富铅渣_鼓风炉还原炼铅研究
富铅渣—鼓风炉还原炼铅研究
杨 钢,王吉坤
(云南冶金集团总公司科技部,云南 昆明 650051)
2003年中国的铅产量约为150万t,占世界总
产量的20%,居世界第一位,同时也是世界上最大的铅出口国。
长期以来,我国各铅厂均采用传统的烧结—鼓风炉熔炼工艺从硫化铅精矿中生产粗铅。该工艺虽然具有生产力大、渣含铅低、铅直收率高、烟尘率低等优点,但由于在硫化铅精矿的烧结过程中产生大量的低浓度SO 2烟气(SO 2含量仅为018%～2%),无法直接用于制酸,仅采用简单的SO 2吸收
方法进行处理后排放于大气中。这不仅严重污染环境,同时也造成硫资源的浪费,故该炼铅工艺早被国家列为限期淘汰的生产工艺。因此,采用新型、节能、环保的炼铅工艺对我国炼铅企业进行技术改造成为当务之急。
自二十世纪80年代开始,国外相继出现了一些新的炼铅方法,其共同点是:取消了铅精矿烧结脱硫的环节,将脱硫和熔炼在同一个过程内完成,因此称为直接炼铅法。目前已有四种直接炼铅技术实现了工业化生产,它们是:QSL 法,基夫赛特法,TBRC (卡尔多)法和奥斯麦特(或ISA 艾萨)法。这些方法由于省去了烧结工序和充分利用了原料的氧化热,加之烟气中SO 2浓度高、烟气可直接用于制酸,故投资省、能耗低、环保效果好,与传统炼铅法相比具有极大优越性。
作为中国主要的有色金属采矿与冶金企业之一的云南冶金集团总公司经过对国内外各种炼铅方法论证研究后,决定采用国外先进的顶吹沉没氧化熔炼技术(艾萨炉),与本公司自主开发的富铅渣鼓风炉还原技术进行有机整合。
顶吹沉没氧化熔炼技术,是在澳大利亚联邦科学工业研究组织(CSIRO )研究开发的悉罗(SIRO )喷枪的基础上,由澳大利亚芒持艾萨矿业公司(MIM )与该组织(CSIRO
)共同研究开发的,并于70年代初在芒特艾萨矿业公司进行中间试验
获得成功。
通过20年来的不断改进和发展而成为能处理铜、铅、锌、锡等多种物料的方法。该法的炉体为固定式圆筒型,悉罗喷枪从炉顶插入,并没入炉渣。炉料由炉顶加入,炼出的金属和炉渣从炉子的下部放出。
该技术在对硫化铅进行氧化熔炼时,是将铅精
矿(Pb 品位约47%)和熔剂加入熔炼炉中熔炼,熔炼温度为1050℃,产出部分粗铅及富铅渣(含Pb50%)。
富铅渣经鼓风炉还原生产粗铅,既充分利用了艾萨炉熔炼氧化脱硫、烟气可满足制酸要求的特点,又发挥了鼓风炉还原熔炼处理量大、投资低、工艺简单、操作维护方便的优点。既解决了由于烧结焙烧过程严重污染环境和高能耗的问题,又避免了铅精矿“顶吹沉没熔炼”还原段存在的不足。
云南冶金集团总公司从澳大利亚芒特艾莎公司引进的艾萨炉熔炼技术是具有世界水平的新工艺,具有能耗低,满足环保要求及提高生产效率等优点。由一个艾莎熔炼炉及一个鼓风炉组成的铅生产工艺将为一个粗铅冶炼的新技术。
但是,这一新工艺的鼓风炉熔炼物料特性与原来的常规烧结块鼓风炉熔炼物料发生了很大变化。铅烧结块为自熔疏松多孔的块状物,孔隙率一般为50%～60%,堆比重118～212,块度一般为50～150mm 。烧结块中以硅酸铅和游离氧化铅形态存
在的铅约占总铅量的40%～60%,故在鼓风炉还原熔炼时,游离PbO 在600℃时已大量被还原,各种硅酸铅在700～900℃时开始熔化并还原,其它金属氧化物熔体中的铅化合物在熔化区被上升气流中的CO 及熔剂中的CaO 、FeO 所还原和置换,在焦点区,C 直接参与了从熔体中还原硅酸铅中的铅。由于铅烧结块的表面积大,CO 的气固反应和碳的直接还原反应比较活跃,还原过程进行得很彻底。
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2004年12月第33卷第6期(总第189期) 云南冶金YUNNANMETALLURGY
Dec.2004
Vol.33.No.6
(Sum189)
由于艾莎熔炼炉得到的富铅块渣为一种含铅
高、致密的块状物料,堆比重3105,比表面积小,气(CO )～固(固态富铅渣)还原接触面积小,还原能力弱。和烧结块有很大的差别。
富铅渣用鼓风炉熔炼是独创性工艺,为了保证整个工艺的顺利投产,有必要明了富铅渣鼓风炉还原的机理,并进行富铅渣鼓风炉熔炼工业试验,确定铅熔炼鼓风炉的优化工艺参数和操作条件。
为此,云南冶金集团总公司与澳大利亚昆士兰大学的火法冶金研究中心达成共识,合作研究富铅渣鼓风炉还原的机理。目的是对富铅渣在鼓风炉中的动力学和还原机理进行研究,并将该研究结果,作为云南冶金集团总公司开展富铅渣鼓风炉熔炼工业试验理论参考
。
图1 艾萨(ISA)熔炼反应的熔炼试验装备
Fig.1
云南冶金集团总公司购买国外的富铅渣,进行了前期的物相和化学分析。富铅渣鼓风炉还原的机理研究主要在澳大利亚昆士兰大学火法冶金研究中
心进行,采用合成渣在石墨坩埚中进行试验(见图1),确定富铅渣在铅鼓风炉中的还原率。利用实验
室规模的艾莎熔炼炉在空气环境下制备不同PbO 含量的富铅渣。测定渣的特性,如孔隙率、密度、在空气中的软化温度、微观结构和相组成。通过反应过程中生成气体量的测定,进行富铅渣与石墨之间反应率的试验确定。运用FactSage 计算机程序完成热力学计算,预测相集合,作为渣的成分和温度的函数。
经过近两年时间的试验,获得试验结论如下:
1)富铅渣的孔隙率、实体密度和真实密度随
渣中PbO 含量的减少而变小。
2)空气环境下富铅渣的软化温度范围是900～1000℃,随渣中PbO 含量的增加,初始软化温度稍趋降低。
3)当温度低于900℃时,渣与碳之间仅发生有限的反应。当温度高于900℃时,反应率随温度的增高而有明显的增加。
4)在相同的温度下,含PbO 成分较高的渣,通常其液相比例也较高。
5)富铅渣与石墨之间的反应主要是通过液体形式进行。
与此同时,云南冶金集团总公司于2001年,由德国进口顶吹沉没熔炼炉产出的富铅渣180t,在云南新立有色金属有限公司112m 2鼓风炉上进行探索性工业试验,历时116h,同时用铅烧结块进行对比试验。取得预期结果:炉床能力58179t/m 2d,焦率18177%,渣含铅4125%,铅直收率8213%。
在这次试验的基础上,项目组又对渣型、炉型和鼓风炉参数进行了认真研究。于2002年再次从国外进口3000t 富铅水淬渣,抽调所属云南驰宏锌锗股份有限公司、昆明冶金研究院等单位有丰富鼓风炉熔炼经验的技术人员与云南澜沧铅矿有关人员共同组成试验组,在云南澜沧铅矿3m 2的鼓风炉上进行工业试验。
试验前后进行了3个多月,最后选用含铅43160%的富铅块渣经配料,入炉品位达到31170%的物料在3m 2鼓风炉上连续熔炼96h,作业率100%,取得如下工业试验结果:
炉床能力:61125t/m 2?d;铅直接回收率:89137%;
铅回收率:96170%;粗铅含铅:
92129%;渣含铅:1188%;焦率:13114%;冶金焦耗:439118kg/t;烟尘率:2156%。由此表明,富铅渣制块—鼓风炉熔炼工艺技术上是可行的,经济上是合理的。富铅渣块鼓风炉熔炼完全可以取得与铅烧结块鼓风炉熔炼相媲美的技术经济指标。
富铅渣鼓风炉熔炼为国内领先水平。该工艺的机理及应用试验可为曲靖6万t/a 顶吹沉没氧化熔炼—鼓风炉还原炼铅技术提供设计依据。它的成功运行将为国内外现有传统粗铅冶炼工艺的改造和新建粗铅冶炼厂的工艺流程提供选择,并起到良好的示范和推动作用。
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杨 钢等 富铅渣—鼓风炉还原炼铅研究
直接还原炼铁
直接还原炼铁 在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。 直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。 海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。③海绵铁的活性大、易氧化，长途运输和长期保存困难。目前，只有一些中小型钢铁厂采用此法。 现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法约有二十余种，主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分，有三种类型，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。要求煤气中H、CO含量高,CO、H O含量低；CH在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。用天然气转化制造这样的煤气最方便；也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。用煤炭气化制造还原气，是正在研究的课题。 竖炉法在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法，其改进的生产流程示意见图1[ Midrex法生产流程示意]
高铅渣氧气侧吹炉还原熔炼工艺的简单介绍
高铅渣氧气侧吹炉还原熔炼工艺的简单介绍 高铅渣氧气侧吹炉还原熔炼工艺的简单介绍 底吹炉产生的高铅渣在氧气侧吹炉中进行还原，产出粗铅、含锌炉渣和含烟气。 含铅的返料、熔剂（石灰石）进入侧吹炉车问的配料储仓。 由于侧吹炉还原是间断、周期性作业(通常2小时一周期)，故加料也是周期性的， 配料工班将返料、石灰石、和煤，通过称量按给定的比例送到总皮带运输机。如此配制的炉料送到炉上的加料口，在预定的时间段内将规定数量的上述物料通过加料口连续加到炉渣熔体的表面。通常使用1个加料口加料。 在加入炉料和煤的同时通过下排鼓风风咀向炉渣熔体送入含氧的鼓风（工业氧或工业氧与空气的混合气）。 在炉渣熔体中发生煤的燃烧反应(见反应式1—3) 、燃气的燃烧反应（反应4-5），和氧化铅的还原反应（反应6-8），以及造渣组分间进行造渣反应（反应10--11）。与此同时入炉物料中含有的其它高价态杂质金属（如铁、锌、锑、砷、等）的氧化物也进行不同程度的还原。 C+O2 = CO2 (1) 2C+ O2 = 2CO (2) CO2+ C = 2CO (3) CH4+2O2=CO2+2H2O (4) CH4+1.5O2=CO+2H2O （5） PbO+C=Pb+CO (6) PbO+CO=Pb+CO2 (7) PbO·SiO2+CO= Pb+CO2+SiO 2 (8) 2Fe3O4 +C=6FeO+CO2 (9)
同时还有造渣反应发生 2FeO+SiO2 = 2 FeO·SiO2 (10) CaO+ SiO2 = CaO·SiO2 （11） 煤和煤气或天然气燃烧为侧吹炉进行的还原过程补充了必要的热能。这必要的热能用于将底吹炉的高铅渣从1000℃提高到1200℃，用于补偿侧吹炉发生的各项热损失；煤和煤气或天然气燃烧的另一作用是起还原剂的作用，将铅的氧化物（简单的和与SiO2化合态的PbO）还原成金属铅，这是本工序的目的。另一重要还原反应是磁铁矿的还原（反应9），我们知道底吹炉产出的高铅渣中Fe3O4含量达整个渣量的10%，或更多。Fe3O4熔点高粘度大，是产生“泡渣”喷炉事故的元凶！它可能造成高铅渣还原熔炼开始时出现炉口喷渣现象。 在被鼓风激烈搅拌的炉渣熔体中（风口以上的区域，又称鼓泡区）新生成铅的液滴，相互碰撞而迅速长大，并沉降于炉缸中，形成铅层。贵金属、铜锍也被捕集于此铅中。粗铅通过虹吸从炉中流出。 关于熔池中氧化铅还原的机理，研究证明：还原发生在那些粘有碳粒的CO气泡上。即按反应7，CO还原出铅同时产生CO2，CO2随即按反应3与C反应再生出CO。 采用混合还原剂是熔池还原熔炼的发展方向。比 化合态的PbO·SiO2比PbO还原难些，加入石灰石的目的，是用强碱性CaO从硅酸铅中置换出相对弱碱性的PbO，以利于铅还原。 严格地说天然气不是还原剂，天然气燃烧的产物才是还原剂。 在炉子低于风咀水平面的区域熔体处于相对平静状态，金属铅滴迅速与炉渣按密度分离。要求还原终了的炉渣含Pb≤3%；渣型：CaO/SiO=0.6-0.8。 离熔体的炉气中含CO浓度高近50%，经再燃烧风咀鼓风燃烧后CO浓度降至10—15%，燃烧产生的热通过加热鼓泡飞溅起的液滴、将热返回熔池。第四层水套上的风咀属三次燃烧，在此将烟气中的CO燃尽，以保后接设备的安全。 设计的离炉烟气中SO2浓度超过排放标准。经余热锅炉冷却、收尘后经脱硫处理排放。 节能、环保是本工艺较之传统工艺最突出的优点。
有色金属铅冶炼方法
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术 二○○六年八月二日
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法 传统的烧结-鼓风炉炼铅法面临环保要求日趋严格的挑战。中国有色工程设计研究总院联合多家冶炼厂，就氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺进行联合攻关。在经过工业试验和工业验证试验后，对两座炼铅厂（河南豫光金铅集团和池州有色金属公司）采用该工艺进行了设计，设计范围包括精矿储存、配料、混合制粒、氧气站、底吹熔炼、酸厂、鼓风炉还原熔炼等，且现已建成投产。烧结-鼓风炉炼铅法采用底吹氧化熔炼处理铅精矿, 富铅渣用鼓风炉还原熔炼, 已实现工业化生产。实践证明，该工艺技术先进，环保效果明显。 一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒
形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分 别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上 部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块后, 送往鼓风炉工段还原熔炼, 产出二次粗铅。出炉SO 2 烟气采用余热锅炉 或汽化冷却器回收余热, 经电收尘器收尘, 送硫酸车间处理。熔炼炉采用微负压操作, 整个烟气排放系统处于密封状态, 从而有效防止了烟气外逸。同时, 由于混合物料是以润湿、粒状形式输送入炉的, 加上在出铅、出渣口采取有效的集烟通风措施, 从而避免了铅烟尘的飞扬。经实地检测, 熔炼车间岗位含铅尘低于0. 1m g/Nm 3, 完全达到了国家劳动卫生标准。由于在熔炼炉内只进行氧化作业, 不进行还原作业, 工艺过程控制大为简单。 氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关, 品位越高, 一次粗铅产出 率越高。为适应下一步鼓风炉还原要求, 铅氧化渣含铅应控制在40% 左右, 略低于烧结块含铅率, 相应地,一次粗铅产出率一般为35%～ 40% , 粗铅含S< 0. 2%。 和烧结块相比, 铅氧化渣孔隙率较低, 同时, 由于是熟料, 其熔化速度 较烧结块要快些, 从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是, 经过半工业试验证明, 采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的, 鼓风炉渣含Pb 可控制在
转底炉直接还原炼铁工艺的发展
转底炉直接还原炼铁工艺的发展 2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条 一、前言 为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。与此同 时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。 直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。 二、FASTMET工艺 早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。1964~1966年进行了2t/h规模试验。1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。神户制钢与三井公司合资对在美国建设年产DRI50~100万吨项目进行报价，1998年9月神户钢铁公司报价年产DRI50万吨的转底炉装置，每套售价1亿美元。 世界上首次利用FASTMET工艺以含铁废料为原料的商业化直接还原铁厂，于2000年二季度在日本新日本制铁株式会社广火田厂投产，年产能力19万吨，其中14万吨将直接装入广火田厂的氧气转炉。神户制钢株式会社新加古川厂是第二个用该工业建设的直接还原铁厂。2002年5月，日本神户制钢株式会社和尼日利亚签订基本协议，日方将帮助AJAOKUTA 钢公司建设一座年产50万吨的FASTMET直接还原铁工厂。 2.1 工艺流程 FASTMET法的工艺流程见图1。铁精矿(或含铁废料)、煤粉和粘结剂经混合搅拌器后进入造球机造球，生球可装入干燥器，也可直接装入转底炉。在转底炉中，球团矿均匀地铺在炉底上，料层为1~3层球的高度。随着炉底的旋转，球团矿被加热到1250℃~1350℃。同时，约90%~95%的氧化铁被球团内部的固体碳还原成DRI。球团矿在炉底停留时间一般为8~30分钟，它取决于原料的特性、球团矿层数及其他因素。从转底炉出来的煤气经过焚化炉和热交换器将转底炉烧嘴助燃空气预热，并将高温废气用来干燥球团，生产用水循环使用，生产中产生的粉末回收利用。 2.2 工艺特点
铅冶炼工艺流程
铅冶炼工艺流程选择 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法在工艺上都是将冶炼的氧化和还原过程分开，在不同的反应器上完成，即在熔炼炉内主要完成氧化反应以脱除硫，同时产出一部分粗铅和高铅渣。高铅渣均是通过铸渣机铸成块状再送入鼓风炉进行还原熔炼，产出的粗铅送往精炼车间电解，产出的炉渣流至电热前床贮存保温，前床的熔渣流入渣包或通过溜槽进入烟化炉提锌。随着我国对节能减排和清洁生产政策的不断贯彻落实，上述工艺的弊端也显现出来，鼓风炉还原高铅渣块，液态高铅渣的潜热得不到利用，还要消耗大量的焦炭，随着焦炭价格的提升，炼铅成本居高不下。电热前床消耗大量的电能和石墨材料，也增加了冶炼成本，同时需要占用大量的土地和投资。 为了适应环保、低炭、节能降耗的需求，新的技术不断出现，目前在河南省济源豫光金铅，金利公司、万洋集团各自采用的液态高铅渣直接还原的三种炉型代表了我国铅冶炼发展的最高水平。 一、豫光金铅底吹还原工艺： 取消鼓风炉，不用冶金焦，实现液态渣直接还原，与原有富氧底吹炉氧化段一起，形成完整的液态渣直接还原工业化生产系统。具体技术方案为：铅精矿、石灰石、石英砂等进行配料混合后，送入氧气底吹炉熔炼，产出粗铅、液态渣和含尘烟气。液态高铅渣直接进入卧式还原炉内，底部喷枪送入天然气和氧气，上部设加料口，加煤粒和石子，采用间断进放渣作业方式。天然气和煤粒部分氧化燃烧放热，维持还原反应所需温度，气体搅拌传质下，实现高铅渣的还原。工艺流程如图1。
图1 豫光炼铅法的工艺流程图 生产实践效果 8万t/a熔池熔炼直接炼铅环保治理工程主要包括以豫光炼铅法为主的粗铅熔炼系统、大极板电解精炼系统和余热蒸汽回收利用系统等。项目09年2月正式开工，09年8月进行设备安装，2010年元月开始空车调试，3月28日熔炼系统氧化炉点火烘炉。目前氧化炉、还原炉、烟化炉、硫酸及制氧系统均正常生产，经几个月的生产检验，各项环保指标优于国标，技经指标达设计水平。 豫光炼铅新技术的主要特点 （1）流程短：工艺省去了铸渣工序，淘汰了鼓风炉，减少了二次污染和烟尘率（国际同类技术的烟尘率一般在15%左右，而豫光炼铅法的烟尘率仅为7～8%）。 （2）自动化水平高：工艺可在氧化、还原等关键工序中设置3000多个数据控制点，实现全系统的DCS集中自动控制，用工大幅减少，系统生产更安全稳定性。 （3）低能耗：该工艺不仅利用了渣和铅的潜热，熔池熔炼时传热传质效率高，能耗大大降低。粗铅能耗比氧气底吹-鼓风炉炼铅低25%左右，比传统工艺低约50%。 （4）低排放：采用天然气、煤粒替代焦炭，达到清洁生产的目标，SO2排放浓度和远低于国家标准，仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅中鼓风炉排放量的10%，同时CO2排放量仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅工艺的22%。 （5）清洁化生产：密闭性好的熔炼设备缩短了工艺流程，减少了无组织排放量，实现了铅清洁化生产。终渣含铅指标比国际同类工艺低2%左右，资源利用率提高。
液态高铅渣直接还原新工艺的研发及工业化生产
液态高铅渣直接还原新工艺的研发及工业化生产 陈会成 （河南豫光金铅股份有限公司，河南济源454650） 摘要: 简述了国内外铅冶炼的生产技术现状及其存在的不足，并介绍了铅冶炼新技术的研发状况。重点介绍了豫光炼铅法的研发历程、工艺装备特点及工艺的优越性，豫光炼铅法对提升我国铅冶炼水平、实现绿色冶炼的深远意义。 关键词:豫光炼铅法；绿色冶炼；液态高铅渣；直接还原 1、国内铅生产技术现状 我国是世界第一铅生产和消费大国，据统计2009年全国粗铅产量达314万吨，消费量为287万吨，我国也是铅矿资源贫乏的国家，2009年原生铅选铅量仅120万吨，远不能满足我国铅冶炼的生产需要，大部分铅原料需要进口。我国现行铅冶炼工艺主要有：烧结----鼓风炉还原工艺，氧气底吹氧化----鼓风炉还原工艺（SKS炼铅法），云南曲靖的YMG炼铅法，QSL炼铅法，闪速熔炼炼铅法等，但应用最广的先进工艺是氧气底吹氧化----鼓风炉还原工艺，但它的生产过程能源消耗还大有潜力可挖。资源的短缺、产能的过剩，以及环保要求的日益提高，越来越要求更好的绿色冶炼工艺出现并应用。 2、国外铅生产技术现状 国外铅冶炼也采用传统的烧结－鼓风炉还原熔炼工艺，并在上世纪占主导生产工艺。由于存在能耗高、环保效果差等原因，已不再新建。直到上世纪80年代，先进的闪速熔炼和熔池熔炼技术在工业化生产中逐步应用，铅冶炼技术有了较大进步。主要代表技术有基夫赛特直接炼铅法、QSL炼铅法、富氧顶吹浸没熔炼法、卡尔多炼铅法等。 2．1 基夫赛特直接炼铅法 基夫赛特直接炼铅法属于一种闪速熔炼工艺，其核心装备是基夫赛特炉，它主要由氧化反应塔、贫化段和电炉区组成。炉料和焦粒通过反应塔顶的喷嘴和加料口加入，硫化物在下落过程中快速氧化放热、熔化、造渣。焦粒漂浮在熔池表面形成炽热的焦炭层，在熔
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法 一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原 料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和 铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风 炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道 水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅 渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热 锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分 别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上 部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块
流态化还原炼铁技术
流态化还原炼铁技术 流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得 固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。 高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。 新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。目前国内对于流态化还原炼铁 过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。 发展流态化技术须重视基础研究 流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。 我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。1973年~1982年,为 了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并
氧气侧吹还原炉及高铅渣熔融还原过程研究
氧气侧吹还原炉及高铅渣熔融还原过程研究 济源市万洋冶炼（集团）有限公司 张立 蔺公敏 宾万达 李元香 李小兵 摘要：本文详细介绍了氧气侧吹炉的炉型结构，高铅渣熔融还原过程及特性，通过生产实践数据表明，采用氧气侧吹炉处理高铅渣，节能效果明显，生产清洁环保，运行稳定，占地很小。 关键词：氧气侧吹炉；高铅渣；还原过程 1 前言 瓦纽科夫技术是前苏联研发并推广应用的熔池熔炼技术，最初被用在处理铜镍精矿。2001年由河南新乡中联总公司率先引进建造了1.5m2试验炉处理铅精矿，通过多次优化摸索，试验改进，逐渐掌握了瓦纽科夫炉及其工艺过程，并形成了具有自主知识产权的氧气侧吹炉—“中联炉”，于2003年7月获得国家专利（ZL03246213.1）。该炉既可作为氧化熔炼炉又可用作还原熔炼炉；既可以加熔融高铅渣又可以加固体高铅渣；既可以进行连续还原作业又可以进行间断、周期性还原作业；进行还原熔炼时既可以单用煤作还原剂和燃料，又可使用煤和燃气（煤气或天然气）混合作还原剂和燃料。 目前铅冶炼领域应用较广的氧气底吹（SKS）熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA 或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法都存在着工艺缺陷，熔融高铅渣铸块冷却经鼓风炉还原，潜热未得到利用，鼓风炉与烟化炉之间需设电热前床，能耗较大。2009年万洋公司、中联公司及豫北金铅公司合作开发8.4m2工业生产炉，用于液态高铅渣的直接还原，很好的解决了以上工艺的弊端，该炉一次性试车成功，2011年3月10日开炉以来，生产稳定，技术经济指标均取得了理想的效果。 2 氧气侧吹还原炉 氧气侧吹还原炉主要结构部件如图1所示： 1）安置在炉基1上的炉缸2（在炉缸底部的侧面，开有虹吸放铅口21，在炉缸的一侧端墙上按位置高底的不同开有正常放渣口17-1，底渣、冰铜放出口17-2,底铅安全放出口17-3）； 2）由铜质水套4、5、6围成横截面为矩形的炉身下中部（在一层铜水套4上安装有一次风口3，在三层铜水套上安装有二次风口13，三层铜水套分别固定在各自的钢框上，用高强罗栓连接，并用支撑杆18固定在炉支撑架12上）； 3）由炉支撑架12支撑的炉上部内衬有耐火材料15的钢质箱式四层钢制水套10，其上右侧为内衬有耐火材料的钢质炉顶水套8，其上左侧为烟道接口水套9，用于连接余热锅炉；
冲天炉熔炼工艺基础
冲天炉熔炼工艺基础 1、冲天炉熔炼基本原理 （1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带： A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽. 二氧化碳浓度达到最大值的区域。 B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO] 浓度基本不变的区域.从风口 引入的风容易趋向炉壁. 形成炉壁效应. 形成一个下凹的氧化带和还原带. 对熔化造成不利影响。 ①不易形成一个集中的高温区. 不利于铁水过热； ②加速了炉壁的侵蚀； ③铁料熔化不均匀. 铁液不易稳定下降, 影响化学成分。 解决方法： ①采用较大焦炭块度. 使风均匀送入； ②采用插入式风嘴； ③采用曲线炉膛； ④采用中央送风系统； ⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗. 送风量要与焦炭损耗相适应。根据炉气、炉料、铁水浓度和温度.炉身分为 4 个区域：（1）预热区：从加料口下沿. 炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区. 下面的炉气温度 可达1200℃—1300℃ . 预热带的上部炉气温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度 不高.炉气黑度和辐射空间较小.炉气在料层内流速较大.炉料与炉气之间的热交换以对流为主. 炉料在预热区内停留时间较长. 一般为30 分钟左右. 预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。 （2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区. 在实际熔炼过程中. 底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度. 熔化区内的热交换方式仍以对流为主. 在实际熔炼过程中. 熔化区不是一个平面区带. 而是一个中心下凹的曲面. 从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直.熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定. 也受 焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响. 这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化.造成熔化区高度波动（影响出铁温度）. 当焦铁比一定. 熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高.从而扩大了过热区. 提高了铁水温度.但是批料层不宜过薄. 否则易混料使加料操作不便。 （3）过热区：从铁液熔化以后. 铁水下滴过程中.与高温炉气和炽热的焦炭相接触.温度进一 步提高. 此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭 与铁水接触传导传热为主. 焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧.经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30 秒.而在这一区间内铁水却要提
熔融还原炼铁技术综述
目录 1.概述 (1) 2.国际熔融还原技术发展 (3) 2.1.工业化的COREX工艺 (5) 2.2.进入示范性工厂试验的Hismelt技术 (7) 2.3.FINEX技术 (8) 2.4.第三代炼铁法--ITmk3 (9) 3.国内熔融还原（非高炉炼铁）技术发展现状 (11) 3.1.概述 (11) 3.2.2T/h的半工业联动热态试验装置-COSRI (11) 3.3.宝钢Corex 3000 (14) 3.4.20万吨纯氧非高炉炼铁工业试验装置 (14) 3.5.8m3一步法熔融还原试验装置 (18) 3.6.基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺 (20) 3.6.1.万吨级两级循环流化床示范装置-营口中板厂 (21) 3.6.2.宝钢万吨级两级冷态循环流化床装置建设 (24) 3.7.直接还原在国内的发展 (24) 3.8.几种非高炉炼铁的综合分析 (26) 4.炼铁技术的发展方向 (28) 4.1.欧盟——ULCOS超低CO2排放钢铁技术研究 (28) 4.2.日本——COURSE50技术研究 (30) 4.3.中国——新一代可循环钢铁流程工艺技术技 (30) 5.具有自主知识产权的熔融还原炼铁技术发展建议 (31) 5.1.建立长期开发组织机构与募集资金 (31) 5.2.加强合作、充分利用现有成果深入研究 (31) 5.3.新一代具有自主知识产权的熔融还原流程建议 (32)
熔融还原炼铁技术综述 全强 1.概述 改革开放30年来，中国钢铁冶炼技术取得了巨大的进步。在炼铁领域，技术进步的主要表现是装备的大型化、操作的自动化信息化、生产的高效与清洁化，高风温技术、富氧技术、喷煤技术、煤气干式除尘技术、煤气余压发电、煤气燃气技术、高炉长寿技术、与高炉废弃物的综合利用等方面的应用取得明显的进步。 据2010年的统计，国内炼铁产量已超过5.9亿吨，约占世界产量的40%。其中大于1000m3以上高炉的产量约为60%，也就是说，按照国家产业政策的要求，有40%的产能需要进行技术改造。 近几年，以沙钢5800m3高炉、曹妃甸5500m3为代表的特大高炉的建设提高了我国炼铁的技术装备水平，但是我国的炼铁业发展还很不平衡，整体产业技术仍然很落后，中国的炼铁只是产量大国，但决不是技术大国，与发达国家还存在较大差距。 中国的钢铁工业发展的道路是一条引进、模仿、消化、吸收的发展道路，我国目前高炉技术装备的平均水平与国外先进高炉相比还有一定差距，节能减排压力巨大；对炼铁前沿技术的投入和核心装备的自主创新能力不足，技术发展尚处于追随阶段，直到我们成为世界第一产钢大国，仍然没有自己的技术优势。 目前我国虽然掌握了各种级别高炉设计、制造及操作技术，但对大型高炉关键设备还需要引进。在炼铁领域，我国的创新多是局部的二次创新或是应用创新，原始创新很少。 特别是在非高炉炼铁方面，我们还没有属于自己的成熟技术。宝钢集团引进了两套Corex C3000 技术，并成功投产。可是这次引进到目前还没有起到促进国内熔融还原发展的作用，且引来了很多人的疑问，认为熔融还原不适合中国，原因是对该技术的掌握和物流体系等造成成本高于高炉成本。 我国优质焦煤资源短缺、环境污染等问题将会成为我国高炉炼铁工艺发展的主要瓶颈。环境效益、经济效益和社会效益是韩国钢铁工业持续发展必须满足的三大效益。可持续发展意味着企业在经济上的收益、环境上的健全以及社会上的责任，这三项都是重要的。国内钢铁企业污染严重，若钢铁企业如不改变这种现状．就不可能可持续发展。 作为一个钢铁大国，我国应该在熔融还原工艺方面有长远的发展规划和相应的投入，但实际情况并不是这样，目前国内只有宝钢有实际性的动作。 我国的钢铁总量、资源特点和环境压力使熔融还原工艺有着非常广阔的应用前景。由于国家产业政策明确鼓励熔融还原项目，十一五期间国内很多企业规划中的炼铁项目都搭上了熔融还原，但是由于熔融技术在国内发展还不成熟，所以，国内很多企业还处在观望阶段，甚至很多企业冒着违法、违规的风险，将批准的熔融项目改成了高炉项目。 国内由于产业政策缺乏与之配套措施与法律法规，因此，企业追求的是利润第一，而对环保、对资源短缺以及节能减排的目标仍然没有提到日程上来。 目前我国大中钢铁企业中，只有少数几家有技术研发能力。据统计，我国用于研发的投入不足销售收入的0.5%，而韩国为1.75%，日本为1.25-2%。在这样少的投入情况
有色金属铅冶炼方法.
氧气底吹熔炼一鼓风炉还原 炼铅新技术
二OO六年八月二日
氧气底吹熔炼一鼓风炉还原炼铅法 传统的烧结-鼓风炉炼铅法面临环保要求日趋严格的挑战。中国有色工程设计研究总院联合多家冶炼厂，就氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺进行联合攻关。在经过工业试验和工业验证试验后，对两座炼铅厂（河南豫光金铅集团和池州有色金属公司）采用该工艺进行了设计，设计范围包括精矿储存、配料、混合制粒、氧气站、底吹熔炼、酸厂、鼓风炉还原熔炼等，且现已建成投产。烧结-鼓风炉炼铅法采用底吹氧化熔炼处理铅精矿，富铅渣用鼓风炉还原熔炼，已实现工业化生产。实践证明，该工艺技术先进，环保效果明显。 一、氧气底吹熔炼一鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼一鼓风炉还原炼铅法工艺流程为：熔剂、铅精矿或二次铅原料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼，产出烟气、一次粗铅和铅氧化渣，烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风炉进行还原熔炼，产出炉渣、烟气和粗铅，烟气经收尘后放空，铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉，多元套管结构氧枪（多通道水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪），特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机），带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等，新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱） 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒形，在炉顶部设有2?3个加料口，底侧部设有3?6个氧气喷入口，炉子两端分别设一个虹吸放铅口
和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后，由炉子上方的气封加料口加入炉内，工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后，首先和铅液接触反应生成氧化铅（PbO ）,其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下，和位于熔池上部的硫化铅（PbS）进行反应熔炼，产出一次粗铅并放出SO2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后，粗铅虹吸或直接放出，铅氧化渣则由铸锭机铸块后，送往鼓风炉工段还原熔炼，产出二次粗铅。出炉SO2烟气采用余热锅炉或汽化冷却器回收余热，经电收尘器收尘，送硫酸车间处理。熔炼炉采用微负压操作，整个烟气排放系统处于密封状态，从而有效防止了烟气外逸。同时，由于混合物料是以润湿、粒状形式输送入炉的，加上在出铅、出渣口采取有效的集烟通风措施，从而避免了铅烟尘的飞扬。经实地检测，熔炼车间岗位含铅尘低于0. 1m g/Nm 3,完全达到了国家劳动卫生标准。由于在熔炼炉内只进行氧化作业，不进行还原作业，工艺过程控制大为简单。 氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关，品位越高，一次粗铅产出率越高。 为适应下一步鼓风炉还原要求，铅氧化渣含铅应控制在40%左右，略低于烧结块含铅率，相应地,一次粗铅产出率一般为35%?40% ,粗铅含S< 0. 2% 和烧结块相比，铅氧化渣孔隙率较低，同时，由于是熟料，其熔化速度较烧结块要快些，从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是，经过半工业试验证明，采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的，鼓风炉渣含Pb可控制在4%以内。通过炉型改进，渣型调整、适当控制单位时间物料处理量等措施，渣含Pb可望进一步降低。另外，尽管现有指标较传统工艺渣含Pb1. 5%^ 2%的指标稍高，但由于新工艺中鼓风炉渣量仅为传统工艺的50%- 60% ,因而,鼓风炉工段铅的损失基本不增加。在技改过程中，利用原有的鼓风炉作适当改进即可，这样，可以节省大笔投资。
富铅渣_鼓风炉还原炼铅研究
富铅渣—鼓风炉还原炼铅研究 杨 钢,王吉坤 (云南冶金集团总公司科技部,云南 昆明 650051) 2003年中国的铅产量约为150万t,占世界总 产量的20%,居世界第一位,同时也是世界上最大的铅出口国。 长期以来,我国各铅厂均采用传统的烧结—鼓风炉熔炼工艺从硫化铅精矿中生产粗铅。该工艺虽然具有生产力大、渣含铅低、铅直收率高、烟尘率低等优点,但由于在硫化铅精矿的烧结过程中产生大量的低浓度SO 2烟气(SO 2含量仅为018%～2%),无法直接用于制酸,仅采用简单的SO 2吸收 方法进行处理后排放于大气中。这不仅严重污染环境,同时也造成硫资源的浪费,故该炼铅工艺早被国家列为限期淘汰的生产工艺。因此,采用新型、节能、环保的炼铅工艺对我国炼铅企业进行技术改造成为当务之急。 自二十世纪80年代开始,国外相继出现了一些新的炼铅方法,其共同点是:取消了铅精矿烧结脱硫的环节,将脱硫和熔炼在同一个过程内完成,因此称为直接炼铅法。目前已有四种直接炼铅技术实现了工业化生产,它们是:QSL 法,基夫赛特法,TBRC (卡尔多)法和奥斯麦特(或ISA 艾萨)法。这些方法由于省去了烧结工序和充分利用了原料的氧化热,加之烟气中SO 2浓度高、烟气可直接用于制酸,故投资省、能耗低、环保效果好,与传统炼铅法相比具有极大优越性。 作为中国主要的有色金属采矿与冶金企业之一的云南冶金集团总公司经过对国内外各种炼铅方法论证研究后,决定采用国外先进的顶吹沉没氧化熔炼技术(艾萨炉),与本公司自主开发的富铅渣鼓风炉还原技术进行有机整合。 顶吹沉没氧化熔炼技术,是在澳大利亚联邦科学工业研究组织(CSIRO )研究开发的悉罗(SIRO )喷枪的基础上,由澳大利亚芒持艾萨矿业公司(MIM )与该组织(CSIRO )共同研究开发的,并于70年代初在芒特艾萨矿业公司进行中间试验 获得成功。 通过20年来的不断改进和发展而成为能处理铜、铅、锌、锡等多种物料的方法。该法的炉体为固定式圆筒型,悉罗喷枪从炉顶插入,并没入炉渣。炉料由炉顶加入,炼出的金属和炉渣从炉子的下部放出。 该技术在对硫化铅进行氧化熔炼时,是将铅精 矿(Pb 品位约47%)和熔剂加入熔炼炉中熔炼,熔炼温度为1050℃,产出部分粗铅及富铅渣(含Pb50%)。 富铅渣经鼓风炉还原生产粗铅,既充分利用了艾萨炉熔炼氧化脱硫、烟气可满足制酸要求的特点,又发挥了鼓风炉还原熔炼处理量大、投资低、工艺简单、操作维护方便的优点。既解决了由于烧结焙烧过程严重污染环境和高能耗的问题,又避免了铅精矿“顶吹沉没熔炼”还原段存在的不足。 云南冶金集团总公司从澳大利亚芒特艾莎公司引进的艾萨炉熔炼技术是具有世界水平的新工艺,具有能耗低,满足环保要求及提高生产效率等优点。由一个艾莎熔炼炉及一个鼓风炉组成的铅生产工艺将为一个粗铅冶炼的新技术。 但是,这一新工艺的鼓风炉熔炼物料特性与原来的常规烧结块鼓风炉熔炼物料发生了很大变化。铅烧结块为自熔疏松多孔的块状物,孔隙率一般为50%～60%,堆比重118～212,块度一般为50～150mm 。烧结块中以硅酸铅和游离氧化铅形态存 在的铅约占总铅量的40%～60%,故在鼓风炉还原熔炼时,游离PbO 在600℃时已大量被还原,各种硅酸铅在700～900℃时开始熔化并还原,其它金属氧化物熔体中的铅化合物在熔化区被上升气流中的CO 及熔剂中的CaO 、FeO 所还原和置换,在焦点区,C 直接参与了从熔体中还原硅酸铅中的铅。由于铅烧结块的表面积大,CO 的气固反应和碳的直接还原反应比较活跃,还原过程进行得很彻底。 46 2004年12月第33卷第6期(总第189期) 云南冶金YUNNANMETALLURGY Dec.2004 Vol.33.No.6 (Sum189)
鼓风炉炼锌的冶金计算
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 课程设计报告鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算 学院名称：材料学院 专业班级：冶金1301 学生：丁叶凯 指导教师：云建 2017年1月10日
鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌的冶金计算 摘要：本文通过研究鼓风炉炼锌的工艺流程，以100㎏为基准计算，得出精矿物相组成、溶剂及燃碳量、烧结块物相组成、烧结鼓风量及烟气量，从而得出鼓风炉熔炼物料平衡表，计算出鼓风炉熔炼年产20万吨粗锌所需的物料情况。 关键词：鼓风炉炼锌精矿物相组成烧结块物相组成鼓风炉熔炼物料平衡 引言 鼓风炉炼锌是英国于1950年发展的方法,称为法。此法与罐式蒸馏法间接加热的方式不同，它是将热交换和氧化锌还原过程在同一容器进行。鼓风炉既能处理锌、铅混合硫化矿或锌铅氧化矿，也能处理铅锌烟尘等。硫化锌铅精矿经烧结焙烧成烧结矿,配以焦炭,加入鼓风炉，鼓入预热空气，使炭燃烧，在高温和强还原性气氛中进行还原熔炼。还原所得锌蒸气从炉顶排出，经铅雨冷凝得粗锌，同时从炉底排出还原熔炼所产的粗铅。一般所说的标准炉，炉身断面为17.2㎡,风口区断面为11.2㎡，配有一套5.5㎡铅雨冷凝器。鼓风炉的处理能力以燃烧焦炭量表示,经强化操作,炉的日燃焦炭量已超过200吨。燃烧一吨焦炭可产锌1～1.2吨以上。锌的回收率为90～94％，铅的回收率为93～96％。中国冶炼厂采取鼓风炉法【1】。
目录 第一章鼓风炉炼锌工艺流程 (5) 1.1工艺流程概述 (5) 1.2工艺流程图 (5) 第二章原始资料 (5) 2.1精矿 (6) 2.2焦炭 (6) 2.3石灰石 (6) 第三章精矿物相组成计算 (8) 3.1铅的形态 (8) 3.2锌的形态 (8) 3.3镉的形态 (8) 3.4铜的形态 (8) 3.5砷的形态 (8) 3.6铁的形态 (8) 3.7钙的形态 (9) 3.8镁的形态 (9) 第四章溶剂及燃碳量计算 (10) 4.1溶剂量计算 (10) 4.2炉渣重量 (10) 4.3燃碳量计算 (10) 第五章烧结物料 (13) 5.1石灰石量 (13) 5.2烧结烟尘 (13) 5.3浮渣 (13) 5.4蓝粉 (13) 5.5烧结返粉 (13) 第六章烧结块物料组成 (14) 6.1烧结块物料组成 (14) 6.2硫 (14) 6.3铅 (15) 6.4硅 (15) 6.5锌 (15) 6.6铁 (16)
富铅渣的性质及其还原机理
富铅渣的性质及其还原机理 王吉坤1,赵宝军2,杨钢1,PeterHa yes 2 (11云南冶金集团总公司,云南昆明 650051;21昆士兰大学火法研究中心,澳大利亚布里斯本 4072) 摘要:选用实验室制备的不同PbO 含量的富铅渣,确定富铅渣的孔隙率和密度、软化温度、微观结构和相成分。在竖管炉中用石墨坩埚进行还原试验。研究结果表明,当温度低于900℃时,富铅渣与石墨之间没发生明显的反应。富铅渣与石墨之间的反应主要是通过液体形式进行。并对富铅渣相平衡进行热力学计算。 关键词:富铅渣;PbO;石墨;熔化温度 中图分类号:TF812 文献标识码:A 文章编号:1007-7545 (2004)06-0005-04 PropertiesandReductionMechanismofLead -richSla gs WANGJi-kun 1 ,ZHAOBao- jun 2,YANGGan g 1,HAYESPeter 2 (11YunnanMetallur gicalGrou p,Kunmin g650051,China; 21PyrometallurgyResearchCentre,Universit yofQueensland,Brisbane,Qld4072,Australia ) Abstract:Lead-richsla gscontainin gdifferentlevelofPbOconcentrationshavebeen preparedinlaborator y 1 Porosityanddensit y,softenin gtem perature,microstructureand phasecom positionsofthelead-richsla gshave beendetermined 1Reductionex perimentshavebeenconductedinaverticaltubefurnaceusin g graphitecrucible 1 Theresultsshowthatnosi gnificantreactionoccursbetweenlead-richsla gand graphiteattem peraturesbelow 900℃1Thereactionbetweenlead-richsla gand graphiteismainl ythrou ghli quidformed 1Thermod ynamicof phasee quilibriumofthissla ghasalsobeencalculated 1 Ke ywords:Lead-richsla gs;PbO;Gra phite;Smeltin gtem perature 基金项目:云南省国际合作项目(2003GH04) 作者简介:王吉坤(1943-),男,云南楚雄人,教授级高级工程师,博士生导师 长期以来,我国各冶炼厂均采用烧结焙烧、鼓风炉还原熔炼工艺生产粗铅。该工艺虽然具有技术成熟可靠、铅直收率高等优点,但该熔炼工艺在硫化铅精矿烧结过程中产生大量的低浓度SO 2烟气,不仅造成硫资源的浪费,同时也污染了环境,早被国家列为限期淘汰的生产工艺。因此,采用新型、节能、环保的炼铅工艺对我国炼铅企业进行改造成为当务之急。 云南冶金集团总公司采用国外先进的顶吹沉没氧化熔炼技术,与富铅渣鼓风炉还原技术进行有机整合。既解决了由于烧结焙烧过程严重污染环境和 高能耗的问题,又避免了铅精矿“顶吹沉没熔炼”还原段存在的不足。 顶吹沉没熔炼得到的富铅渣作为一种含铅高、致密的块状物料,和烧结块有很大的差别。为有助于确定铅熔炼鼓风炉的优化工艺,有必要明了富铅渣鼓风炉还原的机理。为此,云南冶金集团总公司和澳大利亚昆士兰大学合作进行试验研究。 1 试验 111 渣样的选择和制备 选用工业化生产的富铅渣样品,成分(%):Pb