CN101200777A - 硫化铅精矿连续冶炼的方法及设备 - Google Patents

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硫化铅精矿连续冶炼的方法及设备。本发明涉及硫化铅精矿的火法冶炼的工艺及实现工艺采用的设备。本装置中，在炉体熔池的液态炉渣层中以上空间设有隔墙，将其分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，每个区域顶有各自的烟气出口并分别装有喷枪，冶炼物料入口设在氧化区顶部，在炉体底部的粗铅层处设置有虹吸放出口，炉渣放出口设置在烟化区液态炉渣层处。冶炼物料从氧化区顶部连续加入炉内，液态金属铅通过虹吸放出口连续地放出炉外，氧化区得到的SO2用来制备硫酸，烟化区得到的高锌等有价金属烟尘被再利用。本发明的工艺路线短，炉渣热量得到充分利用，节能效果明显，冶金炉设备投资少，作业成本低，SO2浓度波动小，还原剂价廉且资源广。

Description

硫化铅精矿连续冶炼的方法及设备
技术领域
本发明涉及有色金属冶金工艺技术，具体涉及硫化铅精矿的火法冶炼及实现工艺采用的专门设备。
背景技术
铅冶炼方法可概括为传统炼铅法和直接炼铅法两大类。传统炼铅法即烧结机——鼓风炉熔炼法；直接炼铅法即取消硫化铅精矿烧结过程，生精矿直接入炉熔炼的方法。多年来传统法是铅的主要生产方法，但随着人类对环保、节能认识和要求的不断提高，传统炼铅法的缺点日显突出，世界上很多铅冶炼厂逐步采用直接炼铅法替代传统炼铅法。直接炼铅法可归纳为一段炉法和两段炉法两种。一段炉法，如吉夫赛特法、澳斯麦特法、QSL法、卡尔多法、瓦纽柯夫法等，是在一台炉中完成粗铅冶炼的氧化熔炼和还原熔炼两个过程。两段炉法，如艾萨法、水口山法等，是在两台炉中完成粗铅生产氧化熔炼和还原熔炼两个过程。
目前，中国大多数铅冶炼生产企业仍然采用传统的烧结机——鼓风炉熔炼法生产粗铅，其中部分企业正着手采用先进技术进行改造；有少量生产企业采用了艾萨法、水口山法和QSL法生产粗铅。
传统炼铅法存在人们较难继续接受的缺点：烧结机、鼓风炉产生的烟气量大，而烟气SO2浓度又较低，难以经济地治理，以致对环境会造成严重污染；烧结过程中大量氧化反应热未得到充分利用，而烧结块冷却后在鼓风炉熔炼又要大量消耗昂贵的冶金焦，能耗高；工艺流程长、设备多；物料周转多；烧结块返回破碎、混合料烧结、鼓风炉熔炼这些作业会产生含铅粉尘、含铅蒸汽和SO2的烟气，造成低空污染严重，操作环境差，劳动和工业卫生条件差，对职工身体健康有较大危害。目前，我国已经禁止使用烧结机作为新建工厂硫化铅精矿的处理设备，对原有传统炼铅法也要求必须限期进行技术改造。
水口山(SKS)法、艾萨法炼铅属于典型的两段炼铅法，其粗铅冶炼工艺采用艾萨炉(或SKS炉)——鼓风炉——烟化炉联合工艺完成。两段炼铅法作为硫化铅精矿的氧化熔炼炉，在熔炼段，能产生入炉总铅量的30～70％的粗铅，烟气量较小，SO2浓度高，烟气易于治理，90％以上的硫得到回收利用，对环境污染及劳动工业卫生条件比传统法有较大改善。但是，熔炼炉产生的炉渣(富铅渣)定期放出，需冷却、破碎到一定粒度后，再在鼓风炉还原熔炼，配加昂贵的冶金焦，存在反应热利用不充分，能耗仍然较高的问题；由于鼓风炉熔炼段产生的烟气含SO2较低，还原段的烟气SO2无法用于生产硫酸，必须进行治理后才能排放；鼓风炉产出的炉渣送到烟化炉烟化，进一步回收锌等有价金属。烟化炉烟气也含有低浓度SO2，必须进行治理后才能排放。
澳斯麦特法、卡尔多炉法、QSL法、瓦纽柯夫法炼铅属在同一冶金炉内完成氧化熔炼和还原熔炼两个过程。但是这些冶金炉产出的炉渣需要送到烟化炉烟化，进一步回收锌等有价金属，炉渣需要冷却后再用另外的炉子加热熔化并烟化才能产出含锌烟尘，炉渣潜能得不到充分利用，且氧化段和还原段烟气SO2浓度波动很大，制酸***难以稳定运行。烟化炉烟气含有低浓度且不稳定的SO2，必须进行治理后才能排放。也就是说，整个冶金过程至少需要在两座冶金炉内完成。而且，低浓度SO2往往都得不到充分利用，还必须花费较多资金进行治理后尾气才能排放。
吉夫赛特法基本实现了硫化铅精矿在同一炉内完成三个冶炼过程，但是这一方法物料制备复杂，需要磨细和干燥；还原需要昂贵的冶金焦；需要用功率很高的电炉作为还原和烟化的供热，能耗高；设备复杂，投资高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硫化铅精矿连续冶炼的方法及相应的专用设备，其工艺路线短，炉渣热量得到充分利用，节能效果明显，冶金炉设备投资少，作业成本低，SO2浓度波动小，还原剂价廉且资源广。
解决本发明的技术问题所采用的专用设备的方案是：在炉体熔池的液态炉渣层中以上空间设有隔墙，将其分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，每个区域顶有各自的烟气出口并分别装有喷枪，冶炼物料入口设在氧化区顶部，在炉体底部的粗铅层处设置有虹吸放出口，炉渣放出口设置在烟化区液态炉渣层处。在炉体的底部烟化区处设有斜坡，将粗铅层集中在氧化区和还原区范围，虹吸放出口设在粗铅层底部，炉渣放出口设在液态炉渣层上部，隔墙下缘设置在液态炉渣层的下部。
本发明的工艺技术方案是：将一座冶金炉的液态炉渣层中以上空间分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，冶炼物料从氧化区顶加入，同时通过喷枪将氧气和压缩空气喷入氧化区液态炉渣层中，进行硫化矿的氧化熔炼，含SO2的烟气从氧化区的烟气出口排出、处理；从氧化区与还原区的隔墙下部流到还原区的液态炉渣，与加入该区的还原剂混合，同时将燃料煤粉和压缩空气通过喷枪喷入还原区液态炉渣层中，还原产生的烟气通过还原区烟气出口排出、处理，氧化熔炼和还原熔炼产生的液态金属铅通过虹吸放出口连续地放出炉外；从还原区与烟化区的隔墙下部流到烟化区的液态炉渣由喷枪喷入还原及燃料煤粉和压缩空气，使其中的锌等有价金属挥发进入烟气，进行价金属回收和尾气处理，贫炉渣从炉渣放出口连续放出炉外。还原剂采用无烟煤，还原段和烟化段通过喷枪补充喷入的部分燃料为无烟煤粉煤；氧化区烟气出口得到的SO2利用来制备硫酸。
本实用新型的有益效果是：
(1)只需要用一座冶金炉就可以完成硫化铅精矿的氧化熔炼、还原熔炼和炉渣烟化三个冶金过程，一步冶炼出高质量的粗铅以及较纯的含锌等有价金属烟尘。
(2)炉渣热量得到充分利用，节能效果明显，冶金炉设备投资少，作业成本低。
(3)由于液态炉渣层之上每个区域是完全分开的，用此种工艺方法SO2浓度波动小，浓度稳定在8～15％之间，制酸***可连续、稳定运行，SO2的利用率大于95％，而还原区和烟化区得到的烟气含SO2浓度很低，只需简单治理后，即可排放，环保条件好，最终尾气实现达标排放。
(4)用此种工艺方法，原料制备简单，还原剂只需要普通无烟煤，还原段和烟化段需要补充的部分燃料也普通无烟煤粉煤，价值低，易获得。
附图说明
图1是本发明的专用冶炼炉的结构示意图。
图中各标号依次表示：氧化区烟气出口1、喷枪2、冶炼物料入口3、冶炼物料4、氧化区5、液态炉渣层6、粗铅层7、隔墙8、还原区9、虹吸放出口10、隔墙11、炉体外炉墙12、炉渣放出口13、烟化区14、烟化区烟气出口15、喷枪16、还原区烟气出口17、喷枪18、还原剂19、还原剂加入口20。
具体实施方式
实施例
参见图1，在本硫化铅精矿连续冶炼炉的熔池的液态炉渣层6中以上熔炼空间设有隔墙8和11，将液态炉渣层6的部分及上部空间分隔为互不连通的氧化区5、还原区9和烟化区14三个区域，每个区域的顶部都有各自的烟气出口，即氧化区烟气出口1、烟化区烟气出口15还原区烟气出口17，并各装有喷枪2、16和18，冶炼物料入口3设在氧化区5顶部，在炉体底部的粗铅层7处设置有虹吸放出口10，而炉渣放出口13设置在烟化区14的液态炉渣层6处。本发明炉体的底部烟化区14处设有斜坡，使熔炼时形成的粗铅层7集中在氧化区5和还原区9范围，虹吸放出口10设在粗铅层7的底部，便于连续排出；炉渣放出口13设在烟化区14的液态炉渣层6上部，将完全处理过的炉渣排出炉外；隔墙8和11下缘设置在液态炉渣层6的下部，使硫化铅精矿连续处理更完全。
在进行连续冶炼时，硫化铅精矿等冶炼物料4从冶炼物料入口3加入到氧化区5所在的液态炉渣层6中；氧气和压缩空气从氧化熔炼喷枪2喷入氧化区5熔炼渣池渣层中，实现硫化矿的氧化熔炼；含SO2的烟气从氧化区烟气出口1排出，经余热锅炉和收尘处理后送去制酸。经氧化熔炼脱硫后的液态炉渣，从氧化熔炼区与还原熔炼区的隔墙8下部流到还原区9，与从还原剂加入口20加入的还原剂19混合；燃料煤粉和压缩空气通过还原熔炼喷枪18加入到还原熔炼区熔池渣层中，在此将炉渣中的氧化铅还原成金属铅(粗铅)；还原产生的烟气通过还原区9炉膛空间，经还原区烟气出口17排出炉外，进行收尘和尾气处理；氧化熔炼和还原熔炼产生的液态粗铅层7通过粗铅虹吸放出口10连续地放出炉外。经还原熔炼后的液态炉渣层6，从还原熔炼区与烟化挥发区之间的隔墙11下部流到烟化区14；还原及燃料煤粉和压缩空气通过烟化挥发喷枪16加入到烟化挥发区熔池渣层中，在此将炉渣中的锌等有价金属挥发进入烟气；挥发产生的烟气通过烟化挥发区炉膛空间，经烟化区烟气出口15排出炉外，进行锌等有价金属回收和尾气处理；烟化挥发后的贫炉渣从炉渣放出口13连续地溢流放出炉外。

Claims (4)

1.一种硫化铅精矿连续冶炼的设备，其特征是：在炉体熔池的液态炉渣层中以上空间设有隔墙，将其分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，每个区域顶有各自的烟气出口并分别装有喷枪，冶炼物料入口设在氧化区顶部，在炉体底部的粗铅层处设置有虹吸放出口，炉渣放出口设置在烟化区液态炉渣层处。
2.按权利要求1所述的硫化铅精矿连续冶炼的设备，其特征是：炉体的底部烟化区处设有斜坡，将粗铅层集中在氧化区和还原区范围，虹吸放出口设在粗铅层底部，炉渣放出口设在液态炉渣层上部，隔墙下缘设置在液态炉渣层的下部。
3.一种硫化铅精矿连续冶炼的方法，其特征是：将一座冶金炉的液态炉渣层中以上空间分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，冶炼物料从氧化区顶加入，同时通过喷枪将氧气和压缩空气喷入氧化区液态炉渣层中，进行硫化矿的氧化熔炼，含SO2的烟气从氧化区的烟气出口排出、处理；从氧化区与还原区的隔墙下部流到还原区的液态炉渣，与加入该区的还原剂混合，同时将燃料煤粉和压缩空气通过喷枪喷入还原区液态炉渣层中，还原产生的烟气通过还原区烟气出口排出、处理，氧化熔炼和还原熔炼产生的液态金属铅通过虹吸放出口连续地放出炉外；从还原区与烟化区的隔墙下部流到烟化区的液态炉渣由喷枪喷入还原及燃料煤粉和压缩空气，使其中的锌等有价金属挥发进入烟气，进行有价金属回收和尾气处理，贫炉渣从炉渣放出口连续放出炉外。
4.根据权利要求3所述的硫化铅精矿连续冶炼的方法，其特征是：还原剂采用无烟煤，还原段和烟化段通过喷枪补充喷入的部分燃料为无烟煤粉煤；氧化区烟气出口得到的SO2利用来制备硫酸。
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