氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法
一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原
料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和
铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风
炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。
工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道
水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅
渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热
锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。
工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分
别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。
铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上
部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块
后, 送往鼓风炉工段还原熔炼, 产出二次粗铅。出炉SO 2 烟气采用余热锅炉或汽化冷却器回收余热, 经电收尘器收尘, 送硫酸车间处理。熔炼炉采用微负压操作, 整个烟气排放系统处于密封状态, 从而有效防止了烟气外逸。同时, 由于混合物料是以润湿、粒状形式输送入炉的, 加上在出铅、出渣口采取有效的集烟通风措施, 从而避免了铅烟尘的飞扬。经实地检测, 熔炼车间岗位含铅尘低于0. 1m g/Nm 3, 完全达到了国家劳动卫生标准。由于在熔炼炉内只进行氧化作业, 不进行还原作业, 工艺过程控制大为简单。
氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关, 品位越高, 一次粗铅产出
率越高。为适应下一步鼓风炉还原要求, 铅氧化渣含铅应控制在40% 左右, 略低于烧结块含铅率, 相应地,一次粗铅产出率一般为35%～ 40% , 粗铅含S< 0. 2%。
和烧结块相比, 铅氧化渣孔隙率较低, 同时, 由于是熟料, 其熔化速度
较烧结块要快些, 从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是, 经过半工业试验证明, 采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的, 鼓风炉渣含Pb 可控制在4% 以内。通过炉型改进, 渣型调整、适当控制单位时间物料处理量等措施, 渣含Pb 可望进一步降低。另外, 尽管现有指标较传统工艺渣含Pb1. 5%～ 2% 的指标稍高, 但由于新工艺中鼓风炉渣量仅为传统工艺的50%～ 60% , 因而,鼓风炉工段铅的损失基本不增加。在技改过程中, 利用原有的鼓风炉作适当改进即可, 这样, 可以节省大笔投资。
新工艺的一个重要组成部分是氧气站。目前, 国内工业纯氧的制备技术有两种, 一种为传统的深冷法, 一种为变压吸附法。前者生产能力大, 氧气纯度高, 但成本高, 氧气单位电耗一般为0. 6～ 0. 7kw h／Nm 3; 后者投资省, 成
本低, 氧气单位电耗低于0. 45kw h／Nm 3。目前, 国内1500m 3／h 的吸附制氧机组已研制成功, 其氧气纯度达93% 以上。对于1 万t／a 规模的炼铅厂, 氧气需要量一般为700～ 800m 3／h。采用变压吸附法制氧完全能满足中型炼铅厂技改需要, 该技术为首选方案。
氧气底吹熔炼工艺取代传统烧结工艺后, 不仅解决了SO 2 烟气及铅烟尘的污染问题, 还有如下效益:
(1) 由于熔炼炉出炉烟气SO 2 浓度在12% 以上, 对制酸非常有利, 元素硫总回
收率可达95%。
( 2) 熔炼炉出炉烟气温度高达1000～1100℃, 可利用余热锅炉或汽化冷却器回收余热。
(3) 采用氧气底吹熔炼, 原料中Pb、S 含量的上限不受限制, 不需要添加返料,
简化了流程, 且取消了破碎设备, 从而降低了工艺电耗。
(4) 由于减少了工艺环节, 提高了Pb 及其它有价金属的回收率, 氧气底吹熔
炼车间Pb 的机械损失< 0. 5%。经测算, 采用新的工艺改造传统工艺后,粗铅单位产品综合能耗可降至400kgbm／t·粗铅以下, 达到国家规定的一级能耗标准。
熔炼过程中主要化学反应有:熔池底部铅液和喷入氧气之间的氧化反应,炉料中PbS 和熔渣中PbO 之间的反应熔炼;炉料中熔剂和熔渣中PbO 之间的造渣反应。氧气底吹熔炼的特点是:Pb 作为O2 的载体,在铅液层中可除去一次铅中的杂质,有利于提高一次粗铅的品位;在熔渣中可加速PbS 的氧化反应,有利于降低熔炼烟尘率。水口山工业试验遗留两个关键问题未能解决。其一是氧枪
寿命较短,其二是鼓风炉渣含铅较高。
工厂设计对氧枪和鼓风炉的工艺参数及设备结构进行了重大革新。氧枪由工业试验的二元结构改为多元结构,氧枪冷却介质由空气改为氮气+ 软化水,并对氧枪材质、加工工艺和操作参数进行了改进,经生产验证,新型氧枪寿命由工业试验的5d ±提高至20～50d ,保证了熔炼炉的稳定操作,提高了作业率,降低了生产成本。针对铅氧化渣还原熔炼的特殊性,工厂设计改进了鼓风炉结构,调整了鼓风炉渣型和供风操作制度,经生产验证,鼓风炉渣含铅由工业试验的7 %～9 %降至3 %～4 % ,提高了铅冶炼回收率。
水口山工业试验熔炼烟气处理设施简陋,不能满足工业生产要求。工厂设计针对铅精矿熔池熔炼过程烟尘率较高等特点,设计了带垂直上升段、膜式壁结构的余热锅炉,有效回收了烟气余热,并解决了铅烟尘的粘结和密闭输送问题。
新工艺在国内外炼铅行业中首次设计并成功采用铅氧化渣直线铸渣机,氧气底吹熔炼炉产出的铅氧化渣连续铸渣后直接送入鼓风炉还原化渣连续铸渣后直接送入鼓风炉还原。
二、新工艺实际生产指标
项目指标
氧气底吹熔炼炉有效作业率/ % > 95
氧气底吹熔炼炉工业氧气消耗量/ (m3·t - 1粗铅) 300～350
氧气底吹熔炼燃料率/ % 0～210
氧气底吹熔炼炉一次粗铅产出率/ % 45～55
一次粗铅品位/ % > 9815
铅氧化渣含Pb/ % 40～50
铅氧化渣含S/ % < 015
氧气底吹熔炼烟尘率/ % 12～15
氧气底吹熔炼炉出炉烟气SO2 浓度/ % 12～14
制酸后尾气含SO2/ (mg·m- 3) < 300
鼓风炉床能力/ (t·m - 2·d - 1) 45～55
鼓风炉焦率/ % 13～15
Pb 回收率/ % > 97
S 回收率/ % > 95
Au 回收率/ % > 98
Ag 回收率/ % > 98
鼓风炉渣含Pb/ % 3～4
氧枪寿命/ d 20～50
余热锅炉蒸气产出量(410MPa) / (t·t - 1粗铅) 015～018
三、工艺主要特点
(1)环境保护好
由于熔炼过程在密闭的熔炼炉中进行,避免了烟气外逸,SO2 烟气经二转二吸制酸后,尾气排放达到了环保要求。铅精矿或其他铅原料配合制粒后直接入炉,没有烧结返粉作业,生产过程中产出的铅烟尘均密封输送并返回配料,防止了铅烟尘的弥散;同时在虹吸放铅口设通风装置,防止铅蒸气的扩散。彻底解决了铅冶炼烟气、烟尘污染问题。河南豫光经环保部门实测,生产岗位含尘量为7mg/ m3 ,其中铅尘含量0103 mg/ m3 , 硫酸尾气SO2 含量< 100mg/ m3。均
远低于国家排放标准。实际生产比较证明,氧气底吹熔炼炉前噪音较低,岗位操作环境优于氧气顶吹熔炼( ISA 法和Ausmelt 法) 。
(2) 能耗低
与传统流程相比,氧气底吹实现了自热熔炼并回收了高温烟气中的余热;熔炼炉已产出一次粗铅,鼓风炉物料处理量大幅减少,焦炭消耗相应节省了
30 %～40 %。与氧气顶吹熔炼( ISA 法和Ausmelt法) 相比,由于采用工业纯氧熔炼,动力消耗较少。
（3）投资省
前述两厂的吨铅基建投资为3 000～3 500 元,与国外较先进的炼铅工艺相比,相同生产规模节省投资40 %～60 % ;由于工艺流程短,相同生产规模较传统烧结机—鼓风炉流程投资亦可节省20 % ;新工艺尤其适合烧结—鼓风炉流程的技改:除烧结设施外,其余设施均可通过适当改造加以利用,从而可进一步节省技改费用。
(4) 生产成本低
与国外较先进的炼铅工艺相比,投资省,折旧费用低,生产成本低;和传统流程相比,生产过程简单,动力和焦炭消耗量少,生产效率高,人工费用低,同时有价金属和硫回收率高,生产成本相对亦较低,据实际生产测算,和烧结机—鼓风炉流程相比,每吨粗铅生产成本降低约10 %。
(5) 对原料适应性强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。实际生产中,上述两厂处理的铅原料含铅品位在45 %～65 % ,均能正常作业。
(6) 自动化水平高
氧气底吹熔炼过程采用DCS 控制系统,实现了配料、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。
(7) 产品质量好
氧气底吹熔炼炉产出的一次粗铅品位高,烟气制酸可产出无色透明的一级酸。
4 新工艺应用中的问题讨论
(1) 关于氧枪寿命
影响氧枪寿命的因素有氧枪结构、材质、制造工艺、操作参数和冷却介质,控制合理的氧气流速对提高氧枪寿命有显著效果。
(2) 关于熔炼烟尘率
由于PbS 在高温下有较大挥发性,铅熔池熔炼过程烟尘率较高。生产中降低烟尘率的关键因素是控制较低的熔炼温度和较高的PbO 活度。
(3) 关于鼓风炉还原
氧气底吹熔炼炉产出的铅氧化渣含硫较低,有效防止了由ZnS 造成的炉结的产生。生产中基本不需要清理炉结。针对铅氧化渣熔点较低等特点,为降低渣含铅,除需调整渣型和适当提高焦率外,应严格控制较高的料柱和适当的床
能力。
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新工艺除根治了铅冶炼的环境污染外,还具有投资省、节能、生产成本低和对原料适用性强等优点,工艺技术水平达到国际先进。该工艺及装置的投产成功,为国内外炼铅行业新建和技改起到良好示范作用,具有广阔的推广前景。
主要工艺过程
1．电解铅生产
所进矿源主要为浮选后的硫化铅精矿，用抓斗吊车进行预配料，再与辅料混合，混合料由梭式布料机给烧结机布料，烧结采用鼓风返烟烧结，烧结机大烟罩较高浓度的二氧化硫烟气收尘后送非定态制酸系统生产硫酸。产出的烧结块经振动筛筛分，筛下物进返粉破碎系统，筛上合格块料进入鼓风炉，鼓入空气进行熔炼产出粗铅和炉渣。炉渣进入电热前床保温沉淀分离有价金属，沉铅后炉渣进烟化炉提锌，烟化炉渣作为弃渣堆放。粗铅投入熔铅锅采用无硫除铜工艺脱除铜，除铜后液铸成阳极板进行电解。电解产出析出铅和残极。
析出铅进一步精炼熔铸成成品电解铅锭。残极进入残极洗槽，用洗刷机清洗附集的阳极泥，阳极泥水洗脱酸后送金银生产。
2．金银生产
金银生产根据铅阳极泥成分的差异分走两条工艺路线。阳极泥金银品位较高时，采用全湿法工艺：铅阳极泥氧化、浸出脱除贱金属杂质，液回收镝、铋、铜等有价金属，废液沉砷处理达标排放，脱杂后的渣分离金、银、产出金、银粉，银粉铸片送电解，金铸成成品金锭。阳极泥金银品位较低时，从成本、环保方面考虑，采用湿法转炉工艺，阳极泥氧化浸出脱除贱金属，液的处理与全湿法相同，渣投入转炉生产，产出合金板。产出的合金板及湿法阳极板投入硝酸银溶液电解，产出电银粉水洗、烘干后铸成成品银锭。
电解铅生产主要设备
烧结机45m2 1 台；电热前床13m2 1台；阳极板铸板机组: Q=200 片／h 2 台；始极片机组: Q=500 片/h 2 台；烟化炉1台；电解铅铸锭机组: Q= 13.6t/h
2 台。
3. 综合回收利用
铅生产用硫化铅精矿，因原料来源广泛，成分复杂，除主金属外，还有大量的铜、锑、铋、金、银、铂、钯、硫、锌等有价元素可供回收利用。
其中铅冶炼过程中硫是利用返烟鼓风烧结提高SO2浓度，采用了国际先进的非定态制酸技术生产硫酸，年产硫酸3万吨。锑、铋在金银生产中得到富集进一步处理产出精锑、精铋。铅冶炼产出的废渣经烟化处理，产出副产品氧化锌，年生产能力8000吨，为提高产品附加值，投资建成了高级活性氧化锌生产厂，年产高级活性氧化锌1500吨。铅精炼产出的除铜渣及铅冰铜投入反射炉富集，吹炼产出粗铜。“铅冶炼烟气（尘）综合治理技改项目”建成后，冰铜的产量将大增，拟采用氧压浸出$电解技术，建成年产2万吨的电铜厂。
4．环境保护治理
近年对环保工作愈来愈重视，工业污染得到了系统的治理，针对铅冶炼烧结机烧结产出的低浓度SO2气体，采用国际先进的非定态制酸技术进行回收，生产硫酸，冶炼过程中产生的烟尘，采用了大布袋收尘器，脉冲除尘器、电收尘、水膜除尘器等设备，在金银生产车间采用了专利技术，收尘效率在90％以上。
废水主要有硫酸生产废水、湿法冶炼废水、电镀废水、冲渣废水等，采用了多点治理统一排放，直接在车间增加环保设施，使废水达标后出车间废水口。如贵金属冶炼废水，由哈尔滨环保设备厂设计并使用了专利技术，在车间进行了废水中重金属杂质的治理，初步回收了重金属。处理后部分废水返回生产使用，其余废水治理达标后排出车间，硫酸废水在工程建设时已配套石灰中和的
废水处理系统。在铅熔炼系统建成了车间废水循环利用设施。又在公司废水总排放口建设废水处理站，公司废水循环利用已达60％以上。
50kt/a粗铅冶炼系统采用氧气底吹熔炼工艺，配套的65kt/a铅冶炼烟气制酸系统处理副产烟气，进入净化工序烟气量为24680m3/h、SO2为8.9％。
工艺特点：制酸系统采用高效洗涤器－气体冷却塔－一级电除雾器－二级电除雾器净化，两转两吸工艺流程。由于烟气二氧化硫浓度较高，采用了ⅤⅣⅠ－ⅢⅡ“3＋2”换热转化流程，保证尾气排放达标。该转化换热流程具有对冶炼烟气气浓气量波动适应性强，热稳定性好等特点；总转化率可以达到99.7%以上。
工艺流程图
溶剂硫化铅精矿(PbS)烟尘
(SiO、CaO、Fe)制酸系统（氧气、冷却空气）配料混捏
富氧空气氧气底吹熔炼
烟尘
一次粗铅高铅渣烟气→收尘→烟气
溶剂焦炭铸块粉煤空气
鼓风炉还原熔炼烟气处理废气排空
烟尘
二次粗铅还原炉渣烟气→收尘→烟气
烟化炉烟尘
炉渣烟气→收尘→烟气
火法精炼浮渣送矿山作胶结充填骨料
铸阳极板制酸系统
电解液
电解精炼铅阳极泥阳极泥处理
阴极铅废电解液金、银、铌回收
铸锭电解液处理硫酸
鼓风炉富氧熔炼炼铜 简介 ****公司位于**市，海拔约1700m，空气含氧量约16%（海平面空气氧浓约21%，每升高350m，氧浓约降1%），现有5.8m2、4.1m2鼓风炉两台，日处理鼓风炉炼铜是一种古老的炼铜方法。铜炉料与熔剂、焦炭在鼓风炉内熔炼产出铜锍(或粗铜)和炉渣的铜熔炼方法。铜炉料可以是混捏铜精矿、铜精矿烧结块或其他含铜块料。密闭鼓风炉一般处理经混捏的铜精矿料，而敞开式鼓风炉只能处理经过制团或烧结的块料。根据炉内不同的气相成分，鼓风炉炼铜可分为氧化炼铜和还原炼铜。氧化炼铜用于处理硫化矿，还原炼铜用于处理氧化矿或再生铜料。这种熔炼工艺简单，床能力大，热效率高，渣含铜低，投资省，建设快；在20世纪30年代以前一直是世界上主要的炼铜方法。在中国，20世纪50年代以前，这种方法几乎是矿铜生产的唯一方法。传统的铜锍熔炼鼓风炉的炉顶是敞开式的，只能处理烧结矿或块矿，所产烟气含二氧化硫浓度低，仅0.5％左右，难以回收，造成烟害。为了克服传统鼓风炉的这种弊病，人们曾试图通过制团的途径，使铜精矿中的硫保留下来，以集中到鼓风炉中进行氧化，再加上炉顶采取密闭措施，使鼓风炉烟气中的SO2浓度达到能经济而有效地回收的程度。在工业实践中，团矿偶然自燃后，出现块状硫化物以及鼓风炉炉壁结块中也有硫化物等现象表明，铜精矿可在加压和加热条件下发生固结作用。20世纪50年代初，日本四阪岛冶炼厂开发了料封式密闭鼓风炉熔炼法即百田法，铜精矿只需加水混捏后即可直接加入炉内，在炉气加热和料柱的压力作用下，固结成块，使熔炼得以顺利进行。直接处理铜精矿，烟气含二氧化硫浓度达4％～6％，可用以制取硫酸，减轻了烟气对环境的污染。60年代，苏联成功地采取了处理团矿或块矿的料钟式密闭鼓风炉富氧自热熔炼工艺。同期，波兰有2座料钟式密闭富氧熔炼鼓风炉投产。60年代中期，中国成功地进行了料封
现代短流程电弧炉炼钢方法可以与转炉炼钢法相匹敌，除了流程本身具有优势外，更得益于电弧炉工艺与装备的不断改进，使电弧炉炼钢生产的主要经济指标不断刷新。先进设备在全废钢操作条件下已达到出钢——出钢时间45min、电耗300kWh/t的水平。在采用兑加30%～50%以下铁水或熔融还原铁水后，电弧炉进一步提高了产品质量，缩短了冶炼时间，降低了电耗，同时增加了工艺的灵活性。经过一系列改革，现代电弧炉与传统电弧炉工艺装备有了很大差别，已成为炼钢工艺过程众多环节中的一环——初炼。 （1）大型化和高功率化。容量过小的电弧炉不仅生产率低，而且技术经济指标很难与精炼、连铸、连轧设备配套，因此扩大炉容量是提高和改善短流程生产线整体效率的有效手段。20世纪70年代以来，许多国家逐步淘汰了30吨以下的电炉，取而代之的是大容量电炉。炉容量增加的同时伴随输入电功率的提高，吨钢配置的变压器容量向高功率、超高功率的方向发展。 （2）长弧操作与泡沫渣埋弧工艺。电弧炉提高输入功率的同时也增加了短网的电能损耗，采用高电压、小电流为特征的长弧操作对于减少电损失是相当有效的。为了避免长弧所引起的辐射热损失增加及对炉衬、炉盖寿命的不利影响，在熔炼过程中造泡沫渣遮蔽电弧以提高电弧传热效率是十分必要的。此外，泡沫渣还能明显降低电弧炉冶炼时的噪音。 电弧炉生产碳钢和低合金钢时使用碳氧枪很容易使渣中产生足够的CO气体使炉渣泡沫化，而在冶炼不锈钢等钢种时，则需利用含碳酸盐发泡剂的热分解产生CO2气体以形成泡沫渣。 （3）电气设备改进与直流供电。电弧炉电气设备的改进包括电极自动调整、导电横臂和“一电双炉”的配置等。交流电弧炉上的电极自动调整保证三相功率平衡和最大功率的输入。与采用汇排方式相比，用铜-钢复合板或铝合金制成的导电横臂降低了短网电阻，也使装备更轻便和易于维护。双炉壳交替使用一套供电系统的“一电双炉”的形式能充分发挥电气设备的使用效率，明显提高电弧炉生产能力。与交流电弧炉相比，直流电弧供电避免了三相电极在炉内所造成的“热点”和“冷区”，还可以降低对电网的闪烁干扰，减少电极的表面氧化消耗。 （4）能源多样化。炉料的高配碳以及采用超音速水冷氧枪强化吹氧助熔使现代电弧炉中元素氧化产生的热量占总热量输入的1/3左右，燃料-氧枪烧嘴又能提供10%～20%的能量输入，这些都可以明显降低电能的消耗。电能属于二次能源，若采用火力发电时煤转化为电能的效率以30%计，电能在电弧炉中转化为热能的效率约为70%，则从煤到热能熔化废钢的总热效率只有20%左右，而利用燃料与氧气的直接燃烧产生的热量熔化废钢时热效率可达40%以上。可见，在电弧炉中以煤、燃油和天然气等一次能源替代电能可提高能源综合利用率。此外，烧嘴和煤氧枪提供的附加热能也相当于提高了总的输入功率。 （5）二次燃烧与废钢预热。由于高配碳和强化吹氧操作所产生的大量CO气体，二次燃烧将其中的化学能转化为热能，同时也有利于炉气的安全排放。但是由于炉内的二次燃烧只能将CO转化为CO2中大约30%的热量传递给熔池，有必要通过废钢预热来回收炉气里的显热。
直接还原炼铁 在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。 直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。 海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。③海绵铁的活性大、易氧化，长途运输和长期保存困难。目前，只有一些中小型钢铁厂采用此法。 现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法约有二十余种，主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分，有三种类型，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。要求煤气中H、CO含量高,CO、H O含量低；CH在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。用天然气转化制造这样的煤气最方便；也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。用煤炭气化制造还原气，是正在研究的课题。 竖炉法在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法，其改进的生产流程示意见图1[ Midrex法生产流程示意]
再生铝熔炼工艺特点? 再生铝是以回收来的废铝零件或生产铝制品过程中的边角料以及废铝线等为主要原材料，经熔炼配制生产出来的符合各类标准要求的铝锭。这种铝锭采用回收废铝，而有较低的生产成本，而且它是自然资源的再利用，具有很强的生命力，特别是在当前科技迅猛发展，人民生活质量不断改善的今天，产品更新换代频率加快，废旧产品的回收及综合利用已成为人类持续发展的重要课题，再生铝生产也就是在这样的形式下应运而生并具有极好的前景。? 由于再生铝的原材料主要是废杂铝料，废杂铝中有废铝铸件（以Al-Si合金为主）、废铝锻件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）废电缆线（以纯铝为主）等各种各样料，有时甚至混杂入一些非铝合金的废零件（如Zn、Pb合金等），这就给再生铝的配制带来了极大的不便。如何把这种多种成分复杂的原材料配制成成分合格的再生铝锭是再生铝生产的核心问题，因此，再生铝生产流程的第一环节就是废杂铝的分选归类工序。分选得越细，归类得越准确，再生铝的化学成分控制就越容易实现。? 废铝零件往往有不少镶嵌件，这些镶嵌件都是些以钢或铜合金为主的非铝件，在熔炼过程中不及时地扒出，就会导致再生铝成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生铝熔炼初期，即废杂铝刚刚熔化时就必须有一道扒镶嵌件的工序（俗称扒铁工序）。把废杂铝零件中的镶嵌件扒出，扒得越及时、 越干净，再生铝的化学成分就越容易控制。扒铁时熔液温度不宜过高，温度的升高会使镶嵌件中的Fe、Cu元素溶入铝液。?
各地收集来的废杂铝料由于各种原因其表面不免有污垢，有些还严重锈蚀，这些污垢和锈蚀表面在熔化时会进入熔池中形成渣相及氧化夹杂，严重损坏再生铝的冶金质量。清除这些渣相及氧化夹杂也是再生铝熔炼工艺中重要的工序之一。采用多级净化，即先进行一次粗净化，调整成分后进行二级稀土精变，再吹惰性气体进一步强化精炼效果，可有效的去除铝熔液中的夹杂。? 废铝料表面的油污及吸附的水分，使铝熔液中含有大量气体，不有效的去除这些气体就使冶金质量大大下降，强化再生铝生产中的除气环节以降低再生铝的含气量是获得高质量再生铝的重要措施。? 再生铝原材料组成? 1、废杂铝来源? 目前我国再生铝厂利用的废杂铝主要来源于两方面，一是从国外进口的废杂铝，二是国内产生的废杂铝。? 进口废杂铝? 最近几年国内大量从国外进口废杂铝。就进口废杂铝的成分而言，除少数分 类清晰外大多数是混杂的。一般可以分为以下几大类：? ①单一品种的废铝? 此类废铝一般都是某一类废零部件，如内燃机的活塞，汽车减速机壳、汽车轮毂、汽车前后保险栓。铝门窗等。这些废铝在进口时已经分类清晰，品种单一，且都是批量进口，因此是优质的再生铝原料。?
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法 一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原 料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和 铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风 炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道 水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅 渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热 锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分 别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上 部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块
液态高铅渣直接还原新工艺的研发及工业化生产 陈会成 （河南豫光金铅股份有限公司，河南济源454650） 摘要: 简述了国内外铅冶炼的生产技术现状及其存在的不足，并介绍了铅冶炼新技术的研发状况。重点介绍了豫光炼铅法的研发历程、工艺装备特点及工艺的优越性，豫光炼铅法对提升我国铅冶炼水平、实现绿色冶炼的深远意义。 关键词:豫光炼铅法；绿色冶炼；液态高铅渣；直接还原 1、国内铅生产技术现状 我国是世界第一铅生产和消费大国，据统计2009年全国粗铅产量达314万吨，消费量为287万吨，我国也是铅矿资源贫乏的国家，2009年原生铅选铅量仅120万吨，远不能满足我国铅冶炼的生产需要，大部分铅原料需要进口。我国现行铅冶炼工艺主要有：烧结----鼓风炉还原工艺，氧气底吹氧化----鼓风炉还原工艺（SKS炼铅法），云南曲靖的YMG炼铅法，QSL炼铅法，闪速熔炼炼铅法等，但应用最广的先进工艺是氧气底吹氧化----鼓风炉还原工艺，但它的生产过程能源消耗还大有潜力可挖。资源的短缺、产能的过剩，以及环保要求的日益提高，越来越要求更好的绿色冶炼工艺出现并应用。 2、国外铅生产技术现状 国外铅冶炼也采用传统的烧结－鼓风炉还原熔炼工艺，并在上世纪占主导生产工艺。由于存在能耗高、环保效果差等原因，已不再新建。直到上世纪80年代，先进的闪速熔炼和熔池熔炼技术在工业化生产中逐步应用，铅冶炼技术有了较大进步。主要代表技术有基夫赛特直接炼铅法、QSL炼铅法、富氧顶吹浸没熔炼法、卡尔多炼铅法等。 2．1 基夫赛特直接炼铅法 基夫赛特直接炼铅法属于一种闪速熔炼工艺，其核心装备是基夫赛特炉，它主要由氧化反应塔、贫化段和电炉区组成。炉料和焦粒通过反应塔顶的喷嘴和加料口加入，硫化物在下落过程中快速氧化放热、熔化、造渣。焦粒漂浮在熔池表面形成炽热的焦炭层，在熔
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术 二○○六年八月二日
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法 传统的烧结-鼓风炉炼铅法面临环保要求日趋严格的挑战。中国有色工程设计研究总院联合多家冶炼厂，就氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺进行联合攻关。在经过工业试验和工业验证试验后，对两座炼铅厂（河南豫光金铅集团和池州有色金属公司）采用该工艺进行了设计，设计范围包括精矿储存、配料、混合制粒、氧气站、底吹熔炼、酸厂、鼓风炉还原熔炼等，且现已建成投产。烧结-鼓风炉炼铅法采用底吹氧化熔炼处理铅精矿, 富铅渣用鼓风炉还原熔炼, 已实现工业化生产。实践证明，该工艺技术先进，环保效果明显。 一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒
形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分 别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上 部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块后, 送往鼓风炉工段还原熔炼, 产出二次粗铅。出炉SO 2 烟气采用余热锅炉 或汽化冷却器回收余热, 经电收尘器收尘, 送硫酸车间处理。熔炼炉采用微负压操作, 整个烟气排放系统处于密封状态, 从而有效防止了烟气外逸。同时, 由于混合物料是以润湿、粒状形式输送入炉的, 加上在出铅、出渣口采取有效的集烟通风措施, 从而避免了铅烟尘的飞扬。经实地检测, 熔炼车间岗位含铅尘低于0. 1m g/Nm 3, 完全达到了国家劳动卫生标准。由于在熔炼炉内只进行氧化作业, 不进行还原作业, 工艺过程控制大为简单。 氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关, 品位越高, 一次粗铅产出 率越高。为适应下一步鼓风炉还原要求, 铅氧化渣含铅应控制在40% 左右, 略低于烧结块含铅率, 相应地,一次粗铅产出率一般为35%～ 40% , 粗铅含S< 0. 2%。 和烧结块相比, 铅氧化渣孔隙率较低, 同时, 由于是熟料, 其熔化速度 较烧结块要快些, 从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是, 经过半工业试验证明, 采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的, 鼓风炉渣含Pb 可控制在
转底炉直接还原炼铁工艺的发展 2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条 一、前言 为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。与此同 时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。 直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。 二、FASTMET工艺 早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。1964~1966年进行了2t/h规模试验。1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。神户制钢与三井公司合资对在美国建设年产DRI50~100万吨项目进行报价，1998年9月神户钢铁公司报价年产DRI50万吨的转底炉装置，每套售价1亿美元。 世界上首次利用FASTMET工艺以含铁废料为原料的商业化直接还原铁厂，于2000年二季度在日本新日本制铁株式会社广火田厂投产，年产能力19万吨，其中14万吨将直接装入广火田厂的氧气转炉。神户制钢株式会社新加古川厂是第二个用该工业建设的直接还原铁厂。2002年5月，日本神户制钢株式会社和尼日利亚签订基本协议，日方将帮助AJAOKUTA 钢公司建设一座年产50万吨的FASTMET直接还原铁工厂。 2.1 工艺流程 FASTMET法的工艺流程见图1。铁精矿(或含铁废料)、煤粉和粘结剂经混合搅拌器后进入造球机造球，生球可装入干燥器，也可直接装入转底炉。在转底炉中，球团矿均匀地铺在炉底上，料层为1~3层球的高度。随着炉底的旋转，球团矿被加热到1250℃~1350℃。同时，约90%~95%的氧化铁被球团内部的固体碳还原成DRI。球团矿在炉底停留时间一般为8~30分钟，它取决于原料的特性、球团矿层数及其他因素。从转底炉出来的煤气经过焚化炉和热交换器将转底炉烧嘴助燃空气预热，并将高温废气用来干燥球团，生产用水循环使用，生产中产生的粉末回收利用。 2.2 工艺特点
铅冶炼工艺流程选择 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法在工艺上都是将冶炼的氧化和还原过程分开，在不同的反应器上完成，即在熔炼炉内主要完成氧化反应以脱除硫，同时产出一部分粗铅和高铅渣。高铅渣均是通过铸渣机铸成块状再送入鼓风炉进行还原熔炼，产出的粗铅送往精炼车间电解，产出的炉渣流至电热前床贮存保温，前床的熔渣流入渣包或通过溜槽进入烟化炉提锌。随着我国对节能减排和清洁生产政策的不断贯彻落实，上述工艺的弊端也显现出来，鼓风炉还原高铅渣块，液态高铅渣的潜热得不到利用，还要消耗大量的焦炭，随着焦炭价格的提升，炼铅成本居高不下。电热前床消耗大量的电能和石墨材料，也增加了冶炼成本，同时需要占用大量的土地和投资。 为了适应环保、低炭、节能降耗的需求，新的技术不断出现，目前在河南省济源豫光金铅，金利公司、万洋集团各自采用的液态高铅渣直接还原的三种炉型代表了我国铅冶炼发展的最高水平。 一、豫光金铅底吹还原工艺： 取消鼓风炉，不用冶金焦，实现液态渣直接还原，与原有富氧底吹炉氧化段一起，形成完整的液态渣直接还原工业化生产系统。具体技术方案为：铅精矿、石灰石、石英砂等进行配料混合后，送入氧气底吹炉熔炼，产出粗铅、液态渣和含尘烟气。液态高铅渣直接进入卧式还原炉内，底部喷枪送入天然气和氧气，上部设加料口，加煤粒和石子，采用间断进放渣作业方式。天然气和煤粒部分氧化燃烧放热，维持还原反应所需温度，气体搅拌传质下，实现高铅渣的还原。工艺流程如图1。
图1 豫光炼铅法的工艺流程图 生产实践效果 8万t/a熔池熔炼直接炼铅环保治理工程主要包括以豫光炼铅法为主的粗铅熔炼系统、大极板电解精炼系统和余热蒸汽回收利用系统等。项目09年2月正式开工，09年8月进行设备安装，2010年元月开始空车调试，3月28日熔炼系统氧化炉点火烘炉。目前氧化炉、还原炉、烟化炉、硫酸及制氧系统均正常生产，经几个月的生产检验，各项环保指标优于国标，技经指标达设计水平。 豫光炼铅新技术的主要特点 （1）流程短：工艺省去了铸渣工序，淘汰了鼓风炉，减少了二次污染和烟尘率（国际同类技术的烟尘率一般在15%左右，而豫光炼铅法的烟尘率仅为7～8%）。 （2）自动化水平高：工艺可在氧化、还原等关键工序中设置3000多个数据控制点，实现全系统的DCS集中自动控制，用工大幅减少，系统生产更安全稳定性。 （3）低能耗：该工艺不仅利用了渣和铅的潜热，熔池熔炼时传热传质效率高，能耗大大降低。粗铅能耗比氧气底吹-鼓风炉炼铅低25%左右，比传统工艺低约50%。 （4）低排放：采用天然气、煤粒替代焦炭，达到清洁生产的目标，SO2排放浓度和远低于国家标准，仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅中鼓风炉排放量的10%，同时CO2排放量仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅工艺的22%。 （5）清洁化生产：密闭性好的熔炼设备缩短了工艺流程，减少了无组织排放量，实现了铅清洁化生产。终渣含铅指标比国际同类工艺低2%左右，资源利用率提高。
6063铝合金熔炼生产工艺手册 本文由全球铝业网 (https://www.doczj.com/doc/0c17942018.html,) 编辑，转载请注明出处，十分感谢！ 一．Al-Mg-Si系合金的基本特点： 6063铝合金的化学成份在GB/T5237-93标准中为0．2-0．6％的硅、0．45-0．9％的镁、铁的最高限量为0.35％，其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0．1％。这个成份范围很宽，它还有很大选择余地。 6063铝合金是属铝-镁-硅系列可热处理强化型铝合金，在AL-Mg-Si组成的三元系中，没有三元化合物，只有两个二元化合物Mg2Si和 Mg2Al3，以α(Al)-Mg2Si伪二元截面为分界，构成两个三元系，α(Al)-Mg2Si-(Si)和α(Al)-Mg2Si-Mg2Al3，如图一、田二所示：在Al-Mg-Si系合金中，主要强化相是Mg2Si，合金在淬火时，固溶于基体中的Mg2Si 越多，时效后的合金强度就越高，反之，则越低，如图2所示，在α(Al)-Mg2Si伪二元相图上，共晶温度为595℃，Mg2Si的最大溶解度是1．85％，在 500℃时为1.05％，由此可见，温度对Mg2Si在Al中的固溶度影响很大，淬火温度越高，时效后的强度越高，反之，淬火温度越低，时效后的强度就越低。有些铝型材厂生产的型材化学成份合格，强度却达不到要求，原因就是铝捧加热温度不够或外热内冷，造成型材淬火温度太低所致。 在Al-Mg-Si合金系列中，强化相Mg2Si的镁硅重量比为1．73，如果合金中有过剩的镁(即Mg：Si＞1.73)，镁会降低Mg2Si在铝中的固溶度，从而降低Mg2Si在合金中的强化效果。如果合金中存在过剩的硅，即Mg：Si＜1．73，则硅对Mg2Si在铝中的固溶度没有影响，由此可见，要得到较高强度的合金，必须Mg：Si＜1．73。 二．合金成份的选择 1．合金元素含量的选择 6063合金成份有一个很宽的范围，具体成份除了要考虑机械性能、加工性能外，还要考虑表面处理性能，即型材如何进行表面处理和要得到什么样的表面。例如，要生产磨砂料，Mg/Si应小一些为好，一般选择在Mg/Si=1-1．3范围，这是因为有较多相对过剩的Si，有利于型材得到砂状表面；若生产光亮材、着色材和电泳涂漆材，Mg/Si在1．5-1．7范围为好，这是因为有较少过剩硅，型材抗蚀性好，容易得到光亮的表面。 另外，铝型材的挤压温度一般选在480℃左右，因此，合金元素镁硅总量应在1．0％左右，因为在500℃时，Mg2Si在铝中的固溶度只有1．05％，过高的合金元素含量会导致在淬火时Mg2Si不能全部溶入基体，有较多的末溶解Mg2Si相，这些Mg2Si相对合金的强度没有多少作用，反而会影响型材表面处理性能，给型材的氧化、着色(或涂漆)造成麻烦。 2．杂质元素的影响
回转窑工艺生产镍铁简介： 回转窑直接还原熔炼工艺几乎称得上是一项古老的工艺，日本采用该工艺生产镍铁（粒状镍铁，直接用于冶炼不锈钢）已有60余年的历史，被公认是能耗和成本最低的生产方法。朝鲜由于缺少焦炭，几十年来也一直在用回转窑和普通煤炼铁（粒铁，粒状生铁，直接用于炼钢）。 回转窑两步法生产镍铁工艺 一、原料 原料为红土镍。镍品位在1.0-2.0%。 三、主要辅助材料 分别红土矿混合粉，返还料，煤末，石灰，汽油等。煤末和石灰在印尼有丰富的资源，辅助材料成本低于国内成本。 第三节工艺流程 回转窑两步生产含镍生铁的方法。步骤如下： 1、预处理步骤： A、加干燥剂：在红土镍湿矿中按原矿的重量根据含水量不同加入3-6%干燥剂；干燥、脱水：混合干燥、脱水；磨细、过筛：脱水后的混全料磨细到5mm 左右，过筛得到5mm以下的矿粉。干燥剂主要成本是石灰石及碱性调节剂，对红土镍矿起到干燥及调整混合料的PH 值，使混全料的PH 值控制在0.8 左右。 B、加碳物质：在矿粉中按混合料的含铁量不同加入45-50%的碳物质。碳物质主要是煤粉及镍铁还原催化剂，起到镍铁在一次回转窑中快速还原及防止粘窑的作用。 2、一次回转窑还原熔炼步骤： A、预还原：将添加了碳物质的原料直接送入一次回转窑中预还原。温度在控制在900-1100℃，还原时间为4-5 小时，在窑中，原料与煤燃烧所产生的热气流逆流运动，原料在中窑中半熔融条件下生成金属，金属生长为50-60%的Fe、Ni； B、还原：温度控制在1200-1250℃，还原时间3 小时，还原熔炼完成，金属生长为90%以上，烧成的物料熔块金属为液态Fe、Ni 混合物； C、一次回转窑内的置换还原出来的CO 做为燃气发电机的燃料，及经送风机给
流态化还原炼铁技术 流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得 固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。 高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。 新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。目前国内对于流态化还原炼铁 过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。 发展流态化技术须重视基础研究 流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。 我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。1973年~1982年,为 了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并
铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理
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铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理 一、实验目的: 掌握铝合金熔炼的基本原理，并应用在熔炼的实践中。熔炼是使金属合金化的一种方法,它是采用加热的方式改变金属物态,使基体金属和合金组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。熔体的质量对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，如果熔体质量先天不足，将给制品的使用带来潜在的危险。因此,熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。而铸造是一种使液态金属冷凝成型的方法,它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工具浇入到具有一定形状的铸模(结晶器)中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等)的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工艺过程。铝合金的铸锭法有很多,根据铸锭相对铸模(结晶器)的位置和运动特征,可将铝合金的铸锭方法分类如下: 二、实验内容： 铝铜合金熔炼基本工艺流程
三、实验要求 严格控制熔化工艺参数和规程 1. 熔炼温度 ?熔炼温度愈高,合金化程度愈完全,但熔体氧化、吸氢倾向愈大,铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。通常,铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上５0~10０℃的范围内。从图1的Aｌ-Cｕ相图可知，Aｌ-５%Cu的液相线温度大致为660～670℃,因此，它的熔炼温度应定在7１0(７2０)℃～76０（770）℃之间。浇注温度为７３０℃左右。
铝合金熔炼与铸造工艺 规范与流程 Revised by Chen Zhen in 2021
铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程 资料来源：全球铝业网铝业知识频道一、铝合金熔炼规范 （1）总则 ①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T 9438-1999《铝合金铸件》、JISH 5202-1999《铝合金铸件》、ASTM B 108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T 15115-1994《压铸铝合金》、JISH 5302-2006《铝合金压铸件》、ASTM B 85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。 ②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气（天然气）炉内进行。一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。铸铁坩埚须进行液体渗铝。 （2）配料及炉料 1）配料计算 ①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少；也可根据实际情况调整加镁量。 ②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。 2）金属材料及回炉料 ①新金属材料 铝锭：GB/T 1196－2002《重熔用铝锭》
铝硅合金锭：GB/T 8734-2000《铸造铝硅合金锭》 镁锭： GB 3499-1983《镁锭》 铝铜中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》 铝锰中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》 各牌号的预制合金锭：GB/T 8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH 2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTM B 197-03《铸造铝合金锭》、JISH 2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。 ②回炉料 包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。 回炉料的用量一般不超过80％，其中破碎重熔料不超过30％；对于不重要的铸件可全部使用回炉料；对于有特殊要求（气密性等）的铸件回炉料用量不超过50% 。 3）清除污物 为提高产品质量，必须清除炉料表面的脏物、油污、废铸件上的镶嵌件，应在熔炼前除去（可用一个熔炼炉专门去除镶嵌件）。 4）炉料预热 预热一般为350～450℃下保温2～4h。Zn、Mg、RE在200～250℃下保温2～4h。在保证坩埚涂料完整和充分预热的情况下，除Zn、Mg、Sr、Cd及RE等易燃材料外的炉料允许随炉预热。
冲天炉熔炼工艺基础 1、冲天炉熔炼基本原理 （1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带： A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽. 二氧化碳浓度达到最大值的区域。 B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO] 浓度基本不变的区域.从风口 引入的风容易趋向炉壁. 形成炉壁效应. 形成一个下凹的氧化带和还原带. 对熔化造成不利影响。 ①不易形成一个集中的高温区. 不利于铁水过热； ②加速了炉壁的侵蚀； ③铁料熔化不均匀. 铁液不易稳定下降, 影响化学成分。 解决方法： ①采用较大焦炭块度. 使风均匀送入； ②采用插入式风嘴； ③采用曲线炉膛； ④采用中央送风系统； ⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗. 送风量要与焦炭损耗相适应。根据炉气、炉料、铁水浓度和温度.炉身分为 4 个区域：（1）预热区：从加料口下沿. 炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区. 下面的炉气温度 可达1200℃—1300℃ . 预热带的上部炉气温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度 不高.炉气黑度和辐射空间较小.炉气在料层内流速较大.炉料与炉气之间的热交换以对流为主. 炉料在预热区内停留时间较长. 一般为30 分钟左右. 预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。 （2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区. 在实际熔炼过程中. 底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度. 熔化区内的热交换方式仍以对流为主. 在实际熔炼过程中. 熔化区不是一个平面区带. 而是一个中心下凹的曲面. 从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直.熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定. 也受 焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响. 这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化.造成熔化区高度波动（影响出铁温度）. 当焦铁比一定. 熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高.从而扩大了过热区. 提高了铁水温度.但是批料层不宜过薄. 否则易混料使加料操作不便。 （3）过热区：从铁液熔化以后. 铁水下滴过程中.与高温炉气和炽热的焦炭相接触.温度进一 步提高. 此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭 与铁水接触传导传热为主. 焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧.经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30 秒.而在这一区间内铁水却要提
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910299575.0 (22)申请日 2019.04.15 (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人 孙永升 韩跃新 王勋 李艳军 余建文 (74)专利代理机构 沈阳东大知识产权代理有限 公司 21109 代理人 梁焱 (51)Int.Cl. C21B 13/14(2006.01) (54)发明名称 一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁 铁矿的方法 (57)摘要 一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁 铁矿的方法，按以下步骤进行：(1)将钒钛磁铁矿 破碎制成钒钛磁铁矿粉；还原剂破碎获得还原剂 粉；溶剂石灰石破碎石灰石粉； (2)将钒钛磁铁矿粉、还原剂粉和石灰石粉混合均匀，制成混合粉 料；(3)置于回转窑内，利用温度1000～1500℃的 还原性烟气预热预还原；(4)预热预还原物料直 接进入与回转窑连接的熔炼炉内，深度还原熔 分，含钒铁水与渣相分别从熔炼炉放出。本发明 的方法实现了钒钛磁铁矿中有价元素的高效利 用， 可以大大降低成本。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110066899 A 2019.07.30 C N 110066899 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110066899 A 1.一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于按以下步骤进行： (1)将钒钛磁铁矿破碎至粒径≤20mm，制成钒钛磁铁矿粉；将还原剂破碎至粒径≤15mm，获得还原剂粉；将溶剂石灰石破碎至粒径≤30mm，获得石灰石粉；所述的钒钛磁铁矿的铁品位TFe为47～63％，按质量百分比含V2O50.3～1.5％；所述的还原剂为兰炭或无烟煤； (2)将钒钛磁铁矿粉、还原剂粉和石灰石粉混合均匀，制成混合粉料；混合粉料中，钒钛磁铁矿石粉和还原剂粉的质量比为1:(0.2～0.5)，钒钛磁铁矿石粉和石灰石粉的质量比为1:(0.1～0.3)； (3)将混合粉料置于回转窑内，利用温度1000～1500℃的还原性烟气对混合粉料进行预热预还原，混合粉料在回转窑内停留5～40min后排出，获得温度600～900℃的预热预还原物料； (4)预热预还原物料直接进入与回转窑连接的熔炼炉内，在熔炼炉内利用喷吹煤粉及电极协同加热，完成物料深度还原熔分，将钒与铁还原形成含钒铁水，将含钒铁水与生成的渣相分别从熔炼炉放出；深度还原熔分过程中，控制熔炼炉内的温度在1300～1600℃，预热预还原物料在熔炼炉内的停留时间5～24h。 2.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于步骤(4)中，喷吹煤粉时，煤粉的喷吹量为钒钛磁铁矿粉总质量0.3～0.7倍。 3.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于步骤(3)中，温度1000～1500℃的还原性烟气为深度还原熔分过程中产生的烟气，按体积百分比含CO≥60％。 4.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于步骤(3)中，铁的金属化率40～70％。 5.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于所述的渣相中，TiO2的质量百分比20～40％。 6.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于TiO2的回收率≥85％。 7.根据权利要求1所述的一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于Fe和V的回收率均≥90％。 2
高铅渣氧气侧吹炉还原熔炼工艺的简单介绍 高铅渣氧气侧吹炉还原熔炼工艺的简单介绍 底吹炉产生的高铅渣在氧气侧吹炉中进行还原，产出粗铅、含锌炉渣和含烟气。 含铅的返料、熔剂（石灰石）进入侧吹炉车问的配料储仓。 由于侧吹炉还原是间断、周期性作业(通常2小时一周期)，故加料也是周期性的， 配料工班将返料、石灰石、和煤，通过称量按给定的比例送到总皮带运输机。如此配制的炉料送到炉上的加料口，在预定的时间段内将规定数量的上述物料通过加料口连续加到炉渣熔体的表面。通常使用1个加料口加料。 在加入炉料和煤的同时通过下排鼓风风咀向炉渣熔体送入含氧的鼓风（工业氧或工业氧与空气的混合气）。 在炉渣熔体中发生煤的燃烧反应(见反应式1—3) 、燃气的燃烧反应（反应4-5），和氧化铅的还原反应（反应6-8），以及造渣组分间进行造渣反应（反应10--11）。与此同时入炉物料中含有的其它高价态杂质金属（如铁、锌、锑、砷、等）的氧化物也进行不同程度的还原。 C+O2 = CO2 (1) 2C+ O2 = 2CO (2) CO2+ C = 2CO (3) CH4+2O2=CO2+2H2O (4) CH4+1.5O2=CO+2H2O （5） PbO+C=Pb+CO (6) PbO+CO=Pb+CO2 (7) PbO·SiO2+CO= Pb+CO2+SiO 2 (8) 2Fe3O4 +C=6FeO+CO2 (9)
同时还有造渣反应发生 2FeO+SiO2 = 2 FeO·SiO2 (10) CaO+ SiO2 = CaO·SiO2 （11） 煤和煤气或天然气燃烧为侧吹炉进行的还原过程补充了必要的热能。这必要的热能用于将底吹炉的高铅渣从1000℃提高到1200℃，用于补偿侧吹炉发生的各项热损失；煤和煤气或天然气燃烧的另一作用是起还原剂的作用，将铅的氧化物（简单的和与SiO2化合态的PbO）还原成金属铅，这是本工序的目的。另一重要还原反应是磁铁矿的还原（反应9），我们知道底吹炉产出的高铅渣中Fe3O4含量达整个渣量的10%，或更多。Fe3O4熔点高粘度大，是产生“泡渣”喷炉事故的元凶！它可能造成高铅渣还原熔炼开始时出现炉口喷渣现象。 在被鼓风激烈搅拌的炉渣熔体中（风口以上的区域，又称鼓泡区）新生成铅的液滴，相互碰撞而迅速长大，并沉降于炉缸中，形成铅层。贵金属、铜锍也被捕集于此铅中。粗铅通过虹吸从炉中流出。 关于熔池中氧化铅还原的机理，研究证明：还原发生在那些粘有碳粒的CO气泡上。即按反应7，CO还原出铅同时产生CO2，CO2随即按反应3与C反应再生出CO。 采用混合还原剂是熔池还原熔炼的发展方向。比 化合态的PbO·SiO2比PbO还原难些，加入石灰石的目的，是用强碱性CaO从硅酸铅中置换出相对弱碱性的PbO，以利于铅还原。 严格地说天然气不是还原剂，天然气燃烧的产物才是还原剂。 在炉子低于风咀水平面的区域熔体处于相对平静状态，金属铅滴迅速与炉渣按密度分离。要求还原终了的炉渣含Pb≤3%；渣型：CaO/SiO=0.6-0.8。 离熔体的炉气中含CO浓度高近50%，经再燃烧风咀鼓风燃烧后CO浓度降至10—15%，燃烧产生的热通过加热鼓泡飞溅起的液滴、将热返回熔池。第四层水套上的风咀属三次燃烧，在此将烟气中的CO燃尽，以保后接设备的安全。 设计的离炉烟气中SO2浓度超过排放标准。经余热锅炉冷却、收尘后经脱硫处理排放。 节能、环保是本工艺较之传统工艺最突出的优点。