期望取得良好的實施效果。目前國內鉛冶煉工藝應用比較廣泛的SKS法同樣存在某些缺陷，如對鉛精礦品位要求高、高鉛渣物理熱損失、還原劑為昂貴的冶金焦、氧氣噴槍使用壽命短等，其有待進一步改進、提高。

富氧側吹直接煉鉛工藝是我國自主開發、具有自主知識產權的煉鉛方法。實踐表明，該方法具有投資省、原料適應性廣、能耗低、環境好、勞動強度低、作業連續等優點。富氧側吹還原段可以直接替代目前SKS鼓風爐還原工藝，便於SKS鼓風爐還原段的技術改造，省去了高鉛渣鑄塊工序，液態高鉛渣直接入富氧側吹還原爐還原，還原劑以煤代焦，降低生產成本。富氧側吹直接煉鉛工藝作為一種先進的煉鉛方法，具有廣闊的應用前景。