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第 54 卷第 2 期2023 年 2 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.2Feb. 2023高锌物料熔池还原过程中渣型研选协同回收锌铅铜黄晴宇1, 2，李云1, 2，卢珈伟1, 2，黄露雨1, 2，余迈新1, 2，柯勇1, 2，彭聪1, 2，闵小波1, 2(1. 中南大学 冶金与环境学院，湖南 长沙，410083；2. 国家重金属污染防治工程技术研究中心，湖南 长沙，410083)摘要：熔池熔炼技术可协同处理铅锌混合矿和含锌等金属基固废，实现锌等多金属资源的绿色清洁高效回收，但现阶段存在高锌熔体熔池还原难等问题。
为此，利用热力学软件模拟计算FeO-SiO 2-CaO-ZnO-PbO-Cu 2O 渣系变化对锌、铅和铜分配规律、优势区及炉渣黏度的影响。
以高锌物料氧化脱硫熔融模拟产物为原料，进行还原熔炼实验，探究不同还原炉渣内CaO 与SiO 2质量比(即m (CaO)/m (SiO 2))和FeO 与SiO 2质量比(即m (FeO)/m (SiO 2))对铅锌铜还原率的影响。
研究结果表明：m (CaO)/m (SiO 2)对锌在还原渣中质量分数和还原率的影响较大，对铅和铜的质量分数和还原率影响较小；m (FeO)/m (SiO 2)对铜在还原渣中残量和还原率的影响较大，对铅和锌的质量分数和还原率影响较小；当m (CaO)/m (SiO 2)为1.0，m (FeO)/m (SiO 2)为1.6时，炉渣中铅锌铜质量分数较低，还原率较高；铅和铜在还原过程中主要进入合金相，部分铅进入烟尘，锌主要以金属锌形式挥发，为后续冷凝捕集提供条件，部分金属锌再氧化进入烟尘；还原炉渣中锌主要以锌铁复合氧化物、锌黄长石形式存在。
关键词：高锌脱硫物料；熔池熔炼；热力学；渣型中图分类号：TF813 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）02-0538-10Research selection of slag property of high-zinc materials bathreduction smelting for co-recovery of zinc, lead and copperHUANG Qingyu 1, 2, LI Yun 1, 2, LU Jiawei 1, 2, HUANG Luyu 1, 2, YU Maixin 1, 2,KE Yong 1, 2, PENG Cong 1, 2, MIN Xiaobo 1, 2(1. School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China;收稿日期： 2022 −08 −10； 修回日期： 2022 −10 −23基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2022YFC3901603)；国家杰出青年科学基金资助项目(51825403)；国家自然科学基金资助项目(52104356)；国家自然科学基金创新研究群体项目(52121004)；湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ40747)；甘肃省科技重大专项项目(21ZD4GD033)；湖南省创新平台与人才计划项目(2021RC3013) (Project (2022YFC3901603) supported by the National Key Research and Development Plan; Project(51825403) supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars; Project(52104356) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(52121004) supported by Foundation for Innovative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China; Project(2021JJ40747) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province; Project (21ZD4GD033) supported by Science and Technology Project of Gansu Province; Project(2021RC3013) supported by Science and Technology Innovation Project of Hunan Province)通信作者：李云，博士，副教授，从事有色金属清洁冶金与高温过程微观相界面物理化学研究；E-mail ：**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.02.014引用格式： 黄晴宇, 李云, 卢珈伟, 等. 高锌物料熔池还原过程中渣型研选协同回收锌铅铜[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(2): 538−547.Citation: HUANG Qingyu, LI Yun, LU Jiawei, et al. Research selection of slag property of high-zinc materials bath reduction smelting for co-recovery of zinc, lead and copper[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(2): 538−547.第 2 期黄晴宇，等：高锌物料熔池还原过程中渣型研选协同回收锌铅铜2. Chinese National Engineering Research Center for Control and Treatment of Heavy Metal Pollution,Changsha 410083, China)Abstract:Bath smelting technology can synergistically treat Pb-Zn mixed ore and zinc-containing metal-based solid wastes to cleanly and efficiently recover zinc and other polymetallic resources. However, bath reductionof high-zinc melt is difficult. Based on this, the effect of FeO-SiO2-CaO-ZnO-PbO-Cu2O slag system variationon Zn, Pb and Cu distribution behaviors, reduction dominant zone and slag viscosity were simulated and calculated by thermodynamic software. The reduction smelting experiments were conducted with the oxidative desulfurization molten-product of high zinc materials as raw materials to investigate the effects ofm(CaO)/m(SiO2) and m(FeO)/m(SiO2) in slag on the recovery of Pb, Zn and Cu. The results show that thevariation of m(CaO)/m(SiO2) has great effect on the zinc reduction and zinc residual mass fractions in thereduction slag, but has small effect on that of lead and copper; m(FeO)/m(SiO2) has great effect on copper recoveryand its residual amount in reduction slag, but shows limited effect on lead and zinc. When m(CaO)/m(SiO2) is 1.0and m(FeO)/m(SiO2) is 1.6, the Pb, Zn and Cu residual mass fractions in the slag drop to the lowest value, and as a result, the recovery reaches the peak. Lead and copper are mainly enriched in the condensed alloy during the reduction process, part of the lead distributes to the dust. Zinc mainly volatilizes as metallic zinc gas, which provides the possibility for the subsequent condensation trapping. Part of the metallic zinc gas is re-oxidized to ZnO. Zinc in the reduction slag is mainly in the form of zinc-iron composite oxide and hardystonite.Key words: high zinc desulfurization material; bath smelting; thermodynamics; slag property锌是工业发展中用途广泛且具有重要战略意义的金属，广泛应用于电镀、储能电池和汽车制造等领域[1−3]。
底吹炉处理锌浸出渣工艺设想杨明【摘要】目前主流的湿法炼锌工艺对产出的浸出渣采用回转窑挥发法处理存在成本高、焦耗大、有价金属回收率低等诸多缺点,有待开发新的工艺装备及工艺进行更新换代.本文论述采用底吹熔池熔炼工艺处理湿法炼锌浸出渣工艺过程及其原理,并对关键工艺要点展开讨论,并与常规回转窑挥发法处理工艺进行比较,确定了采用底吹熔池熔炼工艺处理浸出渣的可行性.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】4页(P55-58)【关键词】湿法炼锌;浸出渣;回转窑;底吹炉;熔池熔炼;工艺设想【作者】杨明【作者单位】河南豫光金铅集团有限责任公司,河南济源459000【正文语种】中文【中图分类】TF813锌冶炼的方法有火法炼锌和湿法炼锌两种，其中湿法炼锌在世界范围内已占锌冶炼总量的80%以上。
近年来我国新增锌冶炼产能也是以湿法炼锌为主。
湿法炼锌已成为世界锌冶炼生产的发展方向。
而湿法炼锌生产中所得到的大量浸出渣中含有较多的锌及其它有价金属。
为了充分利用资源，提高金属回收率和其它有价金属的综合回收利用，必须对浸出渣进行处理。
浸出渣处理的方法很多，目前采用最为广泛的是回转窑挥发法，该法处理存在成本高、焦耗大、有价金属回收率低等诸多缺点，有待开发新的工艺装备及工艺进行更新换代。
1.1 锌浸出渣来源某电锌生产厂设计产能20万t/a，采用典型的“焙烧—浸出—电积—铸型”湿法炼锌工艺生产。
在这种常规湿法炼锌流程中，焙砂中几乎全部的铅、金、银、铟、锗、镓，60%的铜、30%的镉、15%的锌都进入浸出渣中。
锌精矿的锌品位处于47.5%～49%之间，按每生产1t电锌可以产出1.0～1.05t浸出渣，电锌产能20万t/a规模，则每年产出浸出渣约为20～21万t。
1.2 浸出渣的成份及属性锌浸出渣的化学组成和锌物相组成分别见表1和表2。
从分析结果可知，锌浸出渣中锌的含量较高，并含有Pb、Cu、Fe、Au、Ag等有价金属与贵金属。
锌冶炼铅银渣与铅精矿协同处理工艺摘要：我国科技水平和我国工业的快速发展，铅银渣是锌精矿焙烧后的焙砂经浸出得到的冶炼渣，铅银渣的成分因锌精矿成分及浸出工艺不同而存在一定差异，其中含有的主要有价元素有铅、锌、银。
铅银渣处理要实现有价金属回收和无害化两个目的，铅银渣冶金处理工艺有湿法冶金工艺和火法冶金工艺。
湿法冶金工艺主要通过盐酸等酸性介质浸出，富集铅银渣中的铅、银等有价金属。
湿法工艺的特点是有价金属回收率高，但工艺流程较长，且浸出后得到的浸出渣仍然属于危废，后续仍然需要进行无害化处理，因此湿法过程实现了铅银渣中资源的综合利用，但是并没有从根本上解决铅银渣无害化处理的问题。
基于现有行业内处理铅银渣存在的困难，为解决铅银渣无害化和综合利用问题，本文结合锌冶炼、铅冶炼行业技术发展的现状，在目前铅冶炼行业应用较广泛的氧气底吹炼铅工艺的基础上，通过工艺计算和生产实践论证了氧气底吹协同处理铅银渣的可行性。
与现有工艺相比，该技术具有操作灵活、系统作业率高、能耗低等特点。
关键词：铅锌冶炼；铅银渣；铅精矿；协同处理引言锌冶炼技术经历了从早期的火法（蒸馏法）工艺，到火法与湿法结合（氧化焙烧－湿法浸出、净化、电积）工艺，再到全湿法（加压或常压直接浸出，国外开始有使用）工艺的演变进程。
如果是火法工艺，可以不考虑铁给伴生金属带来回收不利的问题，将铅银渣（高浸渣）一股脑投入到回转窑中，将有价金属铅银锌等回收。
而采用黄钾铁矾工艺，高浸渣一般都是被堆放到渣场，不能有效地回收。
为此，在大量的科学实验和开发应用工作基础上，研究银渣富集工艺技术改造，为银回收创造条件。
不但可为企业带来一定的经济效益，且有较好的环境效益和社会效益。
1工艺选择铅银渣中的主要有价金属元素包括铅、锌、铜、银，其中铅含量较高。
根据铅银渣产生的工艺过程可知，铅银渣中的铅主要以硫酸铅形式存在，若单独处理铅银渣无法实现自热，需要在熔炼过程中加入燃料进行补热。
同时，由于铅银渣含铅品位小于４０％，单独处理铅银渣存在冶炼过程渣率高、金属回收率低的问题。
侧吹还原炉液态高铅渣直接还原炼铅工艺试生产总结篇一：铅富氧侧吹炉开炉生产实践-论文doi：10.3969/j.issn.1007-7545.20XX.08.006铅富氧侧吹炉开炉生产实践胡卫文，徐旭东，欧阳坤(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳421500)摘要：详细介绍了目前国内已建成的采用无烟粒煤为还原剂最大的富氧侧吹还原炉开炉试生产情况和技术指标。
工业生产实践表明，该侧吹还原炉技术先进、投资省、工艺稳定、吨铅综合能耗低、工作环境好。
关键词：铅；侧吹炉；生产实践；富氧熔炼中图分类号：TF812文献标志码：a文章编号：1007-7545（20XX）08-0000-00StartupPracticeofLeadoxygenEichmentSide-blownFurnaceHUwei-wen,XUXu-dong,oUYanGKun (ShuikoushannonferrousmetalsGroupofHunanProvince,Hengyang421500, Hunan,china)abstract：Trialproductionandtechnicalindexofcurrentlargestdomesticbuiltoxygeneichmentside-blownfurnacewithsmokelesscoalasreductantwereintroduced.in dustrialpracticeshowsthatoxygeneichmentside-blownfurnacehastheadvant agesofadvancedtechnology,lowinvestment,stableprocess,lowcomprehensi veenergyconsumption,andgoodworkingenvironment.Keywords：lead;side-blownfurnace;plantpractice;oxygeneichmentsmelting某厂侧吹炉由西安有色冶金设计院负责设计，侧吹炉炉床面积为12.15m2，是目前国内已建成的采用粒煤作为还原剂的最大的富氧侧吹还原炉，设计规模为年产10万t粗铅，20XX年11月份开工建设，至20XX年10月份开炉试生产，工作进展顺利。
侧吹炉炼铅
侧吹炉炼铅是一种常用的冶炼方法，用于从含铅矿石中提
取纯铅。
下面是详细的步骤：
1. 准备工作：首先，需要将含铅矿石破碎成适当的颗粒大小，通常为1-2厘米。
然后，将矿石放入炉中。
2. 加热：将侧吹炉加热至高温，通常在1200-1300摄氏度。
这样可以使矿石中的铅矿石熔化。
3. 添加助熔剂：为了降低熔点和粘度，可以向炉中添加助
熔剂，如焦炭或石灰石。
这些助熔剂有助于加快矿石的熔
化和分离。
4. 侧吹氧气：在炉的一侧，通过喷嘴向炉内喷入高压氧气。
氧气与熔化的铅矿石反应生成氧化铅（PbO），同时也有部
分氧化铅被还原为金属铅。
5. 分离：炉内的氧化铅会上浮到熔融物表面形成铅渣，而
金属铅则会沉淀在熔融物底部。
通过调整喷嘴的位置和喷
氧气的速度，可以控制铅渣和金属铅的分离效果。
6. 收集：将炉中的金属铅从底部收集出来，通常通过倾倒
或使用特殊的收集设备。
7. 冷却和净化：收集到的金属铅会被冷却并净化，以去除
杂质和其他有害物质。
这可以通过不同的方法，如浸泡在
酸溶液中、电解或蒸馏等来实现。
总的来说，侧吹炉炼铅是一种通过高温加热和氧化还原反应将含铅矿石中的铅提取出来的冶炼方法。
这种方法具有高效、灵活和可控性强的特点，被广泛应用于铅冶炼工业中。
水口山炼铅法一、水口山炼铅法的发展过程转炉底吹冶炼技术，起源于西欧，1969年西德首先将底吹转炉运用于炼钢专业，获得成功。
通过30年的推广，现在世界上包括底吹技术在内的转炉顶底复吹技术成为炼钢主流技术。
七十年代，美国、西德又展开转炉底吹炼铅研究试验，取得成功，八十年代初，在德国建立示范工厂，并将该炼铅工艺取名为QSL法。
1983年国家科委将氧气底吹炼铅正式确立为“六五”国家重点科技项目，并成立了以水口山矿务局为组长单位、北京有色冶金设计研究总院为副组长单位，北京钢铁研究总院、北京矿冶研究总院、西北矿冶研究总院、东北工业大学、中南工业大学、中国科学院化冶所、白银有色公司为参加单位的联合攻关组，进行了一系列的单元试验。
1985年，“水口山炼铅法”半工业试验车间在水口山矿务局第三冶炼厂建成。
1985年至1987年共进行试验十次，获得了较好的技术经济指标。
1988年元月，中国有色金属工业总公司组织专家对“水口山炼铅法”半工业试验研究成果进行技术鉴定，专家组对试验成果予以充分肯定，并在同年获得中国有色金属工业总公司科技进步二等奖。
二、水口山炼铅法原理及特点水口山炼铅法是由我公司独立开发的一权新型专利炼铅工艺。
水口山炼铅法属熔池熔炼范畴，当物料投入炉内，同时完成加热、熔化、氧化、造渣、造锍等过程，具有很高的传质、传热功能；所不同的是，它采用了独特而简单、具有优越冶金动力学功能的设备——水口山熔炼炉。
从熔炼炉顶部加入炉料，底部送入富氧空气搅动熔池，入炉物料在熔池中完成熔炼过程，产出粗铅、高铅渣和烟气，分别从放铅口、放渣口、排烟口排出。
水口山熔炼炉是一个密闭的长圆筒型卧式转炉，钢板外壳内衬铬镁砖，炉身有传动装置，可旋转900，设有加料口、排烟口、放渣口、放铅口，底部装设氧枪，氧枪及其套砖可以更换，端墙燃油烧嘴供开炉和保温使用。
水口山炼铅法是连续熔池熔炼和吹炼过程，它是将含水6～7%的含铅物料和熔剂经混合制粒后，连续、均匀地加入到底部配有射流氧枪的氧气底吹炉中，完成物料的干燥、熔化、氧化造渣、沉铅过程，实现渣铅分离，产出粗铅，烟气和熔炼渣。
M etallurgical smelting冶金冶炼卡尔多炉熔炼渣提取铅铋工艺分析陈 林摘要：本文以某冶炼厂改造项目为例，对比分析了回转炉和电炉工艺、连续式真空蒸馏炉和间断式真空蒸馏炉，并在此基础上，结合某冶炼厂的实际情况，提出了一种卡尔多炉熔炼渣提取铅铋工艺，即“含铅铋物料—电炉还原熔炼—粗铅铋合金间断真空蒸馏”工艺，最终产品为高金银合金和精铅铋合金。
该工艺的经济效益理想，有着较高的推广应用价值。
同时，进一步对该工艺的条件、流程、设备选择与配置以及经济效益等进行了阐述，以期实现卡尔多炉熔炼渣提取铅铋生产操作效率以及安全性的提升。
关键词：卡尔多炉；熔炼渣；铅；铋为实现对含铅铋物料的高效处理，更好回收有价金属，需要进一步对提取铅铋工艺落实进一步分析与优化。
基于此，本研究提出一种卡尔多炉熔炼渣提取铅铋工艺，减少返料量，提升有价金属的回收率。
1 项目概述某冶炼厂卡尔多炉每年产出一定数量的含铅、铋、金、银等有价金属的熔炼渣，目前公司将此物料单独加入卡尔多炉进行还原熔炼，产出粗铅铋合金，将有价金属最大程度进行综合回收，但卡炉目前富余能力很有限，导致卡炉熔炼渣库存较多。
因此，为维持现有生产工艺和卡炉产能，某公司拟展开卡尔多炉熔炼渣提取铅铋工艺改造项目，计划在现有厂房内新增一台电炉，用于处理卡炉熔炼渣及铅铋渣，另外配套真空炉对电炉产出粗铅铋合金进一步提纯回收其中的稀贵金属。
项目对含铅铋物料还原炉型和真空蒸馏工艺等技术方案进行了较为详细的比选和优化，综合考虑技术发展状况、项目投资、工艺技术操作难易、企业设备及工艺现状等因素，综合常见的几种炼铅工艺，实施工艺优化设计，最终确定的工艺方案为“含铅铋物料—电炉还原熔炼—粗铅铋合金间断真空蒸馏”工艺，工艺烟气利用现有卡尔多炉工艺烟气处理系统处理，项目最终产品为高金银合金和精铅铋合金。
2 卡尔多炉熔炼渣提取铅铋工艺的选择2.1 卡尔多炉熔炼渣及铅铋渣处理工艺的选择本项目处理的原料主要为卡尔多炉熔炼渣和铅铋渣，主要反应原理为在1000℃～1200℃的环境下，加入还原剂将原料中铅、铋、金、银等有价金属的化合物（卡炉熔炼渣主要为氧化物，铅铋渣主要为硫酸盐或硫化物）还原为金属态，并在铅铋合金中得以回收。
