粗铅冶炼富铅渣热态还原研究
皮国民1,贾著红2
(11江西理工大学南昌校区,江西南昌330013;21云南驰宏锌锗股份有限公司,云南曲靖655000)
摘要:分析富铅渣还原熔炼的能源消耗、经济效益和工程建设等问题,讨论热渣还原的经济可行性和先进性。
关键词:富铅渣;热还原;鼓风炉还原
中图分类号:TF812 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2009)06-0017-03
Study on Lead Bullion Smelting &R eduction of H ot Lead 2Rich Slag
PI Guo 2min 1,J IA Zhu 2ho ng 2
(11Jiangxi University of Science and Technology ,Nanchang 330013,China ;
21Yunnan Chihong Zinc and Germanium Company Ltd 1,Qujing ,Yunnan 655000,China )
Abstract :The energy consumption ,economic efficiency ,engineering construction for t he reduction of lead 2rich slag are analysed ,and t he economic feasibility and advancement property for slag 2hot reduction are al 2so discussed 1
K eyw ords :Lead 2rich Slag ;Hot reduction ;Reduction wit h blast f urnace
作者简介:皮国民(1965-),男,江西丰城人,副教授1
粗铅冶炼,传统的硫化铅精矿烧结———鼓风炉还原冶炼工艺,已经被国家强行淘汰,我国目前新建或粗铅冶炼技改工厂,广泛采用底吹炉氧化熔炼———鼓风炉还原(S KS )和顶吹氧化熔炼———鼓风炉还原熔炼两种工艺[1-3]。这两种工艺对提升我国粗铅冶炼水平起了很大的作用,但共性的缺点是氧化熔炼产生富铅渣,富铅渣再送入鼓风炉进行还原熔炼。生产过程连续性弱,浪费部分热量,热能综合利用效果差,不利于节能减排,需要进一步完善。富铅渣热态还原是粗铅冶炼工艺技术的进一步完善提高。
1 目前直接炼铅生产现状和能耗分析
我国目前粗铅生产主要过程是:氧化熔炼阶段,硫化铅精矿等物料连续进入熔炼炉,高温烟气经过余热锅炉回收热能,然后制取硫酸回收硫资源,同时产出一次粗铅和品位在40%～45%的富铅渣,粗铅直接进入精练系统;富铅渣经过冷却铸成大小100
～150mm 渣块,送入鼓风炉进行再次还原,回收绝大部分铅。
硫化铅精矿氧化———鼓风炉还原熔炼主要的能源消耗是还原段的焦炭消耗,氧化熔炼阶段基本实现自热熔炼。表1是不同时间段生产的能源消耗统计(说明:11能耗主要指,熔炼过程中消耗的所有燃料包括煤和油,综合能耗指包括燃料和水电压缩风等,同时根据国家统一计算规则有余热利用的,扣除回收的热能;21在第二阶段的生产中,处理的物料包括二次回收的渣料,铅品位只有25%,占物料总量的30～35%)。氧化熔炼燃料消耗很少,其高温烟气通过余热锅炉进行回收,生产410M Pa 的蒸汽,送到发电站,与其他系统产生的蒸汽混合后进行余热发电,再次回收利用;还原段鼓风炉产生的是350℃的烟气,经过冷却降温处理后,再经过布袋收尘器除尘后排空。中间只是产生017M Pa 的低压蒸汽,再次利用量比较少。从表中数据看出氧化段燃料消耗少,更重要的是高温烟气热能的二次回收,
抵扣部分消耗,使得产生的一次粗铅能耗只是全部
粗铅能耗的1/3左右;鼓风炉还原能耗水平决定系
统的能耗水平。
表1 三个不同时间段粗铅生产能耗统计分析
T able1 E nergy consuption of different time periods for lead production
项目
一二三
氧化熔炼鼓风炉氧化熔炼鼓风炉氧化熔炼鼓风炉
粗铅/t251681655329859252853620723786燃料(标煤)/t577812627691416880587211446每吨粗铅工序能耗(标煤)/kg206762244668162481每吨粗铅单位能耗(标煤)/kg427431289
每吨粗铅工序综合能耗(标煤)/kg104147601091256312每吨粗铅综合能耗(标煤)/kg4051328912
2 富铅渣热还原的原理
硫化铅精矿氧化熔炼产生的高铅渣,与传统烧结块有很大的不同,主要的差别是含铅高,物相不同,渣块致密,高铅渣含铅则在40%～50%。目前国内的氧化熔炼工艺不同,但产生的富铅渣结果差别不大,表2和表3是生产中三个富铅渣化学和物相分析结果(其中样品1和2是顶吹炉渣,样品3是底吹炉渣)。从物相分析看,富铅渣的物相组成以硅酸铅为主,氧化铅很少,同时磁铁含量高。在鼓风炉还原熔炼中,还原过程是氧化铅和硅酸铅的还原,包含了与还原剂固(铅的氧化物)—固(焦炭)或固(铅的氧化物)—气(CO)接触到液(熔融的铅的氧化物)—固(炽热焦炭)或液(熔融的铅的氧化物)—气(CO)接触过程的;氧化铅被CO还原是其主要途径,硅酸铅的还原一定是在有碱性氧化物(CaO和FeO)参与下,主要在炉料熔化后发生。热态铅渣硅酸铅和氧化铅都是易还原的氧化物,熔融的炉料有利于硅酸铅的还原,分析类似工艺过程,热态铅渣的直接还原是可以实现的。
表2 富铅渣的化学成分
T able2 Chemical components of lead2rich slag/%样品Pb Zn Fe S SiO2CaO MgO Al2O3样品1341381411414119012114135418111571194样品2301951518312121010213171415921552107样品35012301971113101458114317421251106
表3 富铅渣的物相
T able3 Phases for lead2rich slag/%物相硅铅锌矿磁铁矿铁橄榄石玩火石硅钙石钙铝榴石密陀僧铅
样品1531151511261551121187513621692154样品2451961418531151219411623134样品3313410168615351588192411543
3 富铅渣热渣还原的工业化研究和能源消耗分析
富铅渣热还原试验已经开展很多,工业应用的卧式炉热渣还原,获得较好的综合能耗和经济技术指标。富氧顶吹炉氧化和还原交替作业也基本实现热渣还原过程,侧吹炉还原和电热焦还原正在工业试验。
从能源消耗分析,热渣还原有着明显的优势。以热渣顶吹还原和鼓风炉还原进行对比分析。
富铅渣鼓风炉还原,焦炭热能主要是供给渣熔化、渣还原、烟气损耗;热渣还原能源消耗主要是渣还原、烟气损耗。富铅渣品位高(Pb35%～45%),熔点低,化渣的能源消耗是鼓风炉焦炭量的～15%,烟气损耗是最大的差别。以还原12～1315t/h富铅渣(Pb45%)熔炼,鼓风炉还原需要焦炭114t/h,折合标准煤是1136t/h,产生400℃的烟气量约为29251m3/h(CO211159%,O2912%),烟气带走的热焓16337MJ/h。
顶吹炉热渣还原,消耗燃料煤310t/h,冶金炉出口烟气温度1300℃,烟气量35000m3/h(CO2 16120%,O2215%),热焓71421MJ/h;烟气经过余热锅炉,出口烟气温度一般在不高于400℃,这时烟气热焓是19856MJ/h,回收的热能为51565MJ/ h,折合标准煤175914kg/h。
根据目前生产实际情况,热渣还原同时产生
