一種同時(shí)煉鉛鋅的新技術(shù)

白 樺 李 陽(yáng)

(1.長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410011；2.長(zhǎng)沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410131)

一種同時(shí)煉鉛鋅的新技術(shù)

白 樺1李 陽(yáng)2

(1.長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410011；2.長(zhǎng)沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410131)

開(kāi)發(fā)了一種同時(shí)煉鉛鋅的新技術(shù)，利用富氧側(cè)吹(或底吹)爐和密閉富氧側(cè)吹爐代替了傳統(tǒng)技術(shù)中使用的燒結(jié)機(jī)和密閉鼓風(fēng)爐。該技術(shù)改善了傳統(tǒng)技術(shù)中存在的高焦率、低空污染、煙氣含硫低、大量返塵等問(wèn)題，具有可行性和潛在市場(chǎng)。

同時(shí)煉鉛鋅； 密閉； 富氧側(cè)吹爐

1 密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)

密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)作為現(xiàn)有同時(shí)煉鉛鋅的方法，于上世紀(jì)60年代用于工業(yè)生產(chǎn)。我國(guó)先后建有5套密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅熔煉系統(tǒng)。

密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可以處理多種鉛鋅的原生或次生原料。

(2)該法以一個(gè)系統(tǒng)代替了一般的煉鉛、煉鋅兩種獨(dú)立系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了冶金工藝流程。

但其同時(shí)也存在如下缺點(diǎn)：

(1)需要消耗冶金焦炭。

(2)該法對(duì)技術(shù)條件的要求比較高，生產(chǎn)過(guò)程中需熱焦、熱風(fēng)。

密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)屬于燒結(jié)- 鼓風(fēng)爐熔煉工藝，燒結(jié)- 鼓風(fēng)爐煉鉛工藝是我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年)淘汰類項(xiàng)目。雖然密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)目前還未在此列，但其爐料燒結(jié)環(huán)節(jié)所帶來(lái)的低空污染、煙氣含硫低、大量返粉等問(wèn)題，令其終將會(huì)被高效、低污染的新技術(shù)所替代。

2 同時(shí)煉鉛鋅新技術(shù)簡(jiǎn)介

新技術(shù)建立在富氧側(cè)吹或富氧底吹熔池熔煉技術(shù)的基礎(chǔ)上。隨著熔池熔煉技術(shù)在煉鉛及處理鉛鋅雜料上的廣為應(yīng)用以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，用富氧側(cè)吹爐或富氧底吹爐來(lái)對(duì)含硫鉛鋅物料進(jìn)行氧化脫硫，對(duì)鉛鋅氧化物進(jìn)行還原在工業(yè)上已可行。

鉛鋅混合精礦先進(jìn)入富氧側(cè)吹爐(或底吹爐)，在鼓入富氧空氣的狀態(tài)下進(jìn)入熔池熔煉充分脫硫。金屬硫化物的氧化脫硫是放熱反應(yīng)所以無(wú)需外加熱源，但如果搭配的鉛鋅雜料較多，則需要在考慮爐子熱平衡的前提下，補(bǔ)充一定熱源。高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)側(cè)吹爐(或底吹爐)上的豎直煙道進(jìn)入余熱回收裝置，回收余熱降低煙溫后送入收塵系統(tǒng)。收塵后的煙氣送入制酸系統(tǒng)(煙氣中SO2含量可達(dá)12%以上)。

脫硫后的氧化鉛鋅熔融體通過(guò)溜槽進(jìn)入密閉富氧側(cè)吹爐，鉛鋅混合精礦(也可搭配一定數(shù)量的鉛鋅氧化物雜料)氧化脫硫產(chǎn)生的煙氣中收集的氧化鉛鋅塵也送入其中。鼓入富氧的同時(shí)加入還原煤，在高溫和強(qiáng)還原氣氛下熔煉。在密閉富氧側(cè)吹爐內(nèi)，脈石和其他雜質(zhì)等造渣，有價(jià)金屬氧化物則還原成金屬，鋅呈蒸氣狀態(tài)隨爐氣進(jìn)入其后的鉛雨冷凝器，鉛雨冷凝器之后的工藝流程與現(xiàn)行技術(shù)基本一樣。

氧化鉛則被還原成鉛，與渣融熔體一起通過(guò)溜槽排入電熱前床，在電熱前床內(nèi)進(jìn)行渣鉛分離，電熱前床之后的工藝流程與現(xiàn)行技術(shù)基本相同。

密閉富氧側(cè)吹爐不僅使用一般的無(wú)煙塊煤取代了傳統(tǒng)密閉鼓風(fēng)爐使用的質(zhì)量高、價(jià)格貴的冶金焦炭，而且用富氧側(cè)吹爐(或底吹爐)熔煉脫硫取代傳統(tǒng)密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)中燒結(jié)脫硫環(huán)節(jié)，沒(méi)有燒結(jié)過(guò)程所帶來(lái)的低空污染、煙氣含硫低、大量返粉等問(wèn)題又充分回收了煙氣余熱。雖然該方法需要富氧(要建氧氣站)但省掉了熱風(fēng)(要配備熱風(fēng)爐、熱管換熱器)與熱焦(要配備焦炭預(yù)熱器)，其工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 同時(shí)煉鉛鋅新技術(shù)流程示意圖

3 新技術(shù)的設(shè)備改進(jìn)

3.1 富氧側(cè)吹(或底吹)爐代替燒結(jié)機(jī)

用富氧側(cè)吹(或底吹)爐取代燒結(jié)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)硫化礦的反應(yīng)熱可得到充分利用，熔煉產(chǎn)物以熱態(tài)直接流入其后的密閉富氧側(cè)吹爐，其潛熱得到充分利用。

(2)煙氣中SO2濃度高，利于制酸。

(3)床能力大，相比燒結(jié)機(jī)占地面積小的多，而且與其后的密閉富氧側(cè)吹爐配置緊湊。

(4)更重要的是消除了用燒結(jié)機(jī)燒結(jié)鉛鋅礦與生俱來(lái)的一些弊端。

3.2 密閉富氧側(cè)吹爐代替密閉鼓風(fēng)爐

密閉富氧側(cè)吹爐為熔池熔煉，沒(méi)有料柱，自然形成高溫爐頂，所以不需爐頂二次風(fēng)。密閉鼓風(fēng)爐由于有料柱，含鋅煙氣通過(guò)料柱后溫度會(huì)降低，為了保證爐氣進(jìn)入冷凝器的溫度(防止?fàn)t氣中鋅蒸氣的再氧化)故從爐頂鼓入二次空氣，在料面上的空間使?fàn)t氣中的部分CO燃燒放出熱量以保證必要的爐頂溫度。

由于使用富氧(50%～60%)和自然形成高溫爐頂而無(wú)需在頂爐二次燃燒，爐氣中的氮?dú)夂勘让荛]鼓風(fēng)爐煉鉛鋅爐氣中的氮?dú)夂可俚亩?。換句話說(shuō)，爐氣中的鋅蒸氣濃度比密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅爐氣中的鋅蒸氣濃度大的多，更有利于其后鉛雨冷凝器鉛液對(duì)鋅蒸氣的捕集。

鋅蒸氣從爐氣中冷凝為液體鋅的百分比是衡量冷凝過(guò)程中鋅回收率的指標(biāo)，以冷凝效率表示：

冷凝效率=(a1-a2)/a1×100%

(1)

式中：a1——冷凝前爐氣中鋅的濃度，%；a2——冷凝后爐氣中鋅的濃度，%。

a1-a2的值愈大，則冷凝效率愈高。如前所述，使用富氧側(cè)吹爐比鼓風(fēng)爐熔煉鋅蒸氣的冷凝效率高。

密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅技術(shù)采用高焦率(控制在32%～35%)，這樣做是為了保證爐內(nèi)具有充分的還原能力，爐氣中CO的含量(18%～22%)和高溫爐頂，防止鋅的再氧化。焦率一般控制在32%～33%。

而富氧側(cè)吹熔池熔煉不僅利用空氣對(duì)爐內(nèi)的熔體進(jìn)行攪拌混合，而且加入爐內(nèi)的是高溫熔融體，與還原煤的混合時(shí)間相對(duì)較短，加之可以自然形成高溫爐頂。所以其焦率比密閉鼓風(fēng)爐低(控制在22%～28%)。

4 結(jié)語(yǔ)

密閉鼓風(fēng)爐煉鋅是一項(xiàng)劃時(shí)代的技術(shù)成就，但隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，密閉鼓風(fēng)爐煉鋅已不能滿足社會(huì)對(duì)它的要求。雖然對(duì)該技術(shù)也作了許多改進(jìn)，比如，人們想把燒結(jié)機(jī)整個(gè)“包裹”起來(lái)，但并沒(méi)有從源頭解決問(wèn)題。

新的同時(shí)煉鉛鋅技術(shù)具有可行性和潛在市場(chǎng)，符合我國(guó)的產(chǎn)業(yè)政策，也符合我國(guó)在鉛鋅及鉛鋅渣冶煉方面的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 白樺，李陽(yáng). 鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐的熔煉機(jī)理及改進(jìn)[J].有色冶金節(jié)能，2008(1).

A New Technology for Simultaneously Smelting Lead and Zinc

BAI Hua, LI Yang

A new technology of simultaneously smelting lead and zinc was developed, the sintering machine and imperial smelting furnace was replaced with oxygen-enriched side blown (bottom-blown) and closed oxygen-enriched side blown furnace. The technology solves the problems existed in the traditional technology like high coke yield, low altitude pollution, low contents in flue gas and large amounts of recycle dust, and has feasibility and potential market.

lead and zinc smelting simultaneously; closed; oxygen-enriched side blown furnace

2013-09-16

白樺(1959—)，男，湖南長(zhǎng)沙人，大學(xué)本科，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事有色冶金爐窯及其余熱利用的設(shè)計(jì)研究工作。

TF806.1； TF812

A

1008-5122(2014)02-0015-02