氧氣底吹熔煉—液態高鉛渣側吹直接還原工藝的製作方法

2023-09-22 13:06:30 2

專利名稱：氧氣底吹熔煉—液態高鉛渣側吹直接還原工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於冶金技術領域，具體涉及一種氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝。
背景技術：
我國是世界第一鉛生產和消費大國，據統計2009年全國粗鉛產量達314萬噸，消費量為287萬噸，我國也是鉛礦資源貧乏的國家，2009年原生鉛含鉛量僅120萬噸，遠不能滿足我國鉛冶煉的生產需要，大部分鉛原料需要進口。我國現行鉛冶煉工藝主要有燒結一鼓風爐還原工藝，氧氣底吹氧化一鼓風爐還原工藝，該工藝是中國有色工程設計研究總院和水口山有色金屬公司聯合開發的先進煉鉛工藝，通常也稱SKS煉鉛法；還有雲南曲靖的ISA-YMG煉鉛法，QSL煉鉛法閃速熔煉煉鉛法等。傳統的「鉛渣一鼓風爐還原工藝」其突出的弊病是①能耗高燒結鍋產生的SO2煙氣因無法回收而全部排空，對大氣造成嚴重汙染。③多金屬複雜冶金原料分離提取技術落後，回收率低，汙染重。如鉛陽極泥目前主要用火法處理，貴金屬直收率僅為70-80%，其它稀貴金屬鉍、硒、碲、銻回收率低，同時還存在返料多、金屬循環量大、副流程較長、投資大等缺點。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝。該工藝減少了鼓風爐、鑄渣機及相應輔助設施，投資少、自動化水平高，實現了低汙染、低碳經濟的工業化生產。本發明所採用的技術方案是
一種氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝，是將經底吹爐氧化熔煉的液態高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料採用碎煤，在還原爐中液態高鉛渣使用側吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下
①氧氣底吹熔煉
鉛精礦、石灰石和石英石，以及底吹爐菸灰、還原爐菸灰的返料，經稱量配料後送熔煉車間混合後進行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內進行氧化熔煉，產出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣；
②還原爐側吹直接還原
熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內進行側吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調整渣型，產出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣；
③煙化提鋅
步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進行還原吹煉，產出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經第三餘熱鍋爐回收餘熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統處理提鋅；煙化渣水碎後送渣場堆存或作為生產建築材料外賣；收塵器除塵後的廢氣送煙氣脫硫系統處理排空；④煙氣處理制酸
氧氣底吹熔煉爐所產生的高硫煙氣經第一餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵器收塵後，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產生的低硫煙氣經第二餘熱鍋爐回收餘熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫後直接排空；布袋收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；
⑤粗鉛精煉
步驟①氧氣底吹熔煉爐所產生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產出的二次粗鉛送電解精煉車間，經火法精煉除銅、撈渣作業後澆鑄成鉛陽極板進行電解精煉，產出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產系統回收銀；電鉛錠外賣。本發明的有益技術效果
本發明工藝中採用廉價的碎煤還原劑代替價格昂貴的冶金焦，同時在原有基礎上省去冷卻、鑄錠、再融化三大中間環節，採用側吹熔融直接還原工藝和DCS控制系統，確保還原可控，渣含鉛穩定在2%-3%，鉛渣分離效果好，使粗鉛回收率達到98. 5%以上，粗鉛冶煉能耗降低到280公斤/噸標煤以下，鉛冶煉能耗和生產成本大幅降低。本發明工藝投資少、環境條件好、自動化水平高等優勢明顯。減少了鼓風爐、鑄渣機及相應輔助設施，大大減少了廠房佔地面積；實現粗鉛冶煉流程短捷，顯著減少粉塵的散發源，冶煉爐微負壓操作避免了煙氣外逸，生產過程中產出的鉛煙塵均密封輸送並返回配料有效防止鉛塵的彌散汙染，極大改善了工作環境，利於操作工人身體健康，充分體現了以人為本的設計理念；採用DCS控制系統，強化過程控制，提高了勞動效率，減員增效效果明顯，整個工藝過程實現了低汙染、低碳經濟的工業化生產和鉛鋅分離效果好的優勢。經濟效益預測本發明完成達產時，達到年產電鉛10萬噸/年，白銀204噸，銅銃含銅2321噸，氧化鋅塵含鋅32275噸，含碲煙塵649噸，硫酸107352噸，煙化爐渣142057噸。年銷售收入274358萬，年淨利潤18349萬元，年繳稅總額6867萬元。


圖I是本發明的工藝示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。在圖I中，一種氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝，是將經底吹爐氧化熔煉的液態高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料採用碎煤，在還原爐中液態高鉛渣使用側吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下
①氧氣底吹熔煉
硫化鉛精礦(或鉛渣)、石灰石和石英石，以及底吹爐菸灰、還原爐菸灰的返料，經稱量配料後送熔煉車間混合後進行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內進行氧化熔煉，產出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣；
②還原爐側吹直接還原
熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內進行側吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調整渣型，同時加入氧化浸出渣進行還原吹煉，利用還原反應放熱使其反應熔體區域溫度穩定在1200— 1250°C，產出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣；
③煙化提鋅
步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進行還原吹煉，產出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經第三餘熱鍋爐回收餘熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統處理提鋅；煙化渣水碎後送渣場堆存或作為生產建築材料外賣；收塵器除塵後的廢氣送煙氣脫硫系統處理排空；
④煙氣處理制酸
氧氣底吹熔煉爐所產生的高硫煙氣經第一餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵器收塵後，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產生的低硫煙氣SO2濃度較低，經第二餘熱鍋爐回收餘熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫後直接排空；布袋 收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；
⑤粗鉛精煉
步驟①氧氣底吹熔煉爐所產生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產出的二次粗鉛均利用虹吸方式由虹吸出口通過溜槽放入電解精煉車間的大鉛鍋中，經火法精煉除銅、撈渣作業後澆鑄成鉛陽極板進行電解精煉，產出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產系統回收銀；電鉛錠外賣。陽極泥處理主要包括3個工序，即貴鉛爐還原熔煉、分銀爐氧化精煉和銀電解精煉。其中的貴鉛爐還原熔煉的目的是將鉛陽極泥中的金、銀富集成為金銀鉛合金(貴鉛)，為進一步分離金銀做準備。熔劑有純鹼、石灰、石英等。還原劑有焦粉、鐵屑等。主要產物為貴鉛、稀渣、粘渣、氧化渣和煙塵。隨著爐料開始熔化，發生鉛還原和造渣反應，同時銀的化合物發生分解或被還原生成金屬銀，鉛是金銀的良好捕集劑，鉛鉍、銅等在沉降中大量溶解金銀，形成貴鉛而使金銀與大部分雜質分離。部分砷、銻、鉛、鉍以低價氧化物揮發進入煙塵，部分與熔劑作用而造渣。還原熔煉作業分配料、加料、熔化、造渣、沉澱、放渣及放貴鉛等步驟。陽極泥與熔劑、還原劑均勻混合後，一次或分批加入轉爐中。加料時爐溫不宜過高，以700 900°C為宜，熔化時爐溫升至1200 1300°C，熔化時間一般為12h。熔化時鼓入空氣進行氧化造渣，造渣完畢後靜置2h左右再放渣。放渣時爐溫保持在120(TC左右，先放出稀渣，然後升溫lh，使粘渣中的貴鉛顆粒得以沉降，再放出粘渣，而後吹風氧化，使貴鉛中的銅鉍砷銻等氧化入渣或揮發，此時保持爐溫在900°C左右，再扒出少許幹渣後即可放出貴鉛。貴鉛倒入中間包，通過起重機吊起，熱裝入送分銀爐，或者鑄成貴鉛錠後加入貴鉛爐進一步精煉。稀渣送鉛系統熔煉回收所含鉛、銀，粘渣和氧化渣返貴鉛爐重煉，含砷銻的煙塵外售。本例配置了 2臺轉爐來冶煉鉛陽極泥，貴鉛爐的操作周期為16h。其中的分銀爐氧化精煉主要通過吹風進行氧化精煉，目的是將貴鉛中的雜質氧化造渣並除去。氧化劑為空氣和硝石，熔劑為純鹼。主要產物為金銀總含量大於95%的金銀合金板及氧化前期渣、氧化後期渣(鉍渣)、銅渣和煙塵。貴鉛加入分銀爐中後，點火加熱，升溫至900°C以上，爐料深化後吹風氧化。在氧化過程中，銻、砷、鉍、鉛、銅等以氧化物形態進入煙塵及渣中，而銅、碲的徹底氧化除去則需要加入氧化劑氧化，與純鹼造渣除去，由於金銀對氧的親和力小，過程中純度不斷提高，達到初步精煉的目的。氧化前期渣返貴鉛爐重新熔煉，銅渣和氧化煙塵外售，金銀合金經澆鑄成金銀合金陽極板送銀電解精煉。由於貴鉛爐與分銀爐操作周期不同，為實現貴鉛融態進入分銀爐，以便更好的利用熱能，本設計配置了2臺分銀爐與貴鉛爐匹配。個別情況下也可將部分貴鉛暫時澆鑄成錠，以便在適當的時候加入分銀爐。分銀爐的操作周期為72h。其中的銀電解精煉是在硝酸介質的電解溶液中進行，銀的濃度為80 120g/L，游離硝酸5 10g/L。銀電解液由電解槽流至電解液循環槽，用泵揚至電解液高位槽，再流入電解槽，循環液流量 I. 2L/min。電解槽電流密度為250 350A/ m2，電壓I. 5 2. 5V。在電場的作用下銀呈針狀在陰極上析出被機械攪拌棒拔落至輸送帶上並被帶出，然後經洗滌、烘乾後送熔鑄，銀粉熔鑄在中頻感應電爐中進行，溫度1200 1300°C。為補充銀電解中銀離子，用工業濃硝酸與銀屑(或銀頭)反應造液，造液時逸出的NOx氣體，通過吸收後排放。當銀電解液中銅離子高達50g/L時需要處理，銀離子用氯化鈉沉澱得到氯化銀，然後用鐵悄置換，置換後的粗銀返回分銀爐。沉銀後的含銅液用 鐵屑置換後送汙水處理站。電解產出的銀陽極泥含金，經硝酸脫銀洗滌、乾燥後熔鑄成粗精錠或進一步提純為純金。所述氧氣底吹熔煉爐、還原爐和煙化爐的控制過程採用DCS控制系統，實現了配料、制粒、供氧、熔煉、餘熱鍋爐、鍋爐循環水、電收塵和高溫風機全流程、全部設備的集中控制；所述DCS控制系統主要有現場控制站(I/O站)、數據通訊系統、人機接口單元(操作員站OPS、工程師站ENS)、機櫃、電源等組成；系統具備開放的體系結構，有多層開放數據接□。所述第一、第二和第三餘熱鍋爐有帶香蕉型膜式壁煙罩和直升煙道。
權利要求
1.一種氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝，其特徵是將經底吹爐氧化熔煉的液態高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料採用碎煤，在還原爐中液態高鉛渣使用側吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下 ①氧氣底吹熔煉 鉛精礦、石灰石和石英石，以及底吹爐菸灰、還原爐菸灰的返料，經稱量配料後送熔煉車間混合後進行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內進行氧化熔煉，產出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣； ②還原爐側吹直接還原 熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內進行側吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調整渣型，產出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣； ③煙化提鋅 步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進行還原吹煉，產出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經第三餘熱鍋爐回收餘熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統處理提鋅；煙化渣水碎後送渣場堆存或作為生產建築材料外賣；收塵器除塵後的廢氣送煙氣脫硫系統處理排空； ④煙氣處理制酸 氧氣底吹熔煉爐所產生的高硫煙氣經第一餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵器收塵後，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產生的低硫煙氣經第二餘熱鍋爐回收餘熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫後直接排空；布袋收塵器所收集的鉛菸灰送煙塵窗返回熔煉車間配料； ⑤粗鉛精煉 步驟①氧氣底吹熔煉爐所產生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產出的二次粗鉛送電解精煉車間，經火法精煉除銅、撈渣作業後澆鑄成鉛陽極板進行電解精煉，產出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產系統回收銀；電鉛錠外賣。
2.根據權利要求I所述的氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝，其特徵在於所述的所述氧氣底吹熔煉爐、還原爐和煙化爐的控制過程採用DCS控制系統，實現了配料、制粒、供氧、熔煉、餘熱鍋爐、鍋爐循環水、電收塵和高溫風機全流程、全部設備的集中控制；所述DCS控制系統主要有現場控制站、數據通訊系統、人機接口單元、機櫃、電源等組成；系統具備開放的體系結構，有多層開放數據接口。
3.根據權利要求I所述的氧氣底吹熔煉一液態高鉛渣側吹直接還原工藝，其特徵在於所述第一、第二和第三餘熱鍋爐有帶香蕉型膜式壁煙罩和直升煙道。
全文摘要
本發明涉及一種氧氣底吹熔煉—液態高鉛渣側吹直接還原工藝，屬於冶金技術領域。主要工藝是將經底吹爐氧化熔煉的液態高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料採用碎煤，在還原爐中液態高鉛渣使用側吹直接還原成二次粗鉛；氧氣底吹熔煉爐所產生的高硫煙氣經第一餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵器收塵後，送硫酸車間制酸；該工藝減少了鼓風爐、鑄渣機及相應輔助設施，投資少、自動化水平高，實現了低汙染、低碳經濟的工業化生產。
文檔編號C22B13/02GK102634674SQ20121012661
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者何德明, 吳聲良, 鄧昌雄, 雷立群 申請人:湖南華信有色金屬有限公司