“富氧頂吹熔煉-側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦生產(chǎn)實踐

保自坤, 陳學(xué)剛, 莊福禮， 邢國華， 馬紹斌

(1.云南馳宏鋅鍺會澤分公司， 云南 會澤 6542112; 2.中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

重金屬

“富氧頂吹熔煉-側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦生產(chǎn)實踐

保自坤1, 陳學(xué)剛2, 莊福禮1， 邢國華2， 馬紹斌1

(1.云南馳宏鋅鍺會澤分公司， 云南 會澤 6542112; 2.中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

通過生產(chǎn)試驗確定了會澤冶煉廠粗鉛生產(chǎn)流程處理低品位鉛鋅共生氧化礦的可行性，獲得了處理低品位鉛鋅共生氧化礦工藝控制參數(shù)和相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，取得了較好的效果。

鉛鋅共生氧化礦；熔池熔煉；側(cè)吹還原爐

目前會澤冶煉廠老廠區(qū)堆存有歷年各類渣總計42.09萬t(折合干量36.35萬t)，其中含鋅43 711 t、鉛23 592 t、鍺24.557 t、硫16 950 t。每年會澤鉛鋅礦還會附帶采出低品位鉛鋅共生氧化礦11～12萬t，含鉛10～13%，含鋅8～11%，含硫0.5～7%。為有效回收堆存氧化礦中有價金屬，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，走循環(huán)經(jīng)濟綜合回收之路，馳宏公司決定在目前會澤冶煉廠16萬t鋅技術(shù)易地改造工程已全面穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下，利用粗鉛冶煉系統(tǒng)處理老廠堆存的低品位鉛鋅共生氧化礦。

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原會澤冶煉廠老廠曾采用“制團—鼓風(fēng)爐化礦”工藝處理低品位鉛鋅共生氧化礦，經(jīng)生產(chǎn)實踐證明該流程處理氧化礦，床能率低，焦耗高，且渣中氧化鎂含量較高，導(dǎo)致化礦鼓風(fēng)爐工況惡化，爐渣發(fā)黏，渣溫高達1 300～1 400 ℃。同時高鈣高鎂氧化礦粘結(jié)性差，不利于壓團制備工藝的進行，粉料過多造成化礦鼓風(fēng)爐渣鉛分離困難，無法正常生產(chǎn)。

新建會澤冶煉廠16萬t鉛鋅易地技術(shù)改造工程粗鉛冶煉與中國恩菲工程技術(shù)有限公司合作，采用“富氧頂吹熔煉—側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”，該工藝屬于當(dāng)前先進的熔池熔煉工藝，且適用于處理低品位含鉛二次物料。特別是側(cè)吹還原爐能夠由爐體兩側(cè)噴槍噴入發(fā)生爐煤氣和富氧空氣，通過側(cè)吹浸沒式燃燒直接向熔池內(nèi)部補熱，快速高效熔化含鉛二次物料等冷料。因此利用“富氧頂吹熔煉—側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦為當(dāng)前較為理想的工藝。

通過將老廠堆存的低品位鉛鋅共生氧化礦搭配加入粗鉛冶煉系統(tǒng)中的富氧頂吹熔煉爐和側(cè)吹還原爐，達到以下目的：

(1)摸索處理低品位鉛鋅共生氧化礦的生產(chǎn)組織、工藝控制參數(shù)和具體操作制度，驗證搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦的工藝可行性；

(2)處理低品位鉛鋅共生氧化礦的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，通過分析確定處理低品位鉛鋅共生氧化礦的經(jīng)濟性。

2 粗鉛冶煉系統(tǒng)搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦工藝的可行性

2.1 國內(nèi)外低品位鉛鋅共生氧化礦處理現(xiàn)狀

低品位鉛鋅共生氧化礦國內(nèi)外儲量非常豐富，其礦石主要特性有以下兩點：(1) 由于礦石的深度氧化，原生礦泥多，顆粒較細，用一般選礦方法處理，選礦回收率很低，造成資源的損失和浪費。(2)礦石中含鉛、鋅較低，且伴生較富的鍺、鎘等有價金屬。因此，礦石的邊界品位往往根據(jù)回收有價金屬的經(jīng)濟價值確定。

鉛鋅氧化礦的火法富集工藝以回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)和煙化爐吹煉最為普遍。國外采用回轉(zhuǎn)窯工藝較多，國內(nèi)主要有矮鼓風(fēng)爐、旋渦爐和氧化礦制團-鼓風(fēng)爐化礦-煙化法富集等火法工藝。但傳統(tǒng)工藝處理低品位鉛鋅共生氧化礦工藝存在下述缺點：生產(chǎn)能力低、流程長、工藝復(fù)雜、物料制備要求高，能耗很高，處理一噸礦石耗用焦量多達0.5t以上。

2.2利用新工藝處理低品位鉛鋅共生氧化礦的優(yōu)勢

新建會澤冶煉廠粗鉛冶煉工藝采用“富氧頂吹熔煉—側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛”工藝流程，該工藝為生產(chǎn)效率高、能耗低、環(huán)保達標(biāo)、資源綜合利用效果好的先進煉鉛工藝。其特點是技術(shù)成熟可靠，較傳統(tǒng)粗鉛冶煉工藝有較大的環(huán)境優(yōu)勢，在目前已有“富氧頂吹熔煉”和“側(cè)吹爐還原熔煉”方面的生產(chǎn)、操作和管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分利用鉛精礦熔煉所產(chǎn)出熔融高鉛渣的熱能，搭配部分低品位鉛鋅氧化礦到頂吹熔煉爐和側(cè)吹還原爐中。特別是“液態(tài)高鉛渣直接還原”側(cè)吹還原熔煉新技術(shù)在本項目的實施應(yīng)用，實現(xiàn)了粗鉛冶煉高鉛渣熱渣直接連續(xù)還原。工藝流程見圖1。

圖1 低品位鉛鋅共生氧化礦處理流程圖

通過向粗鉛系統(tǒng)特別是側(cè)吹還原爐中搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦，正是利用了側(cè)吹還原爐對處理物料組成變化的高適應(yīng)性。通過側(cè)吹噴槍往熔池內(nèi)補充燃料，根據(jù)爐溫隨時調(diào)整氣量，反應(yīng)靈敏，利于爐子的控制，同時也可以通過調(diào)節(jié)煤氣與富氧空氣的比例，對熔池內(nèi)部氧化還原氛圍進行調(diào)節(jié)，有利于有價金屬在渣中的深度還原。

新工藝不但做到了生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)化、大大降低了能源的直接消耗，而且設(shè)備密閉性好，氧化礦中的氧化鈣作為熔劑參與造渣，同時氧化礦中的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫進粗鉛尾氣脫硫系統(tǒng)，沒有冶煉煙氣(塵)的外泄，大大改善了操作環(huán)境，同時還原熔煉產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐轉(zhuǎn)換成蒸汽，用于余熱發(fā)電和生產(chǎn)使用，從而更加合理地實現(xiàn)熱能的綜合利用。符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)綠色礦山、綠色冶煉、恢復(fù)自然生態(tài)的產(chǎn)業(yè)政策。

3 低品位鉛鋅共生氧化礦處理生產(chǎn)實踐

3.1 氧化礦物料組成

氧化礦處理試驗期間的物料成分見表1。從表1可看出氧化礦含氧化鈣和氧化鎂比較高，其中氧化鎂熔點約2 852 ℃，屬于高熔點物質(zhì)，如單獨處理氧化礦需要非常高的溫度，會白白浪費大量的能源；同時鉛鋅金屬總量又小于20%，單獨回收價值較低。

表1 物料組成 %

3.2 富氧頂吹熔煉爐處理氧化礦

富氧頂吹熔煉爐為固定立式圓筒形鋼殼，內(nèi)襯鉻鎂磚，爐頂裝有立式噴槍。爐料從爐頂加料口加入爐內(nèi)，鉛精礦和低品位鉛鋅共生氧化礦等含鉛物料氧化和熔化所需的富氧空氣和粉煤經(jīng)頂部噴槍噴入爐內(nèi)，熔煉時富氧濃度約40%。粉煤作為主要的噴槍燃料。熔化低品位鉛鋅共生氧化礦還需要通過頂吹爐噴槍噴入的粉煤燃料來提供充足的熔化熱。熔煉過程中熔池劇烈攪動，傳熱和傳質(zhì)過程相當(dāng)迅速。

試驗初始階段，是在處理鉛精礦18 t/h同時搭配處理烤鉛渣18 t/h成功用于生產(chǎn)的經(jīng)驗下，進行的處理低品位鉛鋅共生礦試驗。低品位鉛鋅共生氧化礦以1 t/h加料速率間斷加入頂吹熔煉爐，約十多小時后，頂吹熔煉爐出現(xiàn)產(chǎn)鉛量下降、放渣前需要增加粉煤量提溫及提溫時間延長的情況。說明需要根據(jù)氧化礦的加入量調(diào)整爐內(nèi)熱平衡，主要手段為調(diào)整粉煤量和富氧空氣量。爐況好轉(zhuǎn)后，氧化礦加料速率從2 t/h一直提高到3 t/h，計加入92 t。

在生產(chǎn)試驗期間，富氧頂吹熔煉爐富鉛渣成分為SiO2/Fe=0.6～0.8、CaO/SiO2=0.3～0.6和含Zn<12%?？刂瓶俱U渣處理量不大于18 t/h和低品位鉛鋅共生氧化礦量不超過3 t/h，鉛精礦、鉛渣和氧化礦合計最大投入量不超40 t/h，控制粉煤量最大不超過2.0 t/h和塊煤料量最大不超過0.8 t/h。同比不加氧化礦前的控制，增加粉煤量0.2～0.5 t/h和氧氣量300～1 000 m3/h。放渣前提溫調(diào)整時間為30～50 min/爐，排放熔渣具有較好的流動性。試驗結(jié)果詳見表2～表5。

表2 富氧頂吹熔煉爐試驗期間工藝控制參數(shù)

表3 富氧頂吹熔煉爐試驗第一、二階段主要投入和產(chǎn)出情況(試驗時間8天)

表4 富氧頂吹熔煉爐試驗第三階段主要投入和產(chǎn)出情況(試驗時間8天)

表5 富氧頂吹熔煉爐產(chǎn)出的富鉛渣成分 %

3.3 側(cè)吹還原爐處理氧化礦

側(cè)吹還原爐設(shè)有熱渣加入口和冷料加入口，低品位鉛鋅共生氧化礦和還原粒煤(碎焦)、熔劑等經(jīng)配料由冷料口加入。富氧空氣和發(fā)生爐煤氣通過多支浸沒在熔池中的噴槍噴射到爐內(nèi)，氧化礦等含鉛物料落到熔池表面，由于噴槍噴入的高速氣流作用熔池劇烈攪動，強化了熔池的傳質(zhì)加速了反應(yīng)，使含鉛物料快速熔化和還原。液態(tài)高鉛渣側(cè)吹還原技術(shù)，利用熱渣進料直接還原，主要還原劑是塊煤和少量焦碳，用氧氣或煤氣作為燃料，大大降低了能源的直接消耗。其次，產(chǎn)生的煙氣溫度較高，可全部通過余熱鍋爐回收余熱，用于發(fā)電及生產(chǎn)用蒸汽，再次回收利用。

在富氧頂吹熔煉爐處理氧化礦積累經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，氧化礦按1～3 t/h的加料速率間斷加入到側(cè)吹還原爐中。控制還原爐渣型：SiO2/Fe =0.7～0.9和CaO/SiO2=0.50～0.65，還原爐渣含Pb≤3%，還原劑按照塊煤50%和焦丁50%計，產(chǎn)出的煙塵全部返入鉛精礦倉內(nèi)配料入富氧頂吹熔煉爐。另外控制氧氣量為900～1 300 m3/h和煤氣量在3000～3 400 m3/h。生產(chǎn)試驗結(jié)果見表6～表9。

表6 側(cè)吹還原爐處理氧化礦工藝控制參數(shù)

表7 側(cè)吹還原爐試驗第一階段主要投入和產(chǎn)出情況(試驗時間2天)

表8 還原爐試驗第二階段主要投入和產(chǎn)出情況(8天)

表9 還原爐試驗期間產(chǎn)出的還原爐渣成分 %

4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

在已投產(chǎn)的“富氧頂吹熔煉- 側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”流程中搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦后，原料、能源消耗和粗鉛加工成本有所增加。具體情況見表10、表11。

表10 氧化礦(3 t/h加料速率)對粗鉛熔煉系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)影響

表11 試驗期間成本比較情況

從表11可看出，粗鉛流程中搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦后，總的單位成本增加約223元。

5 結(jié)論

通過對粗鉛熔煉系統(tǒng)搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦生產(chǎn)試驗技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)分析，得出以下結(jié)論：

(1)驗證了會澤冶煉廠由中國恩菲工程技術(shù)有限公司設(shè)計的“富氧頂吹熔煉- 側(cè)吹還原熔煉直接煉鉛工藝”搭配處理低品位鉛鋅共生氧化礦是可行的。

(2)低品位鉛鋅共生鉛鋅氧化礦中含有Zn 12%～16%、Ge 25～35 g/t和Ag 40～100 g/t，處理氧化礦雖然粗鉛加工費有所增加，但從資源綜合回收角度來講，經(jīng)濟效益顯著。

(3)通過處理堆存的低品位鉛鋅共生氧化礦，不僅回收了有價金屬，而且實現(xiàn)了冶煉廢渣無害化，可用作建材輔料造福社會，使資源的循環(huán)利用達到最大化。

(4)消除了渣場對生態(tài)環(huán)境及社會安全的影響，在綜合回收鉛鋅資源的同時，走出了一條規(guī)?；?、環(huán)境友好型的發(fā)展之路。

Operationalpracticesofoxygen-enrichedtop-blownsmeltingandside-blownreductionsmeltingleadprocessfor
treatinglow-gradePb-Znparagenicoxidizedore

BAO Zi-kun, CHEN Xue-gang, ZHUANG Fu-li, XING Guo-hua, MA Shao-bin

The feasibility of treating low-grade lead-zinc paragenic oxidized ore during the lead bullion production process in Huize smelter was determined by production test, the process control parameters of low-grade lead-zinc paragenic oxidized ore and the corresponding technical-economic indexes were obtained, and the good benefits was showed.

lead-zinc paragenic oxidized ore; bath smelting; side-blown reduction furnace

保自坤(1963—)，男，云南陸良人，本科學(xué)歷，主要從事鉛鋅冶煉生產(chǎn)管理工作，現(xiàn)任云南馳宏鋅鍺有限公司會澤冶煉廠經(jīng)理。

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