有色金属铅冶炼方法
火法冶炼的原理和工艺
目录
• 火法冶炼的原理 • 火法冶炼的工艺流程 • 火法冶炼的设备 • 火法冶炼的环境影响与控制 • 火法冶炼的未来发展
01
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火法冶炼的原理
火法冶炼的定义
01
火法冶炼是指通过高温熔炼、还 原、氧化等物理和化学反应，将 矿石中的有价元素提炼出来，并 获得金属或其化合物的过程。
冷却水管理
对冷却水进行循环利用，减少用水量和废水排放量。
雨水排放管理
建立初期雨水收集系统，防止受污染的雨水直接排入水体。
固体废弃物处理
废弃物分类
对固体废弃物进行分类、收集和处理，以利于资源化利用和减少 对环境的危害。
废弃物填埋
对无法回收利用的废弃物进行安全填埋，并采取防渗漏措施。
废弃物资源化
通过回收、加工和处理，将有价值的废弃物转化为再生资源，如 废钢铁、废渣等。
熔炼辅助设备
熔炼过程中需要使用到一些辅助设备，如供料设备、燃料供 应设备、排烟设备、出渣设备等，这些设备能够确保熔炼过 程的顺利进行。
精炼设备
精炼炉
精炼炉是用于对熔融金属进行精炼的设备，通过去除杂质、调整成分等手段， 使金属达到要求的纯度和质量。常见的精炼炉有平炉、转炉、电炉等。
精炼辅助设备
精炼过程中同样需要使用到一些辅助设备，如合金添加设备、扒渣设备、浇注 设备等，这些设备能够提高精炼效率和产品质量。
，得到金属单质的过程。
精炼
通过加入适当的添加剂，去除 杂质，提高金属纯度的过程。
火法冶炼的应用范围
有色金属冶炼
通过火法冶炼提取铜、 镍、铅、锌等有色金属
。
钢铁冶炼
通过火法冶炼提取铁、 锰等黑色金属。
湿法冶炼
湿法冶炼成为有色金属冶炼的最广泛的冶炼方法，铅锌矿，金矿，，铜矿，钴矿，一般都采用湿法冶炼，在加压浸出后是沉降分离工艺，聚丙烯酰胺絮凝剂可以加速细小颗粒的沉降，从而大大提高生产效率。
由于湿法冶炼用强酸或者强碱通常PH呈酸性或者碱性，而且温度较高，对絮凝剂的破坏很大。
希涛公司经过不断的研究研制出专门用在湿法冶炼上的聚丙烯酰胺絮凝剂。
具有耐高温，耐酸，耐碱的特点，同时具有很好的溶解性，不会对后期的其他工艺造成不利影响。
火法冶炼与湿法冶炼的比较分析
其他领域
湿法冶炼还可应用于稀土 元素、稀有金属等领域。
Part
03
火法与湿法冶炼的比较
工艺流程比较
火法冶炼
火法冶炼是一种高温熔炼过程，通过加热将矿石和还原剂熔 化，形成金属和炉渣。该过程包括预处理、熔炼、精炼等步 骤，最终得到金属或金属化合物。
湿法冶炼
湿法冶炼是一种化学浸出过程，通过酸、碱或盐类溶液将矿 石中的有价金属浸出，然后通过萃取、沉淀等方法从浸出液 中提取金属。该过程包括破碎、磨细、浸出、提取等步骤。
历史与发展
历史
湿法冶炼起源于古代，随着化学和冶炼技术的发展，逐渐形成了现代的湿法冶 炼技术。
发展
近年来，湿法冶炼技术不断发展，出现了许多新的工艺和设备，提高了金属的 提取率和生产效率。
应用领域
有色金属
湿法冶炼广泛应用于铜、 铅、锌、镍等有色金属的 提取。
贵金属
金、银等贵金属的提取也 常采用湿法冶炼技术。
历史与发展
历史
火法冶炼起源于古代，随着技术的发展和进步，不断有新的工艺和设备涌现，提高了金 属的提取率和生产效率。
发展
现代火法冶炼技术正朝着高效、节能、环保的方向发展，如采用先进的熔炼技术和炉子 结构，提高能源利用效率和金属回收率。
应用领域
钢铁工业
火法冶炼是钢铁工业中铁矿石炼铁的 主要方法之一，通过高炉、转炉等设 备将铁矿石中的铁元素还原成生铁或 钢水。
缺点分析
成本高
湿法冶炼所需的化学品和能源消 耗较大，导致生产成本较高。
废弃物处理难度大
湿法冶炼产生的废水和固废需要 经过处理才能排放或利用，处理 难度较大。
工艺流程长
湿法冶炼工艺流程相对较长，需 要经过多道工序，增加了设备投 资和生产难度。
铅的提炼
铅的提炼铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。
其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球。
注意，平日使用的铅笔是不含铅的，其主要成分为石墨（碳的一种形式）和粘土。
铅笔之所以叫铅笔，是因为十六世纪英格兰的人们发现了一种黑色的矿物--石墨。
由于石墨能像铅一样在纸上留下痕迹，这痕迹比铅的痕迹要黑得多，因此，人们称石墨为“黑铅”。
“铅笔”和铅没有关系。
铅也是目前所发现原子序数最高的稳定元素（2003年发现铋有极其微弱的放射性）。
炼铅原料主要为硫化铅精矿和少量块矿。
铅的冶炼方法有很多种，详细方法如下。
第一种：火法炼铅目前世界上炼铅以火法炼铅为主，火法炼铅一般包括原料准备（配料、制粒、烧结焙烧）、还原熔炼制取粗铅和粗铅精炼三大工序。
烟气制酸、烟尘综合回收以及从阳极泥回收金银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。
铅精烧结焙烧有两个目的：一是将原料中的硫氧化除去，并以SO2形式送去制硫酸；二是使部分伴生金属氧化并与SiO2等脉石成分生成MeO.SiO2低熔点液相，使细粉状铅精矿粘结成多孔硬块，以利还原熔炼。
(1)备料进入烧结工序的物料包括铅精矿、石英熔剂、烧结返料，三者的配比为30:10：60。
铅精矿一般含有（％）：Pb 50-60、Zn 4-6、Cu 0.2、S15-25、Fe 14、SiO21-2。
此外，还伴生有Ag、Bi、Cd、In等有价金属。
配好的物料，经过混合和制粒，用布料机均匀地平铺在烧结机上进行烧结焙烧。
(2)烧结现代烧结作业均采用带式烧结机，面积为60-70m3。
工作时，铺满炉料的烧结机在传动机械带动下向前移动，经过点火装置处炉料被火焰点燃，并在强制通过料层吸入（或鼓出）的大量窑中氧的作用下，料层温度迅速上升到1073-1173K，炉料中发生了一系列的烧结反应。
炉料中主要铅矿物PbS与O2反应生成PbO和SO2：3PbS＋5O2====2PbO＋PbSO4＋2SO23PbSO4＋PbS====4PbO＋4SO2还有少量金属铅生成：PbS＋PbSO4====2Pb＋2SO2在炉料中含量较高的黄铁矿(FeS2）发生分解并进一步氧化成FeO, Fe2O3和SO2，进而与SiO2, PbO化合，生成为硅酸盐（2FeO.SiO2、xPbO.SiO2）和亚铁酸盐（xPbO.yFe2O3）。
有色金属冶炼部分：粗铅精炼
第六章 粗铅精炼1、粗铅精炼方法有 法和 法两种。
目前世界上采用 的厂家较多，我国多采用 。
答案：火法 电解 火法 电解精炼2、火法精炼：火法精炼是利用杂质金属与主金属（铅）在高温熔体中物理性质或化学性质方面的差异，形成与熔融主金属不同的新相（如精炼渣），并将杂质富集其中，从而达到精炼的目的。
3、熔析除铜：根据铜在粗铅中的溶解度随温度下降而减小的原理，当含铜高的铅液冷却时，铜以固溶体的状态析出，由于其密度较铅液小，便以浮渣形式浮在铅液表面而被除去。
4、加硫除铜：根据铜对硫的亲和力比铅大，所以可向铅液中加入硫化剂，硫首先与铅作用生成硫化铅：Pb S PbS +=,由于铜对硫的亲和力大于铅对硫的亲和力，所以硫化铅中的铅很快被铜置换，生成硫化亚铜：22PbS Cu Pb Cu S +=+。
生成的2Cu S 在作业温度下不溶于铅，且密度较小，呈固溶体浮在铅液表面形成硫化渣而被除去。
5、加锌除银、加钙镁除铋的原理：在含杂质金属的粗铅中添加第三种甚至更多种金属，它们与杂质金属形成金属间化合物（合金）的亲和力大于铅，这些化合物密度比铅小，且不溶于铅，呈固溶体浮在铅液表面而被除去。
6、粗铅火法精炼初步除铜用 法，深度除铜用 法。
答案：熔析除铜 加硫除铜7、粗铅火法精炼除杂的顺序为先除 ，其方法有和 ，再除砷锑锡，方法有 和 ；接着除银，主要方法有 ，然后除锌，现普遍采用 ；最后除铋，除铋后进行最终精炼，得到精铅。
答案：铜 熔析除铜 加硫除铜 炼化精炼 碱性精炼 加锌 真空蒸馏法8、碱性精炼：所谓碱性精炼是加碱于熔融粗金属中，使氧化后的杂质与碱给合成盐而除去的火法精炼方法。
9、请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂质元素在电解过程中的行为？答案：根据金属的标准电位可把铅中的杂质金属分为三类：1）电位比铅负的金属Zn 、Fe 、Cd 、Co 和Ni 等；2）电位比铅正的Sb 、Bi 、As 、Cu 、Ag 、Au 等；3）电位与铅很相近的Sn ；第一类杂质金属由于它们具有比铅高的析出电位，且浓度极小，因此在阴极不致放电析出。
重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷
重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷一、引言有色金属冶炼在现代工业中扮演着至关重要的角色。
铅、锌、铋等重有色金属不仅在冶金工业中有着广泛的应用，而且在环保、电子、建筑等领域也具有重要地位。
本文将围绕重有色金属冶炼设计手册，以铅、锌、铋为主要讨论对象，深入探讨其相关的原理、技术和应用。
二、重有色金属冶炼设计手册的概述1. 重有色金属冶炼的基本原理重有色金属冶炼是指对含有铅、锌、铋等元素的矿石或废料进行冶炼、提取纯金属的工艺过程。
其主要原理包括矿石的选矿、熔炼、精炼等环节，每一环节都涉及到复杂的化学和物理变化。
重有色金属冶炼设计手册对这些基本原理进行了详细的描述和分析，提供了科学、系统的理论基础。
2. 重有色金属冶炼设计手册的应用重有色金属冶炼设计手册的应用范围非常广泛，不论是冶金企业的生产制造，还是科研院校的教学研究，都离不开设计手册的指导。
设计手册中包含了大量的实用技术和案例分析，对于提高冶金工程师和技术人员的实践能力具有重要意义。
三、铅锌铋卷的特性和冶炼工艺1. 铅锌铋卷的特性铅、锌、铋是常见的重有色金属，它们具有高密度、良好的延展性和导电性等特点，因此在电子、建筑等行业有着广泛的应用。
设计手册中会详细介绍铅锌铋卷的成分、性能和用途，为工程师提供了技术参数的参考依据。
2. 铅锌铋卷的冶炼工艺铅锌铋卷的冶炼工艺是重有色金属冶炼设计手册的重要内容之一。
从矿石的选矿到熔炼精炼过程，设计手册会对每一个环节进行详细的分析和说明，提供了工艺流程、设备选型、操作规范等方面的指导。
四、对重有色金属冶炼设计手册的个人理解和观点重有色金属冶炼设计手册是冶金工程师和研究人员的重要工具书，具有非常高的实用价值。
通过学习设计手册，可以系统地了解重有色金属冶炼的原理和技术，提高工程师的工作水平和技术能力。
设计手册也对未来的冶金技术发展起到了指导作用，促进了行业的不断创新和进步。
五、总结本文围绕重有色金属冶炼设计手册，以铅、锌、铋为主要讨论对象，介绍了其基本概念、应用范围、铅锌铋卷的特性和冶炼工艺，并共享了对于设计手册的个人观点和理解。
重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷
《重有色金属冶炼设计手册铅锌铋卷》一、引言在当今工业社会中，重有色金属冶炼是一个重要的产业领域。
其中，铅、锌和铋是三种重要的有色金属，在冶炼过程中具有不可替代的作用。
本文将以重有色金属冶炼设计手册中的铅锌铋卷为主题，探讨这三种金属的冶炼工艺、设备、技术和工程设计。
二、铅锌铋的概述铅、锌和铋是属于重有色金属的一类，它们在工业生产和日常生活中具有重要的用途。
铅是一种重要的金属材料，广泛应用于电池、建筑材料、化工产品等领域。
锌是一种重要的合金元素，具有良好的耐腐蚀性能和导电性能，被广泛用于镀锌钢材、铜合金、合金材料等领域。
铋是一种重要的稀有金属，具有较高的导电性能和耐腐蚀性能，在电子、光伏等领域有着重要的应用价值。
三、铅锌铋冶炼的工艺流程1. 铅的冶炼工艺铅的主要冶炼工艺包括冶炼熔炼、回收冶炼和湿法冶炼。
针对不同的矿石和原料，需要采用不同的冶炼工艺流程，包括熔炼、浮选、氧化焙烧、还原冶炼等环节。
熔炼是指将矿石或废料在高温下加热，使其熔化成为铅液态金属。
回收冶炼是指在废旧电池、冶炼废料等原料中回收铅金属。
湿法冶炼是指利用湿法方法从矿石中提取铅金属。
2. 锌的冶炼工艺锌的主要冶炼工艺包括热法冶炼和湿法冶炼两种。
热法冶炼是指将锌矿石在高温下还原成为锌金属的冶炼方法，包括焙烧、矿浆浸出、电解和蒸馏等环节。
湿法冶炼是指利用湿法方法从矿石中提取锌金属，包括浸出、萃取、蒸馏和电积等环节。
3. 铋的冶炼工艺铋的主要冶炼工艺包括氧化焙烧、浸出、还原冶炼等环节。
氧化焙烧是指将铋矿石在高温下氧化成为铋酸盐，然后通过浸出、还原等环节提取出铋金属。
四、铅锌铋冶炼设备和技术1. 设备铅锌铋冶炼设备主要包括熔炼炉、熔炼炉、电解槽、浮选机、萃取塔、蒸馏设备等。
这些设备在冶炼过程中起着重要的作用，其中熔炼炉是将矿石冶炼成为金属的重要设备之一，电解槽则是将熔炼后的金属电解成为高纯度的金属材料的重要设备之一。
2. 技术铅锌铋冶炼技术方面，需要具备熔炼、浮选、湿法冶炼、热法冶炼、氧化焙烧、浸出萃取等方面的专业知识。
有色金属冶炼工艺流程
有色金属冶炼工艺流程有色金属冶炼工艺流程有色金属是指除铁、钢之外的金属，主要包括铜、铅、锌、镍、锡等。
这些金属在工业生产中广泛应用，因此有色金属冶炼工艺也非常重要。
下面将介绍有色金属冶炼的一般流程。
一、原料准备1.选择合适的矿石：不同的有色金属需要不同种类的矿石作为原料。
例如，铜可以用黄铜矿或者赤铁矿作为原料，而锌则需要用闪锌矿或者氧化锌作为原料。
2.粉碎：将选好的原料经过粉碎机械设备进行粉碎处理，使其达到所需颗粒度。
3.混合：将不同种类的原料按比例混合均匀。
二、选别与浮选1.选别：利用物理方法分离出杂质和无用物质，例如通过筛分和重力分选等方法。
2.浮选：利用化学方法分离出目标物质。
将混合好的原料放入浮选机中，在加入化学试剂后进行搅拌和气泡吹入，使目标物质浮到水面上，然后进行收集。
三、熔炼1.烧结：将选别和浮选后的原料经过烧结机器进行加热处理，使其在高温下形成块状物。
2.冶炼：将烧结后的原料放入冶炼炉中进行加热处理。
不同种类的有色金属需要不同种类的冶炼方法。
例如，铜可以采用火法冶炼或者电解法冶炼，而锌则需要采用电解法冶炼。
四、精制1.脱硫：在冶金过程中会产生大量的硫化物，需要通过脱硫设备将其去除。
2.脱氧：将金属中的氧化物去除，以提高纯度。
3.铸造：将精制后的有色金属倒入模具中进行铸造成型。
五、检验与包装1.检验：对精制后的有色金属进行质量检验，以确保其符合标准要求。
2.包装：对合格的有色金属进行包装，并标注相关信息和警示语言等。
常见的包装方式有袋装、桶装和散装等。
以上就是有色金属冶炼的一般流程。
在实际应用中，不同种类的有色金属冶炼工艺也会有所不同，但总体上大致相似。
粗铅初步火法精炼
一、概述
—铅冶金—
视处理方法和原料的不同，生产的粗铅都含有一定量的杂质，一
般杂质含量为2% ～ 4%，少数也有低于2%或高于5%的，粗铅成分下表。
3
—铅冶金—
粗铅中含的杂质有Cu、Fe、Ni、Co、Zn、As、Sb、Sn、Au、Ag、 S、Se、Te、Bi等。杂质含量主要取决于铅精矿的成分，冶炼方法也影响杂 质含量。
—铅冶金—
二、铅电解精炼时杂质的行为
在粗铅阳极中，通常含有金、银、铜、锑、 砷、锡、铋等杂质，杂质在阳极中除以单质存 在外，还以固溶体、金属间化合物、氧化物、 硫化物等形态存在。阳极中的杂质在电解过程 中的行为是很复杂的，按其标准电位可将阳极 中的杂质分为三类：
10
—铅冶金— 根据金属的标准电位可把铅中的杂质金属分为三类：
Pbs(FeS)+2Cu=Cu2S+Pb(Fe) 因此，上部铅液的温度要求较高又要有足够的硫化剂，使上浮的铜 不断被硫化，从而又促使底部的铜上浮。随着这两个过程的进行，底 部铅中的铜就越来越少。除硫化剂外，配料时还配入铁屑、苏打。铁 屑与硫化铅发生沉淀反应而降低冰铜中的含铅量，苏打在过程中进行 如下反应： 4PbS+4Na2CO3=4Pb+3Na2S+Na2SO4+4CO2 从而降低了冰铜的熔点及含铅量。其余部分则形成砷酸盐，锑酸盐 及锡酸盐进入炉渣。 粗铅脱铜程度取决于熔池底层的温度，铅在熔池的停留时间和粗铅 中的砷锑含量等因素。产出的冰铜和炉渣从熔池上部放出，脱铜后的 铅液从底部虹吸放出。
a、熔析作业温度通常在340℃以上，铜在铅液中 的溶解度大于0.06%；
b、含铜熔析渣的上浮取决于铅液的粘度，铅液 温度降低则粘度增大，铜渣细粒不易上浮。
重有色金属冶金概述
重有色金属冶金概述白凤斌二O一三年十月重有色金属冶金概述重有色金属(注：指密度大于 4.5g ／ cm3 的有色金属材料，包括铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、汞、镉、铋等金属）冶金提取方法主要分为两种，一是火法冶炼；二是湿法冶炼。
火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。
由于重有色金属矿通常以硫化物为主,因此大约60％以上的重有色金属的提取采用火法冶炼.湿法冶金的历史可追朔到大约公元1200年我国的北宋时期就已能从胆矾（硫酸铜)溶液中提取铜.但是在冶金工业发展进程中湿法冶炼技术发展十分缓慢，真正意义上的现代湿法冶金直到20世纪40年代以后才逐步实现了工业化.由于湿法冶金在环境保护、生产成本、能源消耗以及对原料的适应性等方面具有独特的优势，近50年来发展十分迅速。
1。
1 重有色金属火法冶金重有色金属火法冶金是指用燃料、电能或其他能源产生高温，在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石等杂质分离开，提取金属或提纯金属（精炼）的各种作业。
重有色金属火法冶金的主要化学反应是氧化—还原反应，火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。
1。
1.1 重有色金属火法冶金主要设备重有色金属火法冶金主要设备包括各种冶金炉及附属设备。
常见的重有色金属冶金炉有以下几种：1。
铜、镍冶炼粗炼设备：a。
密闭鼓风炉；b。
电炉;c.闪速炉；d.诺兰达炉；e.瓦纽可夫炉。
f。
奥斯麦特炉精炼设备:a。
转炉;b.连续吹炼炉；2。
锌冶炼a。
竖罐蒸馏炉；b.炼锌鼓风炉（ISF炉）；3。
铅冶炼a。
鼓风炉;b.氧气底吹熔炼炉（Q.L。
S法） c。
基夫赛特炉；d.卡尔多炉。
3。
综合回收设备a。
烟化炉;b.回转窑（威尔兹法）。
1。
1.2铜火法冶炼工艺流程烟气烟气电解铜 阳极泥图1。
铜火法冶炼原则工艺流程图1。
1。
2海绵镉真空精炼工艺流程锌渣粗镉蒸馏渣 1＃镉图2。
海绵镉真空精炼工艺流程图1。
1。
2威尔兹法生产氧化锌工艺流程次品氧化锌图3。
威尔兹法生产氧化锌工艺流程图2。
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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。
新工艺的一个重要组成部分是氧气站。
目前, 国内工业纯氧的制备技术有两种, 一种为传统的深冷法, 一种为变压吸附法。
前者生产能力大, 氧气纯度高, 但成本高, 氧气单位电耗一般为0. 6～ 0. 7kw h／Nm 3; 后者投资省, 成本低, 氧气单位电耗低于0. 45kw h／Nm 3。
目前, 国内1500m 3／h 的吸附制氧机组已研制成功, 其氧气纯度达93% 以上。
对于1 万t／a 规模的炼铅厂, 氧气需要量一般为700～ 800m 3／h。
采用变压吸附法制氧完全能满足中型炼铅厂技改需要, 该技术为首选方案。
氧气底吹熔炼工艺取代传统烧结工艺后, 不仅解决了SO 2 烟气及铅烟尘的污染问题, 还有如下效益:(1) 由于熔炼炉出炉烟气SO 2 浓度在12% 以上, 对制酸非常有利, 元素硫总回收率可达95%。
( 2) 熔炼炉出炉烟气温度高达1000～1100℃, 可利用余热锅炉或汽化冷却器回收余热。
(3) 采用氧气底吹熔炼, 原料中Pb、S 含量的上限不受限制, 不需要添加返料,简化了流程, 且取消了破碎设备, 从而降低了工艺电耗。
(4) 由于减少了工艺环节, 提高了Pb 及其它有价金属的回收率, 氧气底吹熔炼车间Pb 的机械损失< 0. 5%。
经测算, 采用新的工艺改造传统工艺后,粗铅单位产品综合能耗可降至400kgbm／t·粗铅以下, 达到国家规定的一级能耗标准。
熔炼过程中主要化学反应有:熔池底部铅液和喷入氧气之间的氧化反应,炉料中PbS 和熔渣中PbO 之间的反应熔炼;炉料中熔剂和熔渣中PbO 之间的造渣反应。
氧气底吹熔炼的特点是:Pb 作为O2 的载体,在铅液层中可除去一次铅中的杂质,有利于提高一次粗铅的品位;在熔渣中可加速PbS 的氧化反应,有利于降低熔炼烟尘率。
水口山工业试验遗留两个关键问题未能解决。
其一是氧枪寿命较短,其二是鼓风炉渣含铅较高。
工厂设计对氧枪和鼓风炉的工艺参数及设备结构进行了重大革新。
氧枪由工业试验的二元结构改为多元结构,氧枪冷却介质由空气改为氮气+ 软化水,并对氧枪材质、加工工艺和操作参数进行了改进,经生产验证,新型氧枪寿命由工业试验的5d ±提高至20～50d ,保证了熔炼炉的稳定操作,提高了作业率,降低了生产成本。
针对铅氧化渣还原熔炼的特殊性,工厂设计改进了鼓风炉结构,调整了鼓风炉渣型和供风操作制度,经生产验证,鼓风炉渣含铅由工业试验的7 %～9 %降至3 %～4 % ,提高了铅冶炼回收率。
水口山工业试验熔炼烟气处理设施简陋,不能满足工业生产要求。
工厂设计针对铅精矿熔池熔炼过程烟尘率较高等特点,设计了带垂直上升段、膜式壁结构的余热锅炉,有效回收了烟气余热,并解决了铅烟尘的粘结和密闭输送问题。
新工艺在国内外炼铅行业中首次设计并成功采用铅氧化渣直线铸渣机,氧气底吹熔炼炉产出的铅氧化渣连续铸渣后直接送入鼓风炉还原化渣连续铸渣后直接送入鼓风炉还原。
二、新工艺实际生产指标项目指标氧气底吹熔炼炉有效作业率/ % > 95 氧气底吹熔炼炉工业氧气消耗量/ (m3·t - 1粗铅) 300～350 氧气底吹熔炼燃料率/ % 0～210 氧气底吹熔炼炉一次粗铅产出率/ % 45～55 一次粗铅品位/ % > 9815 铅氧化渣含Pb/ % 40～50 铅氧化渣含S/ % < 015 氧气底吹熔炼烟尘率/ % 12～15 氧气底吹熔炼炉出炉烟气SO2 浓度/ % 12～14 制酸后尾气含SO2/ (mg·m- 3) < 300 鼓风炉床能力/ (t·m - 2·d - 1) 45～55 鼓风炉焦率/ % 13～15 Pb 回收率/ % > 97S 回收率/ % > 95 Au 回收率/ % > 98 Ag 回收率/ % > 98鼓风炉渣含Pb/ % 3～4氧枪寿命/ d 20～50 余热锅炉蒸气产出量(410MPa) / (t·t - 1粗铅) 015～018三、工艺主要特点(1)环境保护好由于熔炼过程在密闭的熔炼炉中进行,避免了烟气外逸,SO2 烟气经二转二吸制酸后,尾气排放达到了环保要求。
铅精矿或其他铅原料配合制粒后直接入炉,没有烧结返粉作业,生产过程中产出的铅烟尘均密封输送并返回配料,防止了铅烟尘的弥散;同时在虹吸放铅口设通风装置,防止铅蒸气的扩散。
彻底解决了铅冶炼烟气、烟尘污染问题。
河南豫光经环保部门实测,生产岗位含尘量为7mg/ m3 ,其中铅尘含量0103 mg/ m3 , 硫酸尾气SO2 含量< 100mg/ m3。
均远低于国家排放标准。
实际生产比较证明,氧气底吹熔炼炉前噪音较低,岗位操作环境优于氧气顶吹熔炼( ISA 法和Ausmelt 法) 。
(2) 能耗低与传统流程相比,氧气底吹实现了自热熔炼并回收了高温烟气中的余热;熔炼炉已产出一次粗铅,鼓风炉物料处理量大幅减少,焦炭消耗相应节省了30 %～40 %。
与氧气顶吹熔炼( ISA 法和Ausmelt法) 相比,由于采用工业纯氧熔炼,动力消耗较少。
（3）投资省前述两厂的吨铅基建投资为3 000～3 500 元,与国外较先进的炼铅工艺相比,相同生产规模节省投资40 %～60 % ;由于工艺流程短,相同生产规模较传统烧结机—鼓风炉流程投资亦可节省20 % ;新工艺尤其适合烧结—鼓风炉流程的技改:除烧结设施外,其余设施均可通过适当改造加以利用,从而可进一步节省技改费用。
(4) 生产成本低与国外较先进的炼铅工艺相比,投资省,折旧费用低,生产成本低;和传统流程相比,生产过程简单,动力和焦炭消耗量少,生产效率高,人工费用低,同时有价金属和硫回收率高,生产成本相对亦较低,据实际生产测算,和烧结机—鼓风炉流程相比,每吨粗铅生产成本降低约10 %。
(5) 对原料适应性强氧气底吹熔炼炉既可直接处理各种品位的铅精矿,又可同时处理各种二次铅原料。
实际生产中,上述两厂处理的铅原料含铅品位在45 %～65 % ,均能正常作业。
(6) 自动化水平高氧气底吹熔炼过程采用DCS 控制系统,实现了配料、制粒、供氧、熔炼、余热锅炉、锅炉循环水、电收尘、高温风机等全流程、全部设备的集中控制。
(7) 产品质量好氧气底吹熔炼炉产出的一次粗铅品位高,烟气制酸可产出无色透明的一级酸。
4 新工艺应用中的问题讨论(1) 关于氧枪寿命影响氧枪寿命的因素有氧枪结构、材质、制造工艺、操作参数和冷却介质,控制合理的氧气流速对提高氧枪寿命有显著效果。
(2) 关于熔炼烟尘率由于PbS 在高温下有较大挥发性,铅熔池熔炼过程烟尘率较高。
生产中降低烟尘率的关键因素是控制较低的熔炼温度和较高的PbO 活度。
(3) 关于鼓风炉还原氧气底吹熔炼炉产出的铅氧化渣含硫较低,有效防止了由ZnS 造成的炉结的产生。
生产中基本不需要清理炉结。