硫化鉛精礦一步氧化熔煉、還原熔煉及爐渣煙化揮發方法
2023-09-16 05:14:20 1
專利名稱：硫化鉛精礦一步氧化熔煉、還原熔煉及爐渣煙化揮發方法
技術領域：
本發明涉及有色金屬冶金工藝技術，具體涉及硫化鉛精礦的火法冶煉工藝技術。
背景技術：
硫化鉛礦的冶煉方法可概括為傳統煉鉛法和直接煉鉛法兩大類。傳統煉鉛法即燒結機——鼓風爐熔煉法；直接煉鉛法即取消硫化鉛精礦燒結過程，生精礦直接入爐熔煉的方法。多年來傳統法是鉛的主要生產方法，但隨著人類對環保、節能認識和要求的不斷提高，傳統煉鉛法的缺點日顯突出，世界上很多鉛冶煉廠逐步採用直接煉鉛法替代傳統煉鉛法。直接煉鉛法可歸納為一段爐法和兩段爐法兩種。一段爐法，如吉夫賽特法、澳斯麥特法、QSL法、卡爾多法、瓦紐柯夫法等，是在一臺爐中完成粗鉛冶煉的氧化熔煉和還原熔煉兩個過程。兩段爐法，如艾薩法、水口山法等，是在兩臺爐中完成粗鉛生產氧化熔煉和還原熔煉兩個過程。目前，中國大多數鉛冶煉生產企業仍然採用傳統的燒結機——鼓風爐熔煉法生產粗鉛，其中部分企業正著手採用先進技術進行改造；有少量生產企業採用了艾薩法、水口山法和QSL法生產粗鉛。傳統煉鉛法存在人們較難繼續接受的缺點燒結機、鼓風爐產生的煙氣量大， 而煙氣中的SA濃度又較低，一般低於4%，難以經濟地治理和利用，以致對環境會造成嚴重汙染；燒結過程中大量氧化反應熱未得到充分利用，而燒結塊冷卻後在鼓風爐熔煉又要大量消耗昂貴的冶金焦，能耗高；工藝流程長、設備多；物料周轉多；燒結塊返回破碎、混合料燒結、鼓風爐熔煉作業產生含鉛粉塵、含鉛蒸汽和SA的煙氣，低空汙染嚴重，操作環境差， 勞動和工業衛生條件差、對職工身體健康有較大危害。目前，我國已經禁止使用燒結機作為新建工廠硫化鉛精礦的處理設備，對原有傳統煉鉛法也要求必須限期進行技術改造。水口山(SKS)法、艾薩法煉鉛屬於典型的兩段煉鉛法，其粗鉛冶煉工藝採用艾薩爐 (或SKS爐)一鼓風爐一煙化爐聯合工藝完成。兩段煉鉛法作為硫化鉛精礦的氧化熔煉爐，在熔煉段，能產生入爐總鉛量的30 70%的粗鉛，煙氣量較小，SO2濃度高，煙氣易於治理，90%以上的硫得到回收利用，對環境汙染及勞動工業衛生條件比傳統法有較大改善。熔煉爐產生的爐渣(富鉛渣)定期放出，需冷卻、破碎到一定粒度後，再在鼓風爐還原熔煉，配加昂貴的冶金焦；反應熱利用不充分，能耗仍然較高。鼓風爐產出的爐渣送到煙化爐煙化， 進一步回收鋅等有價金屬，能耗較高。澳斯麥特法、吉夫賽特法、卡爾多爐法、QSL法、瓦紐柯夫法煉鉛屬在同一冶金爐內完成氧化熔煉和還原熔煉兩個過程。但是這些冶金爐產出的爐渣需要送到煙化爐煙化，進一步回收鋅等有價金屬。也就是說，整個冶金過程至少需要在兩座冶金爐內完成。
發明內容
本發明的目的是提供一種在同一冶金爐內依次完成硫化鉛精礦氧化熔煉——還原熔煉——煙化揮發三個冶煉過程，一步冶煉出粗鉛、鋅煙塵和可以拋棄的爐渣。
解決發明的技術問題所採用的方案是硫化鉛精礦在同一冶金爐內先後依次進行氧化熔煉、還原熔煉和煙化揮發，一步冶煉出粗鉛、鋅煙塵和可以拋棄的爐渣；冶金爐採用噴槍頂吹爐，在氧化熔煉時，硫化鉛精礦連續從爐頂進料口加入爐內，並連續通入壓縮空氣和氧氣，進到設定的物料量後，控制爐渣中的PbO含量為35% 40%、S含量為0. 5% 1.0%，爐渣留在爐內直接轉入還原熔煉；還原熔煉時，加入硫化鉛精礦和還原煤，並加入壓縮空氣將尾氣CO濃度控制在低於lOOOppm，氧化熔煉和還原熔煉產生的含鉛煙塵返回爐內熔煉，同時分次從排鉛口放出氧化熔煉和還原熔煉的全部粗鉛，而高溫液態爐渣繼續留在爐內，轉入爐渣煙化揮發；煙化揮發時，加入還原煤和壓縮空氣，並控制尾氣CO濃度低於 lOOOppm，回收鋅煙塵，達到拋渣含量標準時，從排渣口放出爐渣，進入下一生產循環。發明的具體技術方案是①在氧化熔煉時，以加入硫化鉛精礦35 45t/h (平均為40t/h)、返回鉛煙塵15 23t/h(平均為18t/h)的速率，連續進料4 6小時，根據加入物料的含硫量，加入壓縮空氣13000 21000Nm7h和氧氣3500 7500Nm7h的混合氣體， 混合氣體含A控制在32士3%，使精礦中的硫氧化產生的隨煙氣排出到制酸系統製取硫酸；②還原熔煉連續進行50 70分鐘，前半段還原熔煉時間加入14 16t硫化鉛精礦和 0. 8 1. 2t普通還原煤，後半段還原熔煉時間加入1. 8 2. 8t普通還原煤，停止加入硫化鉛精礦，為保證還原溫度，在這一階段還需要以1. 5 2. 0t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以15000 M000Nm7h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並以尾氣CO濃度低於IOOOppm 為標準，加入二次燃燒風；③爐渣煙化揮發時為了保證還原氣氛和提高溫度，應以3. 0 4. 0t/h的速率加入普通還原煤，2. 5 3. 0t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以16000 28000Nm3/h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並加入二次燃燒風來控制以尾氣CO濃度低於 lOOOppm。本發明的有益效果是用此種工藝方法只需要一座冶金爐就可以完成硫化鉛精礦的氧化熔煉、還原熔煉和爐渣的煙化三個冶金過程，一步冶煉出高質量的粗鉛以及較純的含鋅煙塵；爐渣熱量得到充分利用，節能效果明顯。用此種工藝方法，原料製備簡單，還原劑只需要普通無煙煤，還原段和煙化段需要補充的部分燃料為粉煤，價值低，易獲得。由於只需要一座冶金爐及配套設施，設備投資少，操作人員少，作業成本低。
圖1為本發明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1
將硫化鉛精礦加入到一座噴槍頂吹沉沒熔煉爐內熔煉，在同一爐內連續進行氧化熔煉一還原熔煉一煙化揮發，在氧化熔煉和還原熔煉過程中分次排放粗鉛，產生的鉛煙塵返回爐內熔煉。還原結束時排放出所有粗鉛，進入煙化揮發段，生產高鋅煙塵。煙化結束後，將可以丟棄的爐渣排放出熔煉爐。氧化熔煉時，以加入硫化鉛精礦36t/h、返回鉛煙塵 15t/h的速率，連續進料4 6小時，根據加入物料的含硫量，加入壓縮空氣13000Nm3/h和氧氣3500Nm3/h的混合氣體，混合氣體含&控制在32士3%，使精礦中的硫氧化產生的SO2隨煙氣排出到制酸系統製取硫酸，且控制爐渣中的PbO含量為40%、S含量為小於1. 0%。還原熔煉連續進行50分鐘，前25分鐘加入14t硫化鉛精礦和0. 8t普通還原煤，後25分鐘加入 1. 9t普通還原煤，同時在這一階段還以1. 5t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以16000Nm3/ h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並以尾氣CO濃度低於IOOOppm為標準，加入二次燃燒風；爐渣煙化揮發時，以4. Ot/h的速率加入普通還原煤，3. Ot/h的速率從噴槍加入粉煤， 同時以28000Nm3/h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並加入二次燃燒風來控制以尾氣CO 濃度低於lOOOppm。產出粗鉛含鉛97. 84% ；高鋅煙塵含鋅54. 11%，含鉛19. 83% ；拋渣含鉛 0. 92%，含鋅 1. 67%。實施例2
將硫化鉛精礦加入到一座噴槍頂吹沉沒熔煉爐內熔煉，在同一爐內連續進行氧化熔煉——還原熔煉——煙化揮發，在氧化熔煉和還原熔煉過程中分次排放粗鉛，產生的鉛煙塵返回爐內熔煉。還原結束時排放出所有粗鉛，進入煙化揮發段，生產高鋅煙塵。煙化結束後，將可以丟棄的爐渣排放出熔煉爐。氧化熔煉時，以加入硫化鉛精礦45t/h、返回鉛煙塵 23t/h的速率，連續進料4 6小時，根據加入物料的含硫量，加入壓縮空氣21000Nm3/h和氧氣7500Nm3/h的混合氣體，混合氣體含&控制在32士3%，使精礦中的硫氧化產生的SO2隨煙氣排出到制酸系統製取硫酸，且控制爐渣中的PbO含量為35%、S含量為0. 5%。還原熔煉連續進行70分鐘，前35分鐘加入16t硫化鉛精礦和1. 2t普通還原煤，後35分鐘加入2. 8t 普通還原煤，同時在這一階段還以2. 0t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以M000Nm7h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並以尾氣CO濃度低於IOOOppm為標準，加入二次燃燒風；爐渣煙化揮發時，以3. 5t/h的速率加入普通還原煤，2. 5t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以 16000Nm3/h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並加入二次燃燒風來控制以尾氣CO濃度低於IOOOppm0產出粗鉛含鉛97. 38% ；高鋅煙塵含鋅53. 85%，含鉛20. 14% ；拋渣含鉛0. 87%， 含鋅0. 96%ο實施例3
將硫化鉛精礦加入到一座噴槍頂吹沉沒熔煉爐內熔煉，在同一爐內連續進行氧化熔煉——還原熔煉——煙化揮發，在氧化熔煉和還原熔煉過程中分次排放粗鉛，產生的鉛煙塵返回爐內熔煉。還原結束時排放出所有粗鉛，進入煙化揮發段，生產高鋅煙塵。煙化結束後，將可以丟棄的爐渣排放出熔煉爐。氧化熔煉時，以加入硫化鉛精礦40t/h、返回鉛煙塵 18t/h的速率，連續進料4 6小時，根據加入物料的含硫量，加入壓縮空氣17000Nm3/h和氧氣5600Nm3/h的混合氣體，混合氣體含&控制在32士3%，使精礦中的硫氧化產生的隨煙氣排出到制酸系統製取硫酸，且控制爐渣中的PbO含量為37%、S含量為0. 7%。還原熔煉連續進行60分鐘，前30分鐘加入15t硫化鉛精礦和1. Ot普通還原煤，後30分鐘加入2. Ot 普通還原煤，同時在這一階段還以1. 7t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以19000Nm3/h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並以尾氣CO濃度低於IOOOppm為標準，加入二次燃燒風；爐渣煙化揮發時，以3. 5t/h的速率加入普通還原煤，2. 8t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以 23000Nm3/h的速率加入壓縮空氣，不加入氧氣，並加入二次燃燒風來控制以尾氣CO濃度低於IOOOppm0產出粗鉛含鉛98. 25% ；高鋅煙塵含鋅56. 70%，含鉛18. 92% ；拋渣含鉛0. 68%， 含鋅1. 29%ο
權利要求
1.一種硫化鉛精礦一步氧化熔煉、還原熔煉及爐渣煙化揮發的方法，其特徵是硫化鉛精礦在同一冶金爐內先後依次進行氧化熔煉、還原熔煉和煙化揮發，一步冶煉出粗鉛、鋅煙塵和可以拋棄的爐渣；冶金爐採用噴槍頂吹爐，在氧化熔煉時，硫化鉛精礦連續從爐頂進料口加入爐內，並連續通入壓縮空氣和氧氣，進到設定的物料量後，控制爐渣中的PbO含量為35% 40%、S含量為0. 5% 1. 0%，爐渣留在爐內直接轉入還原熔煉；還原熔煉時，加入硫化鉛精礦和還原煤，並加入壓縮空氣將尾氣CO濃度控制在低於lOOOppm，氧化熔煉和還原熔煉產生的含鉛煙塵返回爐內熔煉，同時分次從排鉛口放出氧化熔煉和還原熔煉的全部粗鉛，而高溫液態爐渣繼續留在爐內，轉入爐渣煙化揮發；煙化揮發時，加入還原煤和壓縮空氣，並控制尾氣CO濃度低於lOOOppm，回收鋅煙塵，達到拋渣含量標準時，從排渣口放出爐渣，進入下一生產循環。
2.按權利要求1所述的硫化鉛精礦一步氧化熔煉、還原熔煉及爐渣煙化揮發方法，其特徵是①在氧化熔煉時，以加入硫化鉛精礦35 45t/h、返回鉛煙塵15 23t/h的速率， 連續進料4 6小時，根據加入物料的含硫量，加入壓縮空氣13000 21000Nm3/h和氧氣 3500 7500Nm3/h的混合氣體，混合氣體含仏控制在32士3%，氧化產生的隨煙氣排出到制酸系統製取硫酸；②還原熔煉連續進行50 70分鐘，前半段還原熔煉時間加入14 16t硫化鉛精礦和0. 8 1. 2t普通還原煤，後半段還原熔煉時間加入1. 8 2. 8t普通還原煤，停止加入硫化鉛精礦，在這一階段還需要以1. 5 2. 0t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以15000 M000Nm7h的速率加入壓縮空氣；③爐渣煙化揮發時，以3. 0 4. 0t/h的速率加入普通還原煤，2. 5 3. 0t/h的速率從噴槍加入粉煤，同時以16000 ^OOONm3Ai的速率加入壓縮空氣，並加入二次燃燒風來控制以尾氣CO濃度。
全文摘要
本發明涉及有色金屬冶金工藝技術，具體涉及硫化鉛精礦的火法冶煉工藝技術。本工藝方法是將硫化鉛精礦在同一冶金爐內先後依次進行氧化熔煉、還原熔煉和煙化揮發三個冶煉過程，一步冶煉出粗鉛、鋅煙塵和可以拋棄的爐渣。氧化熔煉階段，進料到設定量後，不放出氧化鉛爐渣，直接在爐內利用高溫液態爐渣轉入氧化鉛渣的還原階段，氧化熔煉和還原熔煉產生的煙塵返回爐內熔煉。還原結束後，放出全部粗鉛，高溫液態爐渣繼續留在爐內，轉入爐渣煙化階段，爐渣煙化的鋅煙塵回收，進入下一個冶煉周期。本發明爐渣熱量得到充分利用，節能效果明顯，該方法原料製備簡單，還原劑只需要普通無煙煤，還原段和煙化段需要補充的部分燃料為粉煤，價值低，易獲得。
文檔編號C22B13/02GK102268557SQ20111021966
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者蘭旭, 宋興誠, 皇甫智偉, 顧鶴林 申請人:雲南錫業集團(控股)有限責任公司