專利名稱：一種含鉛物料的熔煉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種含鉛物料的熔煉裝置，涉及一種采用熔煉方法處理復(fù)雜鉛物料的裝置。
背景技術(shù)：
鉛是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料，中國是全球最大的鉛生產(chǎn)國和僅次于美國 的第二鉛消費(fèi)國。鉛的冶煉方法可以簡(jiǎn)單概括為傳統(tǒng)法和直接煉鉛法二大類。傳統(tǒng)法即燒 結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉法(包括燒結(jié)機(jī)、燒結(jié)鍋、燒結(jié)盤等)；直接煉鉛法即取消硫化鉛精礦燒結(jié) 過程，生精礦直接入爐熔煉的方法。多年來傳統(tǒng)的燒結(jié)_鼓風(fēng)爐熔煉法一直是鉛的主要生 產(chǎn)方法，即使到目前，其產(chǎn)量依舊占世界鉛產(chǎn)量的60%以上。但隨著人類對(duì)環(huán)保、節(jié)能認(rèn)識(shí) 和要求的不斷提高，燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉法的缺點(diǎn)日顯突出，新建的鉛冶煉廠已大都采用了 直接煉鉛工藝來生產(chǎn)。直接煉沿法可歸納為一段爐法，主要有前蘇聯(lián)開發(fā)的基夫賽特法和瓦紐科夫法、 德國魯奇公司開發(fā)的QSL法、瑞典波利頓公司開發(fā)的卡爾多法等，在一臺(tái)爐中完成粗鉛的 冶煉過程。兩段爐法有澳大利亞開發(fā)的氧氣頂吹浸沒熔煉法(又稱澳斯麥特法、艾薩法)， 以及我國在上世紀(jì)80年代開發(fā)的水口山法(又稱氧氣底吹熔煉法-SKS)，在兩臺(tái)爐中完成 粗鉛生產(chǎn)過程?；蛸愄胤ㄊ且环N一步閃速熔煉法?；筚愄貭t由兩個(gè)反應(yīng)區(qū)組成，爐內(nèi)設(shè)以隔 墻，隔墻一側(cè)為氧化反應(yīng)區(qū)，另一側(cè)為還原區(qū)。氧化區(qū)設(shè)有方形反應(yīng)塔，粒度< 1mm，含水 < 的爐料由設(shè)于塔頂?shù)乃膫€(gè)噴咀噴入，在高氧位、高溫的條件下，自上而下呈懸浮狀飄 浮下落，通過傳熱，傳質(zhì)和氣-固、氣-液反應(yīng)，完成爐料的氧化脫硫和造渣。熔融物料經(jīng)過 反應(yīng)塔下的熔池焦炭層實(shí)現(xiàn)第一階段的還原，超過80%的金屬鉛在氧化熔體中濾出。鉛渣 混合物再進(jìn)入液相連通的電爐還原區(qū)，在電爐中加入焦炭，爐渣中的鉛鋅氧化物在強(qiáng)還原 氣氛下被二次還原，鋅蒸汽在電爐出口段氧化為氧化鋅，通過收塵回收。基夫賽特爐氣相被 隔墻分隔，氧化段煙氣含SO2高，通過余熱鍋爐降溫及收塵后送往制酸。爐渣與粗鉛由還原 區(qū)不同高位的出口放出?；蛸愄胤ㄓ兄T多優(yōu)點(diǎn)，但基夫賽特爐的隔墻由于二面受熱，爐襯 腐蝕比較快，并常常導(dǎo)致事故的發(fā)生。另外，在處理高鋅物料時(shí)，由于氧化鋅煙塵的堆積，常 導(dǎo)致煙道的堵塞。QSL法為富氧底吹熔池熔煉，其QSL爐為可轉(zhuǎn)動(dòng)的臥式長圓筒型爐，并向放鉛口方 向傾斜0. 5%，并分為氧化區(qū)和還原區(qū)。在氧化和還原兩個(gè)區(qū)域，分別配有浸沒式氧氣噴嘴 和粉煤噴嘴。鉛精礦經(jīng)制粒后由頂部加入氧化區(qū)，與氧槍噴入的氧氣在熔池中反應(yīng)生成氧 化鉛和SO2,實(shí)現(xiàn)自熱熔煉；氧化鉛與硫化鉛在氧化區(qū)發(fā)生交互反應(yīng)生成一次粗鉛由底部放 出。爐渣由氧化區(qū)進(jìn)入還原區(qū)，其中的PbO被粉煤噴嘴噴入的粉煤還原，渣含鉛逐漸降低， 同時(shí)還產(chǎn)出鉛鋅氧化物煙塵和二次粗鉛。二次粗鉛和一次粗鉛合并一起放出，爐渣逆向運(yùn) 動(dòng)由反應(yīng)器的另一端放出。為解決鉛渣混流，在氧化段與還原段之間增設(shè)一道隔墻，耐火材 料采用熔鑄鉻鎂磚。QSL法曾在德國斯托爾伯格、韓國溫山、中國西北冶煉廠、加拿大特雷爾 建廠使用，由于一個(gè)爐內(nèi)氧化、還原氣氛控制困難，加之操作難度大，爐襯沖刷侵蝕快，氧槍壽命短，結(jié)渣堵塞，煙塵率高(約25% )等問題，中國西北冶煉廠1992年投產(chǎn)，十多年間試 車3次合計(jì)運(yùn)行不足12個(gè)月而停產(chǎn)至今。特雷爾冶煉廠1989年建成，投產(chǎn)后出現(xiàn)了一系 列的工藝和設(shè)備問題，噴槍壽命僅2 4天，內(nèi)襯腐蝕嚴(yán)重，投產(chǎn)3個(gè)月就被迫停產(chǎn)，后改造 為基夫賽特法。卡爾多煉鉛法是瑞典波利頓公司開發(fā)一項(xiàng)鉛冶煉技術(shù)。1979年用來處理含鉛煙塵 的首臺(tái)有色金屬卡爾多熔煉爐在瑞典的隆斯卡爾冶煉廠誕生。1992年伊朗曾姜鉛鋅總公司 用卡爾多爐處理氧化鉛精礦生產(chǎn)鉛，年生產(chǎn)能力為4. 1萬噸。到目前為止，世界上已有12 臺(tái)卡爾多爐投產(chǎn)?？柖酄t有多種類型，但基本結(jié)構(gòu)類似，其爐子本體與煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 的形狀相似，由圓桶形的下部爐缸和喇叭形的爐口兩部分組成，內(nèi)襯為鉻鎂磚。爐子本體在 電機(jī)、減速傳動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，可沿爐缸軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在正常作業(yè)的傾角部位，設(shè)有煙罩和 煙道，將爐氣引入收塵系統(tǒng)，輸送燃油和氧氣的燃燒噴槍以及輸送精礦的加料噴槍通過煙 罩從爐口插入爐內(nèi)。卡爾多爐是一臺(tái)傾斜氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，加料、氧化、還原、放渣/放鉛四個(gè) 冶煉步驟在一臺(tái)爐內(nèi)完成，周期性作業(yè)。還原期爐煙氣SO2很少，不得不在氧化期吸收、壓縮 冷凝一部分SO2為液體，在還原期再氣化后補(bǔ)充到煙氣中以維持煙氣制酸系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行， 操作麻煩。氧氣頂吹浸沒熔煉法是上世紀(jì)70年代澳大利亞開發(fā)成功的銅冶煉技術(shù)，后移植 于鉛的冶煉。該熔煉技術(shù)是在一個(gè)圓桶形的爐內(nèi)，通過爐子頂端斜煙道的開孔，插入一支由 空氣冷卻的鋼制噴槍。噴槍位于內(nèi)襯耐火材料的爐膛中央，頭部埋于熔體中，燃料和空氣通 過噴槍直接噴射到高溫熔融渣層中，產(chǎn)生燃燒反應(yīng)并造成熔體的劇烈攪動(dòng)，進(jìn)行物料的氧 化脫硫，產(chǎn)出部分粗鉛和富鉛渣。這樣，在一個(gè)小空間內(nèi)加入的爐料被迅速加熱熔化并完成 化學(xué)反應(yīng)。調(diào)整噴槍的插入深度可以控制熔體攪拌強(qiáng)度，操作靈活，爐子能在較長時(shí)間內(nèi)保 持熱穩(wěn)定。熔煉產(chǎn)出的富鉛渣經(jīng)鑄渣機(jī)澆注成渣塊，再送入鼓風(fēng)爐還原熔煉，生產(chǎn)粗鉛和爐 渣。頂吹熔池熔煉爐對(duì)入爐物料要求不高，不論是粒狀物料還是粉狀精礦、煙塵返料等，只 要水分小于10%，均可直接入爐。若為粉狀物料，經(jīng)配料、制粒后入爐有利于降低煙塵率。 該法由于主體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輔助、附屬設(shè)備不復(fù)雜，與基夫賽特法、QSL法相比，基建投資 較低。用氧化爐熔煉取代了傳統(tǒng)煉鉛工藝的燒結(jié)，氧化爐煙氣量小、煙氣SO2濃度高，解決 了燒結(jié)過程低濃度SO2的污染問題，90%以上的硫得到回收利用，對(duì)環(huán)境污染小，且勞動(dòng)工 業(yè)衛(wèi)生條件比傳統(tǒng)法有很大改善。但由于氧化段只有約40%的鉛以粗鉛形式產(chǎn)出，富鉛渣 不能直接還原而必須澆注成渣塊，高溫富鉛渣的大量顯熱無法利用，而在鼓風(fēng)爐還原熔煉 又需要配入大量的焦炭，因此其能耗很高。氧氣頂吹浸沒熔煉法基本上屬于熔池熔煉法，熔 池氣、固、液攪動(dòng)激烈，對(duì)爐體沖刷嚴(yán)重，爐壽較短。另外，艾薩爐噴槍造價(jià)很高。水口山煉鉛法又稱氧氣底吹熔煉法，是我國上世紀(jì)80年代在借鑒QSL法的基礎(chǔ) 上開發(fā)出來的。使用的反應(yīng)器保留了 QSL法的氧化段，而取消了還原段，氧氣由熔池底部 吹入，產(chǎn)出富鉛渣和部分粗鉛，富鉛渣同樣需要經(jīng)鑄渣機(jī)澆注成渣塊，再送入鼓風(fēng)爐還原熔 煉，產(chǎn)出粗鉛和爐渣。但和氧氣頂吹浸沒熔煉法不同，氧氣底吹熔煉法的爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建 設(shè)投資較小。和燒結(jié)-鼓風(fēng)爐還原熔煉工藝相比，氧氣底吹熔煉雖然較好地解決了氧化段 煙氣SO2的污染問題，但由于氧氣底吹熔煉技術(shù)本身的缺陷，大部分鉛只能以鉛的氧化物形 態(tài)和石英、石灰石等熔劑一起造渣，鉛一次還原率不到40%。由于高鉛液態(tài)渣直接還原技術(shù) 目前尚不成熟，從而不得不把約1200°C的高溫熔融渣冷卻成熔渣塊后，再送鼓風(fēng)爐內(nèi)用焦
4炭加熱至約1250°C進(jìn)行高溫還原熔煉，熱能利用極不合理。同時(shí)，氧氣底吹熔煉只適用于含 鉛大于50%的高鉛精礦的處理，而對(duì)于含鉛40%左右或以下的低品位鉛精礦，由于不能自 熱熔煉和無法在氧氣底吹爐直接生產(chǎn)出粗鉛，導(dǎo)致爐襯腐蝕嚴(yán)重，使?fàn)t體使用壽命大為縮 短。另外，和QSL相類似，氧氣底吹熔煉的煙塵率同樣較高，通常為25%。上述工藝方法都有不足之處，存在不同的環(huán)境、能耗和安全等問題，且生產(chǎn)成本 高，操作麻煩、操作技術(shù)要求精度較高，原料適應(yīng)性不廣；當(dāng)今對(duì)企業(yè)節(jié)能減排的要求日趨 嚴(yán)格，特別是由于火法煉鉛在勞動(dòng)衛(wèi)生方面的特殊性，尤其資源的緊缺，都有待鉛冶煉工藝 與裝置的創(chuàng)新，處理含鋅、銅等多種金屬復(fù)雜鉛物料的熔煉方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效提高物料 適應(yīng)性，簡(jiǎn)化冶煉工藝，有價(jià)金屬回收率高，充分利用冶化反應(yīng)熱，減少煙氣量，降低煙氣含 塵率，提高煙氣SO2濃度高，有效實(shí)現(xiàn)短流程、連續(xù)化、節(jié)能、環(huán)保、生產(chǎn)安全、工藝穩(wěn)定的含 鉛物料的熔煉裝置。本實(shí)用新型的目的是通過以技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種含鉛物料的熔煉裝置，其特征在于熔煉裝置的結(jié)構(gòu)包括一閃速爐和一還原貧 化電爐，在閃速爐和還原貧化電爐之間設(shè)有與閃速爐排渣口和還原貧化電爐爐體側(cè)壁上部 貫穿相通的爐渣溜槽。本實(shí)用新型的一種含鉛物料的熔煉裝置，閃速爐的爐渣由放渣口排出，直接排入 還原貧化電爐進(jìn)行還原貧化處理。本實(shí)用新型的一種含鉛物料的熔煉裝置，具有流程短、連續(xù)化；節(jié)能；產(chǎn)能大；資 源高效利用；環(huán)境保護(hù)；安全與勞動(dòng)衛(wèi)生好；也沒有泡沫渣爆炸危險(xiǎn)，生產(chǎn)安全。熔煉強(qiáng)高， 具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)的鉛冶煉工藝，實(shí)現(xiàn)了一步煉鉛，對(duì)物料適應(yīng)性更強(qiáng)。不僅適用于成分復(fù)雜鉛 礦的處理，還可以處理濕法煉鋅渣、濕法煉銅渣和鉛貴金屬系統(tǒng)渣，作到鉛、鋅、銅互補(bǔ)，對(duì) 鉛、鋅、銅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢(shì)。鉛及伴生有價(jià)金屬銅鋅和貴金屬的回收率更高。配套電收塵 小環(huán)保、資源利用效率高。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種含鉛物料的熔煉裝置，其特征在于熔煉裝置的結(jié)構(gòu)包括一閃速爐16和一還 原貧化電爐11，在閃速爐和還原貧化電爐之間設(shè)有與閃速爐排渣口 14和還原貧化電爐爐 體側(cè)壁上部貫穿相通的爐渣溜槽13。操作時(shí)，經(jīng)配料、干燥破磨后的粉狀含鉛物料與含氧氣體積量60% 100%的富 氧氣體及粒度< 5mm的碳還原劑一起由閃速爐16的中央噴嘴1噴入一個(gè)溫度1000 1600°C的高溫圓形反應(yīng)塔3，在反應(yīng)塔空間呈懸浮狀態(tài)，按每噸鉛礦物料通入氧氣量為 100 250Nm3，控制氧氣與鉛物料比例，保持脫硫率92% 97%，完成復(fù)雜鉛物料的氧化 反應(yīng)及還原反應(yīng)，同時(shí)氧化鉛與硫化鉛發(fā)生交互反應(yīng)，生成熔體飄落在圓形反應(yīng)塔3下方設(shè)有約1000 1500°C的過熱碳還原層的矩形沉淀池4中，經(jīng)過熱碳還原層深度還原后， 60 % 90 %的PbO與熾熱碳還原層產(chǎn)生的CO及C發(fā)生反應(yīng)被還原成金屬粗鉛，其它成分進(jìn) 入熔煉爐渣中，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，粗鉛從沉淀池底部的放鉛口 6虹吸排出， 爐渣從排渣口 14排出，處理過程中連續(xù)產(chǎn)出粗鉛和爐渣；鉛冰銅在爐渣層和粗鉛層之間富 集到一定量后從冰銅口 5間斷排出；反應(yīng)塔3煙氣進(jìn)入沉淀池，煙氣經(jīng)20 50m高的直形 上升煙道15，排入余熱鍋爐，最后經(jīng)送回收硫的裝置；由反應(yīng)塔頂部加料裝置2加入粒度較優(yōu)為5 50mm的碳還原劑或/和物料，碳還 原劑可以是焦碳、半焦、煤、木炭，在通過高溫圓形反應(yīng)塔3內(nèi)有5 40%的碳還原劑燃燒放 熱，生成發(fā)紅的過熱碳還原劑飄落在反應(yīng)塔3下方的沉淀池中，在爐渣層上形成30 300mm 的約1000 1500°C過熱碳還原層；閃速爐爐渣從排渣口 14排出后，熱渣經(jīng)渣流槽13直接流入還原貧化電爐11的熔 池中，并通過還原貧化電爐11爐頂加料裝置12加入粒度為5 IOOmm的碳還原劑或/和 物料，同時(shí)在還原貧化電爐11熔池內(nèi)通入壓縮空氣攪動(dòng)熔體，使閃速爐爐渣中大部分鉛、 鋅在電爐內(nèi)貧化還原，產(chǎn)出粗鉛、鉛冰銅和鋅蒸氣，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，還原貧 化電爐的粗鉛從放鉛口 7虹吸放出，鉛冰銅由冰銅口 8排出，貧化后電爐渣由排渣口 9排 出；還原產(chǎn)生的鋅蒸氣和電爐煙氣一起經(jīng)電爐煙道10排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含 有價(jià)金屬的煙塵后外排。
權(quán)利要求一種含鉛物料的熔煉裝置，其特征在于熔煉裝置的結(jié)構(gòu)包括一閃速爐和一還原貧化電爐，在閃速爐和還原貧化電爐之間設(shè)有與閃速爐排渣口和還原貧化電爐爐體側(cè)壁上部貫穿相通的爐渣溜槽。
專利摘要一種含鉛物料的熔煉裝置，涉及一種采用熔煉方法處理復(fù)雜鉛物料的工藝裝置。其特征在于熔煉裝置的結(jié)構(gòu)包括一閃速爐和一還原貧化電爐，在閃速爐和還原貧化電爐之間設(shè)有與閃速爐排渣口和還原貧化電爐爐體側(cè)壁上部貫穿相通的爐渣溜槽。本實(shí)用新型的裝置，可實(shí)現(xiàn)流程短、連續(xù)化；節(jié)能；產(chǎn)能大；資源利用率高，環(huán)保；安全與勞動(dòng)衛(wèi)生好；也沒有泡沫渣爆炸危險(xiǎn)，生產(chǎn)安全。熔煉強(qiáng)高的目睥，可實(shí)現(xiàn)一步煉鉛，對(duì)物料適應(yīng)性更強(qiáng)。適用于成分復(fù)雜鉛礦的處理，還可以處理濕法煉鋅渣、濕法煉銅渣和鉛貴金屬系統(tǒng)渣，作到鉛、鋅、銅互補(bǔ)，對(duì)鉛、鋅、銅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢(shì)。鉛及伴生有價(jià)金屬銅鋅和貴金屬的回收率更高。
文檔編號(hào)C22B13/02GK201648490SQ20102011949
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者宋元張, 尹飛, 岳青山, 王成彥, 鄭曉斌, 郜偉, 陳治華 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院;靈寶市華寶產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司