一種採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法及其裝置的製作方法

2023-10-05 11:05:09

專利名稱：一種採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬的冶煉方法，尤其是涉及一種煉鉛法以及用於實現該煉鉛法的裝置。
背景技術：
傳統的煉鉛工藝有燒結鍋-鼓風爐流程和燒結機-鼓風爐流程。其中燒結鍋-鼓風爐流程在燒結過程中產生出的SO2煙氣由於無法回收利用而全部排空，對大氣環境造成嚴重汙染，同時，燒結過程大量的返粉作業又造成鉛煙塵的低空彌散，帶來鉛煙塵環境汙染。在燒結機-鼓風爐流程中，產出的煙氣含SO2濃度很低，國內有採用非穩態技術單轉單吸制酸的工藝，但實際生產轉化率只有80％左右，尾氣排放仍然達不到環保要求，且硫酸產品質量不高。國外有TOPSOE制酸技術，但該技術軟硬體費用昂貴，經濟上極不合理，並且該流程同樣存在著燒結過程大量返粉作業造成的鉛煙塵的低空彌散問題，環保問題仍然無法解決。另外，無論是燒結鍋還是燒結機，燒結過程中產生的氧化反應熱都無法回收利用，冶煉過程能耗高。
目前，國外比較先進成熟的煉鉛工藝還有Kivicet法、QSL法、頂吹浸沒熔煉法，三者都較好地解決了鉛冶煉過程中的環保問題，但實施費用高，基建投資大，經濟效益較差。另外，國外還有Kaldo法等技術，但應用於工業生產都有較大局限性。

發明內容
本發明的目的在於解決現有技術中存在的對環境汙染嚴重，實施成本高的問題，而提供一種排放尾氣和操作環境都達到國家環保要求，實施成本低，經濟效益好的煉鉛方法及其裝置。
本發明的目的是這樣實現的，一種煉鉛方法，包括以下步驟1)將含鉛原料和熔劑配料後，從加料口送入氧氣底吹熔煉爐中進行熔煉，所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°，所述氧氣底吹熔煉爐的熔池溫度為950℃-1250℃；2)將熔煉所需的富氧氣體從氧氣底吹熔煉爐的氧氣噴入口噴入所述熔煉爐的熔池內，所述富氧氣體中的氧氣純度為90％-99.99％，氧氣的用量為250m3/t-450m3/t粗鉛，所述粗鉛是底吹爐和鼓風爐所產生的粗鉛的質量總和；3)所述含鉛原料經氧氣底吹熔煉爐熔煉後，產生出一次粗鉛、鉛氧化渣(或稱富鉛渣)和含高濃度SO2的煙氣；所述一次粗鉛通過所述氧氣底吹熔煉爐的放鉛口放出並鑄錠；所述鉛氧化渣通過所述氧氣底吹熔煉爐的放渣口放入鑄渣設備中鑄成渣塊；配入適量熔劑調整渣型，並加入焦碳一起送鼓風爐還原，產出粗鉛；
所述含高濃度SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收餘熱和收塵裝置收塵後送硫酸系統制酸，制酸尾氣放空；所述氧氣底吹熔煉爐和鼓風爐所產生的鉛煙塵返回配料。
根據本發明所述的煉鉛方法，其特徵在於，步驟(1)中所述的熔池溫度優選為1050℃-1150℃。
根據本發明所述的煉鉛方法，其特徵在於，步驟(1)中，配料的選取應使所產生的鉛氧化渣的渣型按質量比計為Pb35-55％，Fe/SiO2＝0.8-1.4/1，CaO/SiO2＝0.2-0.8/1，優選為Pb45-50％，Fe/SiO2＝1.0-1.2/1，CaO/SiO2＝0.3-0.5/1。
根據本發明所述的煉鉛方法，其特徵在於，步驟(1)中，含鉛原料和熔劑配料所得的物料在送入氧氣底吹熔煉爐之前還要進行制粒，所述物料的溼度在7-8％，粒徑為5mm-30mm。
根據本發明所述的煉鉛方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的鑄渣設備可採用直線型鑄渣機或圓盤澆鑄機，所述鑄渣設備鑄成的渣塊塊度在20mm-100mm。
本發明還提供實現上述煉鉛方法的系統，包括氧氣底吹熔煉爐、氧槍、鉛氧化渣鑄渣機、帶有膜式壁結構的垂直上升段的餘熱鍋爐和鼓風爐；所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°；所述氧槍設置在所述氧氣底吹熔煉爐的氧氣噴入口處；所述鉛氧化渣鑄渣機通過渣溜槽與所述氧氣底吹熔煉爐的鉛氧化渣出口相連；所述餘熱鍋爐設置在所述氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口的上方。
其中，所述氧氣底吹熔煉爐為可迴轉的臥式圓筒形結構，其頂部設有加料口，所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°。
所述氧槍為套管結構，包括中心管和外環管，所述中心管為圓型通管，所述外環管帶有內層和外層氣體通道，中心管和內層外環管為氧氣通道，外層外環管為保護氣體和軟化水通道。
所述氧槍套管的內層外環管有1-3層，外層外環管有1-2層，環縫間開有槽型通道。
所述餘熱鍋爐配有膜式壁結構的垂直上升段和水平段，所述垂直上升段的高度為15-25m，所述垂直上升段的下端設有覆蓋在氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口周圍的弧型煙罩。
所述鼓風爐設有上下排列的雙排進風口，所述鼓風爐的料柱高度為4-6m，爐腹角為5°-9°。所述雙排進風口的間距為300-1000mm，上下排進風口風量分配比為0.3-0.5/1。
本發明的煉鉛法具有如下優點(1)環保好本發明中的氧氣底吹熔煉過程是在密閉的熔煉爐中進行的，避免了SO2煙氣的外逸，鉛精礦中硫的回收利用率大於95％，尾氣排放完全符合環保要求；另外，含鉛原料和熔劑配合制粒後直接入爐，熔煉過程沒有燒結返粉作業，整個生產過程中產出的鉛煙塵均密封輸送返回配料，有效防止了鉛煙塵的彌散；同時，可在放鉛口和放渣口設通風裝置，以防止鉛蒸汽的擴散。因此，本發明可徹底解決鉛冶煉煙氣、煙塵汙染問題。
(2)能耗低本發明中氧氣底吹熔煉爐產出的高溫煙氣採用餘熱鍋爐回收餘熱，鍋爐產出的蒸汽可進行餘熱發電；氧氣底吹熔煉過程可實現自熱，不須(或少量)配入燃料補熱；同時，由於氧氣底吹熔煉爐產出了部分粗鉛，進入鼓風爐的物料量減少，焦碳消耗量相應減少。
(3)投資省與國外較先進的煉鉛工藝相比，本發明設備、技術軟體和廠房費用低，基建投資省，相同生產規模投資可節省40％--70％；同時，由於本發明流程短，相同生產規模投資較燒結機-鼓風爐流程亦可節省20￥；本發明尤其適合燒結-鼓風爐流程的改造除燒結設施外，其餘的設施均可以通過適當改造後加以利用；從而能大大節省技改投資。
(4)生產成本低與國外較先進的煉鉛工藝相比，由於本發明基建投資省，折舊費用低，故生產成本低；和燒結機-鼓風爐流程相比，本發明生產過程簡單，動力和焦碳消耗量少，勞動效率高，人工費用低，同時有價金屬和硫的回收率高，所以生產成本相對亦較低。
(5)對原料適應性強本發明中氧氣底吹熔煉爐既可直接處理各種品位的鉛精礦，又可同時處理各種二次鉛原料。
(6)自動化水平高本發明中氧氣底吹熔煉過程可採用集散控制系統(DCS)，實現配料、制粒、供氧、熔煉、餘熱鍋爐、鍋爐循環水、電收塵、高溫風機等全流程、全部設備的集中控制。
實施本發明的煉鉛法所獲得的技術工藝指標見表1。

表

圖1是本發明的工藝流程圖；圖2是本發明的氧氣底吹熔煉爐立面示意圖；圖3是圖2的A-A向視圖。
具體實施例方式
實施例一在本實施例中，採用的鉛原料為鉛精礦，其按總質量百分比計的主要成分如下Pb55％，S18％，SiO26％，Fe11％，CaO 3.5％，Au 15g/t，Ag 800g/t。
如圖1所示，把該鉛精礦與熔劑配料、制粒後，送底吹爐熔煉，熔煉爐熔池溫度1050℃。在熔煉爐底設有3個氧氣噴入口，含O295％(總體積百分比)的工業氧氣通過四元氧槍噴入爐內，氧槍採用氮氣和軟化水保護；產出的煙氣含SO212-15％(總體積百分比)送餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵後送硫酸系統兩轉兩吸制酸；制酸尾氣直接排放。熔煉爐產出的鉛氧化渣從渣口放入鑄渣機或鑄渣模鑄成渣塊，再配入適量的鈣質(和鐵質)塊狀熔劑，並加入焦碳一起送鼓風爐還原，產出粗鉛，鼓風爐還原焦率14％。粗鉛分別從熔煉爐和鼓風爐產出。
本實施例所取得的技術指標見表2。
實施例二在本實施例中，採用混合鉛原料，其按總質量百分比計的主要成分如下Pb50％，S17％，SiO27.5％， Fe9％，CaO 4.5％，Au 20g/t，Ag 500g/t。
如圖1所示，把該鉛精礦與熔劑配料、制粒後，送底吹爐熔煉，熔煉爐熔池溫度1100℃。在熔煉爐底設有4個氧氣噴入口，含氧(O2)95％(總體積百分比)的工業氧氣通過四元氧槍噴入爐內，氧槍採用氮氣和軟化水保護；產出的煙氣含SO210-12％(總體積百分比)送餘熱鍋爐回收餘熱、電收塵後送硫酸系統兩轉兩吸制酸；制酸尾氣直接排放。熔煉爐產出的鉛氧化渣從渣口放入鑄渣機或鑄渣模鑄成渣塊，再配入適量的鈣質(和鐵質)塊狀熔劑，並加入焦碳一起送鼓風爐還原，產出粗鉛，鼓風爐還原焦率16％。粗鉛分別從熔煉爐和鼓風爐產出。
本實施例所取得的技術指標見表2。

表2實現本發明方法的系統包括氧氣底吹熔煉爐、氧槍、鉛氧化渣鑄渣機、帶有膜式壁結構的垂直上升段的餘熱鍋爐和鼓風爐。所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°；所述氧槍設置在所述氧氣底吹熔煉爐的氧氣噴入口處；所述鉛氧化渣鑄渣機通過渣溜槽與所述氧氣底吹熔煉爐的鉛氧化渣出口相連；所述餘熱鍋爐設置在所述氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口的上方。
如圖2和圖3所示，氧氣底吹熔煉爐為可迴轉的臥式圓筒形結構，其頂部設有加料口2和煙氣出口1，所述氧氣底吹熔煉爐的底部設有氧氣噴入口3，所述氧氣噴入口3的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°，所述氧氣底吹熔煉爐的端部還設有鉛氧化渣出口5和虹吸放鉛口4。
氧槍為多元套管結構，包括中心管和外環管，所述中心管為圓型通管，所述外環管帶有內層和外層氣體通道，中心管和內層外環管為氧氣通道，外層外環管為保護氣體和軟化水通道。所述氧槍套管的內層外環管有1-3層，外層外環管有1-2層，環縫間開有槽型通道。
餘熱鍋爐配有膜式壁結構的垂直上升段和水平段，所述垂直上升段的高度為15-25m，所述垂直上升段的下端設有覆蓋在氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口周圍的弧型煙罩。
鼓風爐設有上下排列的雙排進風口，所述鼓風爐的料柱高度為4-6m，爐腹角為5°-9°。所述雙排進風口的間距為300-1000mm，上下排進風口風量分配比為0.3-0.5/1。
權利要求
1.一種採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，包括以下步驟1)將含鉛原料和熔劑配料後，從加料口送入氧氣底吹熔煉爐中進行熔煉，所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°，所述氧氣底吹熔煉爐的熔池溫度為950℃-1250℃；2)將熔煉所需的富氧氣體從氧氣底吹熔煉爐的氧氣噴入口噴入所述熔煉爐的熔池內，所述富氧氣體中的氧氣純度為90％-99.99％，氧氣的用量為250m3/t-450m3/t粗鉛，所述粗鉛是底吹爐和鼓風爐所產生的粗鉛的質量總和；3)所述含鉛原料經氧氣底吹熔煉爐熔煉後，產生出一次粗鉛、鉛氧化渣和含高濃度SO2的煙氣；所述一次粗鉛通過所述氧氣底吹熔煉爐的放鉛口放出並鑄錠；所述鉛氧化渣通過所述氧氣底吹熔煉爐的放渣口放入鑄渣設備中鑄成渣塊；配入適量熔劑調整渣型，並加入焦碳一起送鼓風爐還原，產出粗鉛；所述含高濃度SO2的煙氣經餘熱鍋爐回收餘熱和收塵裝置收塵後送硫酸系統制酸，制酸尾氣放空；所述氧氣底吹熔煉爐和鼓風爐所產生的鉛煙塵返回配料。
2.根據權利要求1所述的採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，步驟(3)中所述的鑄渣設備可採用直線型鑄渣機或圓盤澆鑄機，所述鑄渣設備鑄成的渣塊塊度在20mm-100mm。
3.根據權利要求1或2所述的採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，步驟(1)中所述的熔池溫度優選為1050℃-1150℃。
4.根據權利要求1或2所述的採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，步驟(1)中，配料的選取應使所產生的鉛氧化渣的渣型按質量比計為Pb35-55％，Fe/SiO2＝0.8-1.4/1，CaO/SiO2＝0.2-0.8/1。
5.根據權利要求4所述的採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，步驟(1)中，配料的選取應使所產生的鉛氧化渣的渣型按質量比計為Pb45-50％，Fe/SiO2＝1.0-1.2/1，CaO/SiO2＝0.3-0.5/1。
6.根據權利要求1或2所述的採用氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原的煉鉛法，其特徵在於，步驟(1)中，含鉛原料和熔劑配料所得的物料在送入氧氣底吹熔煉爐之前優選要進行制粒，所述物料的溼度在7-8％，粒徑為5mm-30mm。
7.一種權利要求1所述的煉鉛法中所使用的氧氣底吹熔煉爐，其特徵在於，所述氧氣底吹熔煉爐為可迴轉的臥式圓筒形結構，其頂部設有加料口，所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°。
8.一種用於權利要求7所述的氧氣底吹熔煉爐的氧槍，其特徵在於，所述氧槍為套管結構，包括中心管和外環管，所述中心管為圓型通管，所述外環管帶有內層和外層氣體通道，中心管和內層外環管為氧氣通道，外層外環管為保護氣體和軟化水通道。
9.根據權利要求8所述的氧槍，其特徵在於，所述氧槍套管的內層外環管有1-3層，外層外環管有1-2層，環縫間開有槽型通道。
10.一種權利要求1所述的煉鉛法中所使用的餘熱鍋爐，其特徵在於，所述餘熱鍋爐配有膜式壁結構的垂直上升段和水平段，所述垂直上升段的高度為15-25m，所述垂直上升段的下端設有覆蓋在氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口周圍的弧型煙罩。
11.一種權利要求1所述的煉鉛法中所使用的鼓風爐，其特徵在於，所述鼓風爐設有上下排列的雙排進風口，所述鼓風爐的料柱高度為4-6m，爐腹角為5°-9°。
12.根據權利要求11所述的鼓風爐，其特徵在於，所述雙排進風口的間距為300-1000mm，上下排進風口風量分配比為0.3-0.5/1。
13.一種用於實現權利要求1所述的煉鉛法的系統，其特徵在於，包括氧氣底吹熔煉爐、氧槍、鉛氧化渣鑄渣機、帶有膜式壁結構的垂直上升段的餘熱鍋爐和鼓風爐；所述氧氣底吹熔煉爐的底部或底側部設有氧氣噴入口，所述氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°；所述氧槍設置在所述氧氣底吹熔煉爐的氧氣噴入口處；所述鉛氧化渣鑄渣機通過渣溜槽與所述氧氣底吹熔煉爐的鉛氧化渣出口相連；所述餘熱鍋爐設置在所述氧氣底吹熔煉爐的煙氣出口的上方。
全文摘要
本發明提供一種煉鉛方法及其裝置，其特徵在於，採用氧氣底吹熔煉的方法對含鉛原料進行熔煉，氧氣噴入口的方向與鉛垂線的夾角α的範圍為0°≤α≤90°。本發明的煉鉛法具有環保好，能耗低，投資省，生產成本低，對原料適應性強，自動化水平高的優點。
文檔編號C22B13/02GK1544668SQ200310113789
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月25日 優先權日2003年11月25日
發明者康南京, 劉振國, 蔣繼穆, 陳漢榮, 王忠實, 高長春, 王建銘, 何德明, 李東波, 李初立, 朱讓賢, 賀善持 申請人:中國有色工程設計研究總院, 水口山有色金屬有限責任公司