氧气底吹熔炼_鼓风炉还原炼铅新技术及应用

科技成果——铅富氧闪速熔炼技术技术开发单位北京科技大学技术领域装备制造成果简介铅富氧闪速熔炼新技术及装置，攻克了低品位铅矿、铅二次资源、卡林金矿和复杂含金物料等的经济利用关键技术与装备难题及工程实践问题，形成了经济、高效、清洁、短流程直接炼铅新工艺，并建成了年产10万吨粗铅规模的示范工程。

铅总回收率98.5%、硫利用率大于98%，伴生金银回收率99.5%、铜回收率85%、锌回收率大于90%。

主要创新点1、发明了铅富氧闪速熔炼新技术，改变了铅的生成途径，增强了工艺对物料的适应性，入炉料含铅由底吹熔炼的48%降至25%甚至更低，实现了低品位铅矿、铅二次资源的经济利用，解决了铅冶炼过程能耗高、污染重等问题；2、发明研制了铅富氧闪速熔炼成套装备，优化了反应塔的温度场、氧势场、颗粒场以及熔池的气流场，生产操作更加稳定；3、创新了铅富氧闪速熔炼的成套操作技术，形成了清洁、高效、短流程、伴生金属回收率高的直接炼铅新工艺；4、发明了难处理卡林金矿和硫化金精矿混合熔炼的金高效捕集新技术，实现了伴生金、银、铅、锌、硫的同步高效回收。

相关研究成果以20余篇论文形式在国际会议及学术期刊上宣讲和发表，被收入邱定蕃院士主编的《有色冶金与环境保护》专著中。

应用情况该技术于2009年9月建成年产10万粗铅规模的工业生产示范线，工业试验期间，共处理低品位铅物料28050吨，生产粗铅7683吨，实现销售收入2.7亿元，实现利润1800万元。

市场前景我国是铅的生产大国，但却一直面临高品位精矿短缺（对外依存度60%）、综合回收差、污染重等问题，同时电子铅玻璃、锌湿法冶炼渣等低品位含铅二次资源的社会积存量则急剧增加，无法经济利用，导致“血铅”事件的时有生，亟待开发适应于中低品位铅物料处理的清洁高效利用新技术。

投资估算和经济效益分析该技术对原料适应范围广，主要金属回收率高，铅大于98%，金、银大于99.5%，铜大于80%，锌大于90%,粗铅冶炼综合能耗213kg标煤/t粗铅（处理含铅27%的物料），烟尘率小于10%,烟气二氧化硫浓度大于20%,总硫利用率大于98%，直接产出含铅、锌小于2%的弃渣。

氧气侧吹还原炉及高铅渣熔融还原过程研究济源市万洋冶炼（集团）有限公司张立 蔺公敏 宾万达 李元香 李小兵摘要：本文详细介绍了氧气侧吹炉的炉型结构，高铅渣熔融还原过程及特性，通过生产实践数据表明，采用氧气侧吹炉处理高铅渣，节能效果明显，生产清洁环保，运行稳定，占地很小。

关键词：氧气侧吹炉；高铅渣；还原过程1 前言瓦纽科夫技术是前苏联研发并推广应用的熔池熔炼技术，最初被用在处理铜镍精矿。

2001年由河南新乡中联总公司率先引进建造了1.5m2试验炉处理铅精矿，通过多次优化摸索，试验改进，逐渐掌握了瓦纽科夫炉及其工艺过程，并形成了具有自主知识产权的氧气侧吹炉—“中联炉”，于2003年7月获得国家专利（ZL03246213.1）。

该炉既可作为氧化熔炼炉又可用作还原熔炼炉；既可以加熔融高铅渣又可以加固体高铅渣；既可以进行连续还原作业又可以进行间断、周期性还原作业；进行还原熔炼时既可以单用煤作还原剂和燃料，又可使用煤和燃气（煤气或天然气）混合作还原剂和燃料。

目前铅冶炼领域应用较广的氧气底吹（SKS）熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA 或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法都存在着工艺缺陷，熔融高铅渣铸块冷却经鼓风炉还原，潜热未得到利用，鼓风炉与烟化炉之间需设电热前床，能耗较大。

2009年万洋公司、中联公司及豫北金铅公司合作开发8.4m2工业生产炉，用于液态高铅渣的直接还原，很好的解决了以上工艺的弊端，该炉一次性试车成功，2011年3月10日开炉以来，生产稳定，技术经济指标均取得了理想的效果。

2 氧气侧吹还原炉氧气侧吹还原炉主要结构部件如图1所示：1）安置在炉基1上的炉缸2（在炉缸底部的侧面，开有虹吸放铅口21，在炉缸的一侧端墙上按位置高底的不同开有正常放渣口17-1，底渣、冰铜放出口17-2,底铅安全放出口17-3）；2）由铜质水套4、5、6围成横截面为矩形的炉身下中部（在一层铜水套4上安装有一次风口3，在三层铜水套上安装有二次风口13，三层铜水套分别固定在各自的钢框上，用高强罗栓连接，并用支撑杆18固定在炉支撑架12上）；3）由炉支撑架12支撑的炉上部内衬有耐火材料15的钢质箱式四层钢制水套10，其上右侧为内衬有耐火材料的钢质炉顶水套8，其上左侧为烟道接口水套9，用于连接余热锅炉；4）在炉顶水套和三层铜水套加料平台上装有加料口7-1和备用加料口7-2，它是煤和固体炉料的主加料口；5）在炉前端三层水套上设有熔体高铅渣流入口16，用溜槽与底吹炉排渣口连接；6）固定在炉支撑架上的向炉内供一次富氧空气和向炉内供二次风的供风系统19、20；图1 8.4m2氧气侧吹炉氧气侧吹炉从下到上可分为四个区域：炉缸区、熔池区、鼓泡区和再燃烧区。

铅锌熔炼法一、氧气底吹熔炼1、氧气底吹熔炼应符合下列规定：（1）氧气底吹熔炼炉应配置在12m～15m主跨内，氧气底吹熔炼主厂房宜采用钢筋混凝土框架结构厂房，但主跨内的各楼层土建结构应采用钢结构；（2）氧气底吹熔炼炉定量给料系统应设置在副垮内；（3）氧气底吹熔炼炉主厂房的氧气管道在进厂房前应设阻火段和过滤器，氧气管道在室内应为不锈钢管，氧气管道的设计、安装应符合国家和行业的氧气管道设计、安装有关标准的规定；（4）氧气底吹熔炼炉烟气出口应直接与余热锅炉连接，使烟气温度降至350℃；（5）氧气底吹熔炼炉出铅口宜设置粗铅圆盘铸锭机、出渣端宜设置铸渣机或富铅渣还原炉；（6）氧气底吹熔炼炉主厂房的主跨底层地面及柱子应采取防热辐射、防热侵蚀措施，主跨操作平台的土建结构和楼板应进行隔热处理；（7）氧气底吹熔炼厂房内的集散控制系统(DCS)控制室应设在上风侧，并应设有2个出入口。

二、顶吹熔炼2、顶吹熔炼主厂房应符合下列规定：（1）顶吹熔炼主厂房应采用钢结构厂房，主跨底层地面及柱子应采取抗热辐射、抗热侵蚀措施；（2）顶吹熔炼炉宜配置在15m×9m的主跨内；（3）顶吹熔炼主厂房应设置电梯间；（4）顶吹熔炼炉的炉壁冷却水套的冷却水应设置水温测量和断流报警装置。

三、氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)法3、氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)法炼铅应符合下列规定：（1）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器应配置在12m～15m的主跨内，氧气底吹熔炼主厂房宜采用钢筋混凝土框架结构厂房，但主跨内的各楼层土建结构应采用钢结构；（2）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器的球粒炉料定量给料系统应设置在副跨内；（3）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器主厂房的氧气管道在进厂房前应设阻火段和过滤器，氧气管道在室内应为不锈钢管，氧气管道的设计、安装应符合国家和行业氧气管道设计、安装灯有关标准的规定；还原用的粉煤供应系统宜设置在副跨内，副跨跨度宜为12m；（4）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器出铅口宜设置粗铅圆盘铸锭机或熔铅锅、出渣端宜设置电热前床；（5）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器主厂房的主跨底层地面及柱子应采取防热辐射、防热侵蚀措施，主跨操作平台的土建结构和楼板应进行隔热处理；（6）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器厂房内的集散控制系统(DCS)控制室应设在上风侧，并应设2个出入口；（7）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器还原段所需粉煤应由设置在副跨内的定量给煤系统供应；（8）氧气底吹熔炼直接炼铅(QSL)反应器的余热锅炉对流段应装设一氧化碳(C O)、氧气(O2)含量在线测定仪。

底吹炉熔炼的目的是：（1 ）从炉料中使铅及其它金属的硫化物氧化使其生成SO2 供制取硫酸；（2）产出部分粗铅并富集金银于其中；（3）将造渣成份和氧化铅反应生成高铅渣供鼓风炉还原熔炼；（4）使易挥发的伴生金属如铊、镉等富集于烟尘中以利于综合回收。

底吹炉除熔炼铅精矿外，还可以处理废蓄电池等等各种二次铅物料。

底吹炉熔炼的基本原理：硫化铅精矿的氧气底吹炉熔炼，同其他金属硫化物的熔池熔炼一样，是液相与气相、液相与固相、液相与液相之间的多相反应过程，由于各种物料均有自己独特的物理化学性质，而精矿往往又由多种矿物组成。

因此，底吹炉熔炼的过程是非常复杂的物理化学过程，在这一过程中，各组分在熔炼过程中的行为是影响熔炼过程能否顺利进行的主要因素。

由于铅精矿为粉状，反应面积大、速度快，而石灰石、石英石为粒状，比表面积较小，因而影响反应速度的主要是石灰石的分解反应和造渣反应。

二：氧气底吹熔炼的配料部分1 、工艺流程：本工艺是底吹炉氧化熔炼炉料的前期准备过程，目的是连续为下道工序制备出化学成份均匀稳定、粒度强度等均匀合格、符合底吹炉熔炼工艺技术要求的混合粒料。

成份不同的铅精矿，经过按比例进料、兑翻配成成份均匀的混合矿，与石英石、石灰石、碎煤等熔剂、补热剂通过定量给料机按比例配料，再与烟灰混合、湿润、制粒，配备出理化性能合适的粒料，然后通过定量给料机送往底吹熔炼工序。

2.几个重点工艺项目1 ）球料计量的目的是准确控制入炉料量，以便于给出相应的氧气量来控制炉内氧势，进而控制沉铅率和高铅渣品位，如果球料计量不准或波动大，也将影响底吹炉的炉况稳定和技术指标。

2）底吹炉的氧势的控制与氧料比炉中氧气的百分含量的对数称为氧势。

氧势过高则沉铅率低，渣铅高，氧势过低则沉率铅率高，但渣粘且粗铅质量差，因而选择最佳的氧势是控制底吹炉生产的关键。

氧势的控制主要是通过调整氧料比，即单位球料耗氧来调节的，调整氧料比可以通过调整料量和氧气量两种方式来进行。

第一章总论第一节概述XXX公司（以下简称XXX公司）是我国具有历史悠久的大型有色金属采、选、冶联合企业之一。

公司下辖三个矿山、五个冶炼厂及机修、运输、建安等辅助单位，全公司现有职工11000多人，铜、铅、锌等主要有色金属综合生产能力18万t/a，2001年实际完成有色金属产量15.56万吨，有色金属矿产品金属含量4.33万t，完成工业总产值11.45亿元，销售收入13.33亿元，实现利税10980万元，其中利润1600万元。

XXX公司位于XX省常宁市XX镇，北临X江，北距XX市40Km，西南距XX市35Km，均有公路相通；东距京广线XX车站21Km，该站有公司自营大型专用货场。

第二节企业概况及治理的必要性XXX公司第三冶炼厂是我国最早采用烧结－鼓风炉工艺生产粗铅的铅冶炼厂，始建于1908年，1938年由长沙迁至常宁市松柏镇，规模3000t/a，新中国成立后，于1952年恢复生产，当年生产粗铅1021t。

随着生产发展和技术进步，逐步实现了机械进料、连续排渣、连续出铅、自动铸锭及炉顶密封等措施。

通过多次改扩建，目前已达到年生产粗铅60000t/a、电铅80000t/a（含集体企业电铅产量）的规模，并配套建设炉渣烟化设施，综合回收氧化锌5000t/a。

但由于条件的限制，仍沿用落后的烧结锅－鼓风炉工艺和设备，特别是烧结仍采用简陋、间断作业的烧结锅维持粗铅生产，产生的低浓度二氧化硫（0.8～1.0%）烟气难以回收利用，粉尘及烟气造成的空气污染严重，恶化了操作区环境，每年排放至大气的SO2达33000t左右，给方圆二十余公里范围内农作物造成严重危害，对附近城乡居民身体健康也带来不良影响，每年农业赔款达150万元。

该问题严重地阻碍着企业今后的生存和发展。

1990年1月21日，国家环保局、国家计委（90）环计字第035号下达第二批国家环境污染限期治理项目的通知，对XXX公司第三冶炼厂SO2烟气的污染限期治理达标。

我国铅锌冶炼主要工艺与技术水平技术前沿中国标准物质网1)粗铅冶炼工艺目前世界上粗铅的生产方法主要采用火法，湿法炼铅尚未实现工业化。

火法炼铅可分为传统炼铅法和直接炼铅法。

传统炼铅法包括烧结一鼓风炉熔炼法、电炉熔炼法等。

(1)底吹一鼓风炉炼铅工艺（SKS法）铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、制粒后，由炉子上方的加料口加入炉内；工业氧气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，其中一部分氧化铅在激烈地搅动状态下和位于熔池上部的硫化铅进行交互反应生成一次粗铅、氧化铅和二氧化硫；所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，送往鼓风炉还原熔炼，产出二次粗铅。

氧化熔炼产生的SO2烟气经余热锅炉和电收尘器后送硫酸车间制酸。

(2)富氧底吹＋液态高铅渣直接还原熔炼工艺该工艺的前面氧化炉熔炼部分与SKS法等熔炼工艺基本相同，还原炉采用富氧熔炼炉替代了鼓风炉，取消了铸渣机，用溜槽将氧化炉和还原炉进行连接。

氧化炉产生的液态高铅渣经溜槽直接进入还原炉进行还原熔炼，有效利用高铅渣的显热，还原炉内加煤粒或焦炭，采用天然气或煤或煤气等进行还原熔炼。

还原炉产出二次粗铅送后续的精炼系统，还原炉渣送后续的烟化炉处理，回收锌。

(3)基夫赛特直接炼铅工艺（Kivcet法）铅精矿、含铅锌渣料、熔剂及少量煤经计量、配料、干燥及磨矿后，混合炉料由反应塔顶的炉料一氧气喷嘴喷入炉内，进行工业纯氧熔炼，在一个熔炼炉中完成氧化、还原过程直接产出粗铅。

基夫赛特炉有反应塔、电热区和竖烟道三个主要部分，设置在同一固定的炉床上，反应塔和电热区由隔墙分开。

炉料在反应塔内完成硫化物的氧化反应并使炉料颗粒熔化，产出金属氧化物、金属铅滴和其他成分所组成的熔体，熔体在通过熔池表面的焦炭过滤层时，大部分氧化铅被还原成金属铅而沉降到熔池底部，熔体流经水冷隔墙下通道进入电热区：在电热区，部分氧化锌被加入电热区的焦炭还原挥发，同时渣、铅进一步沉降分离，然后分别通过渣口和放铅口放出。