一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝的製作方法
2023-06-17 05:29:01 4
一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於有色金屬冶金領域，尤其涉及一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝，將生鉛物料配入煤粉再根據渣型加入石灰石、石子、鐵礦石等溶劑後制粒，通過底吹爐熔煉爐處理，產出粗鉛和還原渣，粗鉛送鉛精煉系統，還原渣中有價金屬含量低，作為棄渣處理；同時產出的高濃度SO2煙氣經回收餘熱並經收塵系統收塵後送制硫酸或制亞硫酸鈉系統生產硫酸或亞硫酸鈉產品，煙塵返回配料；本發明可經濟有效處理再生鉛鉛膏，該工藝裝置密閉性強，環保效果好，熱利用率高，操作方便，自動化水平高，勞動強度低，爐壽長，金屬直收率高，有效解決了含鉛物料熔煉回收過程中能耗高、熱利用率低、環保效果差等問題。
【專利說明】一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於有色金屬冶金領域，尤其涉及一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝。
【背景技術】
[0002]目前再生鉛回收過程中，鉛酸蓄電池經破碎、分選後會得到鉛膏。由於鉛膏高溫分解時需要消耗大量的熱，因此目前多數企業採用加純鹼和煤碳補熱進行熔煉回收的方法，採用的裝置大多是密閉性差、熱利用率低的反射爐等落後裝置，生產中會產出硫酸鈉廢渣和低濃度的SO2煙氣，容易出現燃料消耗多、鉛蒸氣及粉塵汙染等現象。
[0003]目前有企業將原生鉛和再生鉛一起進行熔煉產出粗鉛，鉛膏中的硫與原礦中的硫一起，合併制酸，按此工藝配料時，實際上相當於降低了入爐物料的鉛品位，產出的粗鉛必須通過電解精煉才能產出精鉛，生產流程較長，加工成本較高。
[0004]中國專利201210071501介紹了一種溼法處理廢鉛酸蓄電池，先在一定條件下發生以下反應:PbS04+2Na0H=Pb (OH) 2 +Na2SO4 ；Pb+Pb02=2Pb0 ；Pb0+H20+Na0H=Na [Pb (OH) 3];然後通過選擇性離子膜電解槽進行電解，電解液選用15 — 30%氫氧化鈉溶液，由於此工藝電解液介質不是採用目前鉛企業普遍採用的矽氟酸，因此工業化應用困難較大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於改變現有技術中的不足，而提供一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置及其工藝。
[0006]本發明所採用的技術方`案:
一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置，包括爐體，其特徵在於:所述的爐體為內襯有耐火材料且能夠沿軸線轉動的圓筒型爐體，爐體的筒壁外側設置有和爐體同軸的滾圈和齒圈，滾圈坐在託輪上並支撐爐體，齒圈與傳動裝置嚙合；爐體的頂部設置有加料口，爐體的兩個端牆的中上部各設置有一個燒嘴孔，其中一個端牆的中上部還設置有出煙口，另一個端牆的下部設置有虹吸出鉛口 ；在爐體筒壁上靠近其中一端端牆的中下部設置有渣排放口和熔池深度平衡裝置；爐體的底部或底側部設置有氣體噴槍。
[0007]所述的爐體的頂部設置有至少兩個加料口。
[0008]所述的氣體噴槍為雙層套管式氣體噴槍，該雙層套管內層通氧氣，外層通混有冷卻水的天然氣，氣體噴槍與鉛垂線夾角為0-45°。
[0009]一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:包括以下步驟:
步驟I)、將再生鉛物料同輔料進行混合配料後，造粒得到粒料，備用；
步驟2)、將步驟I)中得到的粒料從加料口加入到底吹熔煉爐中，採用氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，再生鉛物料中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2的煙氣、粗鉛和還原渣；
熔池中主要發生的反應如下:
PbS04+C=Pb0+S02+C0
2PbS04+C=2Pb0+2S02+C03
PbS04+2C=Pb+S02+2C0
Pb0+C=Pb+C0
Pb0+C0=Pb+C02
CH4+202=C02+2H20
步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐內加入煤粉對還原渣熔體進行深度還原後，將還原渣、鉛液從排放口排出，還原渣有價金屬含量低，作為棄渣；鉛液送鉛精煉系統處理產出精鉛。
[0010]步驟I)中所述的再 生鉛物料是廢舊鉛蓄電池分離出的硫酸鉛膏或者是鉛蓄電池生產過程中產生的含鉛下角料，或是二者的混合物。
[0011]步驟I)所述的輔料為煤粉、鐵礦石、石子或石英，其粒徑皆為粒徑為flOmm，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵娃I丐洛需要:Fe0/Si02/Ca0= (1.(Tl.5):1:(0.2-0.8)。
[0012]步驟I)中所述的再生鉛物料、輔料混合配料後的主要成分為:Pb的質量百分數為35-65% ；S的質量百分數為3-8% ；Fe的質量百分數為10-20% ；Si02的質量百分數為6-15% ；CaO的質量百分數為4-12%。
[0013]所述的含二氧化硫的煙氣含SO2濃度為5.5-10%，所述的粗鉛主要含有金屬鉛，含Pb量92-98% ;所述的還原渣，含Pb量小於2.5%。
[0014]所述的步驟2)中爐內溫度控制在900-1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為10(T500mm，氧氣耗量為6(T200Nm3/噸料，供氣壓力0.6-1.2Mpa，天然氣耗量為30"IOONm3/噸料，供氣壓力0.6-1.2Mpa。
[0015]本發明的有益效果在於:本發明採用圓筒型爐體，爐體密閉性強，環保效果好，熱利用率高，操作方便，自動化水平高，勞動強度低，爐壽長，有效解決了再生鉛物料熔煉回收過程中能耗高、熱利用率低、環保效果差等突破問題，尤其爐體附有傳動裝置，能夠在更換噴槍、偶遇突發事件及出現異常狀況下能夠快速轉爐，保證了裝置運行的安全性，提高了裝備水平。爐子出煙口設置在爐子端頭，和傳統的底吹爐相比，爐子出煙口連接的管道可以隨爐子一起轉動，所以爐子出煙口處密封性更好，產出的煙氣量更小，二氧化硫濃度更高，減小了後續從爐子煙氣中回收二氧化硫設備建設規模，降低了工程建設費用及運行成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置的結構圖。
[0017]圖2是本發明採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置，包括爐體9，爐體9為內襯有耐火材料且能夠沿軸線轉動的圓筒型爐體，爐體9的筒壁外側設置有和爐體同軸的滾圈5和齒圈8，滾圈5坐在託輪12上並支撐爐體9，齒圈8與傳動裝置11嚙合；爐體9的頂部設置有一個物料加料口 6和一個備用加料口 7，爐體9的兩個端牆的中上部各設置有一個燒嘴孔2，其中一個端牆的中上部還設置有出煙口 4，另一個端牆的下部設置有虹吸出鉛口 I ;在爐體筒壁上靠近其中一端端牆的中下部設置有渣排放口 10和熔池深度平衡裝置3 ;爐體的底部或底側部設置有氣體噴槍13，氣體噴槍13為雙層套管式氣體噴槍，該雙層套管內層通氧氣，外層通混有冷卻水的天然氣，氣體噴槍與鉛垂線夾角為0-45°。
[0019]如圖2所示，一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，包括以下步驟:
步驟I)、將再生鉛物料同粒徑為f IOmm的煤粉、鐵礦石、石子或石英進行混合配料，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵娃鈣洛需要:Fe0/Si02/Ca0= (1.(Tl.5):1:(0.2^0.8)，含鉛下角料、煤粉、鐵礦石、石子或石英的加入量應使混合配料後的後的主要成分為=Pb的質量百分數為35飛5% ；S的質量百分數為3~8% ；Fe的質量百分數為10~20% ；Si02的質量百分數為6~15% ；CaO的質量百分數為4~12%，造粒得到粒料，備用；
步驟2)、將步驟I)中得到的粒料從加料口連續加入到底吹熔煉爐中，採用氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣耗量為6(T200Nm3/噸料，供氣壓力0.6^1.2Mpa，天然氣耗量為3(Tl00Nm3/噸料，供氣壓力0.6^1.2Mpa，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，再生鉛物料中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2濃度為
5.5~10%的煙氣、含Pb量為92~98%的粗鉛和含Pb量小於2.5%還原渣；
熔池中主要發生的反應如下:
PbS04+C=Pb0+S02+C0
2PbS04+C=2Pb0+2S02+C03
PbS04+2C=Pb+S02+2C0
Pb0+C=Pb+C0
Pb0+C0=Pb+C02
CH4+202=C02+2H20
步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐內加入煤粉對還原渣熔體進行深度還原後，將還原渣、鉛液從排放口排出，還原渣有價金屬含量低，作為棄渣；鉛液送鉛精煉系統處理產出精鉛。
[0020]上述步驟I)中的再生鉛物料是廢舊鉛蓄電池分離出的硫酸鉛膏或者是鉛蓄電池生產過程中產生的含鉛下角料，或是二者的混合物。
[0021]上述步驟2)中爐內溫度控制在900~1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為100~500mm。
[0022]實施例1:
一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，包括以下步驟:
步驟I)、將廢舊鉛蓄電池分離出的硫酸鉛膏同粒徑為f IOmm`的煤粉、鐵礦石、石子或石英進行混合配料，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵矽鈣渣需要:Fe0/Si02/CaO=I:1:0.5，含鉛下角料、煤粉、鐵礦石、石子或石英的加入量應使混合配料後的後的主要成分為=Pb的質量百分數為40% ；S的質量百分數為5% ；Fe的質量百分數為15% ；Si02的質量百分數為15% ；CaO的質量百分數為7.5%，造粒得到粒料，備用；步驟2)、將步驟I)中製得的粒料從如圖1所示的裝置的物料加料口連續定量的加入到爐體內部，打開氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣耗量為120Nm3/噸料，供氣壓力IMpa，天然氣耗量為IOONm3/噸料，供氣壓力IMpa，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，硫酸鉛膏中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2濃度為5.5-10%的煙氣、含Pb量為92-98%的粗鉛和含Pb量小於2.5%還原渣；在這一過程中控制爐內溫度為900-1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為10(T500mm。
[0023]熔池中主要發生的反應如下:
PbS04+C=Pb0+S02+C0
2PbS04+C=2Pb0+2S02+C03
PbS04+2C=Pb+S02+2C0
Pb0+C=Pb+C0
Pb0+C0=Pb+C02
CH4+202=C02+2H20
步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐體內部加入煤粉深度還原還原渣熔體，然後採用全連續作業或者半連續作業的方式將還原渣、鉛液排放出爐體。在採用半連續排放作業模式生產過程中，控制熔池作業深度較爐子中心軸線低10(T500mm時打開出渣、鉛液排放口，開始排放渣、鉛液；當熔池深度較排放前降低100-600_時封堵排放口，停止渣、鉛液的排放，並進入下一作業周期，每個作業周期為f4h，採取先放鉛再放渣的模式。在採用全連續作業時，控制熔池深度平衡裝置上沿高度，維持爐內熔體和虹吸道內熔體的重力平衡，使渣、鉛液平穩連續排出，排出的鉛液直接鑄成粗鉛。
[0024]實施例2:
一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，包括以下步驟:
步驟1)、將鉛蓄電池生產過程中產生的含鉛下角料同粒徑為f IOmm的煤粉、鐵礦石、石子或石英進行混合配料，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵矽鈣渣需要=FeO/Si02/Ca0=l.5:1:0.5，含鉛下角料、煤粉、鐵礦石、石子或石英的加入量應使混合配料後的後的主要成分為:Pb的質量百分數為40% ；S的質量百分數為5% ；Fe的質量百分數為15% ；SiO2的質量百分數為10% ；CaO的質量百分數為5%，造粒得到粒料，備用；
步驟2)、將步驟I)中製得的粒料從如圖1所示的裝置的物料加料口連續定量的加入到爐體內部，打開氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣耗量為120Nm3/噸料，供氣壓力IMpa，天然氣耗量為IOONm3/噸料，供氣壓力IMpa，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，含鉛下角料中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2濃度為5.5-10%的煙氣、含Pb量為92、8%的粗鉛和含Pb量小於2.5%還原渣；在這一過程中控制爐內溫度為900-1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為10(T500mm。
[0025]熔池中主要發生的反應如下:
PbS04+C=Pb0+S02+C0
2PbS04+C=2Pb0+2S02+C03
PbS04+2C=Pb+S02+2C0
Pb0+C=Pb+C0Pb0+C0=Pb+C02
CH4+202=C02+2H20
步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐體內部加入煤粉深度還原還原渣熔體，然後採用全連續作業或者半連續作業的方式將還原渣、鉛液排放出爐體。在採用半連續排放作業模式生產過程中，控制熔池作業深度較爐子中心軸線低10(T500mm時打開出渣、鉛液排放口，開始排放渣、鉛液；當熔池深度較排放前降低100-600_時封堵排放口，停止渣、鉛液的排放，並進入下一作業周期，每個作業周期為f4h，採取先放鉛再放渣的模式。在採用全連續作業時，控制熔池深度平衡裝置上沿高度，維持爐內熔體和虹吸道內熔體的重力平衡，使渣、鉛液平穩連續排出，排出的鉛液直接鑄成粗鉛。
[0026]實施例3:
一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，包括以下步驟:
步驟I)、將再生鉛物料是廢舊鉛蓄電池分離出的硫酸鉛膏和鉛蓄電池生產過程中產生的含鉛下角料同時同粒徑為f 10_的煤粉、鐵礦石、石子或石英進行混合配料，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵娃1丐洛需要:Fe0/Si02/Ca0=l.5:1:0.8,含鉛下角料和硫酸鉛膏、煤粉、鐵礦石、石子或石英的加入量應使混合配料主要成分為=Pb的質量百分數為40% ；S的質量百分數為5% ；Fe的質量百分數為15% ；Si02的質量百分數為10% ；CaO的質量百分數為8%，造粒得到粒料，備用；
步驟2)、將步驟I)中製得的粒料從如圖1所示的裝置的物料加料口連續定量的加入到爐體內部，打開氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣耗量為120Nm3/噸料，供氣壓力IMpa，天然氣耗量為IOONm3/噸料，供氣壓力IMpa，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，硫酸鉛膏和含鉛下角料中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2濃度為5.5-10%的煙`氣、含Pb量為92-98%的粗鉛和含Pb量小於2.5%還原渣；在這一過程中控制爐內溫度為900-1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為100-500mmo
[0027]熔池中主要發生的反應如下:
PbS04+C=Pb0+S02+C0
2PbS04+C=2Pb0+2S02+C03
PbS04+2C=Pb+S02+2C0
Pb0+C=Pb+C0
Pb0+C0=Pb+C02
CH4+202=C02+2H20
步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐體內部加入煤粉深度還原還原渣熔體，然後採用全連續作業或者半連續作業的方式將還原渣、鉛液排放出爐體。在採用半連續排放作業模式生產過程中，控制熔池作業深度較爐子中心軸線低10(T500mm時打開出渣、鉛液排放口，開始排放渣、鉛液；當熔池深度較排放前降低100-600_時封堵排放口，停止渣、鉛液的排放，並進入下一作業周期，每個作業周期為f4h，採取先放鉛再放渣的模式。在採用全連續作業時，控制熔池深度平衡裝置上沿高度，維持爐內熔體和虹吸道內熔體的重力平衡，使渣、鉛液平穩連續排出，排出的鉛液直接鑄成粗鉛 。
【權利要求】
1.一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置，包括爐體，其特徵在於:所述的爐體為內襯有耐火材料且能夠沿軸線轉動的圓筒型爐體，爐體的筒壁外側設置有和爐體同軸的滾圈和齒圈，滾圈坐在託輪上並支撐爐體，齒圈與傳動裝置嚙合；爐體的頂部設置有加料口，爐體的兩個端牆的中上部各設置有一個燒嘴孔，其中一個端牆的中上部還設置有出煙口，另一個端牆的下部設置有虹吸出鉛口 ；在爐體筒壁上靠近其中一端端牆的中下部設置有渣排放口和熔池深度平衡裝置；爐體的底部或底側部設置有氣體噴槍。
2.根據權利要求1所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置，其特徵在於:所述的爐體的頂部設置有至少兩個加料口。
3.根據權利要求1所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的裝置，其特徵在於:所述的氣體噴槍為雙層套管式氣體噴槍，該雙層套管內層通氧氣，外層通混有冷卻水的天然氣，氣體噴槍與鉛垂線夾角為0-45°。
4.一種採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟I)、將再生鉛物料同輔料進行混合配料後，造粒得到粒料，備用； 步驟2)、將步驟I)中得到的粒料從加料口加入到底吹熔煉爐中，採用氣體噴槍對爐內噴入氧氣和天然氣，氧氣和天然氣反應產生熱量對粒料進行加熱，並對粒料進行攪拌，再生鉛物料中的硫酸鉛與加入的煤粉發生還原反應，產出含SO2的煙氣、粗鉛和還原渣； 步驟3)、將步驟2)中反應產生的含SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收熱並經電收塵器收塵後去制硫酸或生產亞硫酸鈉產品；向爐內加入煤粉對還原渣熔體進行深度還原後，將還原渣、鉛液從排放口排出，還原渣有價金屬含量低，作為棄渣；鉛液送鉛精煉系統處理產出精鉛。
5.根據權利要求4所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:步驟I)中所述的再生鉛物料是廢舊鉛蓄電池分離出的硫酸鉛膏或者是鉛蓄電池生產過程中產生的含鉛下角料，或是二者的混合物。
6.根據權利要求4所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:步驟I)所述的輔料為煤粉、鐵礦石、石子或石英，其粒徑皆為粒徑為f 10_，鐵礦石、石子或石英的加入量滿足如下造鐵矽鈣渣需要:Fe0/Si02/Ca0= (1.(Tl.5):1:(0.2-0.8)。
7.根據權利要求4所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:步驟I)中所述的再生鉛物料、輔料混合配料後的主要成分為:Pb的質量百分數為35~65% ；S的質量百分數為3~8% ；Fe的質量百分數為10~20% ；Si02的質量百分數為6~15% ；CaO的質量百分數為4~12%。
8.根據權利要求4所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:所述的含二氧化硫的煙氣含SO2濃度為5.5~10%，所述的粗鉛主要含有金屬鉛，含Pb量92~98% ;所述的還原渣，含Pb量小於2.5%。
9.根據權利要求4所述的採用底吹熔池熔煉處理再生鉛物料產出粗鉛的工藝，其特徵在於:所述的步驟2)中爐內溫度控制在900~1200° C，熔池深度60(Tl000mm，其中鉛層厚度為10(T500mm，氧氣耗量為6(T200Nm3/噸料，供氣壓力0.6~1.2Mpa，天然氣耗量為30"IOONm3/噸料，供氣壓力0.6~1.2Mpa。
【文檔編號】C22B13/00GK103451444SQ201310465864
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】李衛鋒, 狄聚才, 趙傳和, 蔣麗華, 趙朝軍, 楊明 申請人:河南豫光金鉛股份有限公司