一種處理酸泥的冶煉新工藝

楊衛(wèi)嚴(yán)，陳耿濤，周亮亮

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

一種處理酸泥的冶煉新工藝

楊衛(wèi)嚴(yán)，陳耿濤，周亮亮

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

一種處理酸泥的冶煉新工藝是用富氧側(cè)吹熔煉爐和富氧側(cè)吹還原爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù)中使用的燒結(jié)機(jī)和密閉鼓風(fēng)爐，同時(shí)在熔煉過程中加入硫鐵礦使物料在爐內(nèi)完全達(dá)到自熱，熔煉爐產(chǎn)生的煙氣能夠滿足制酸要求。該工藝改善了傳統(tǒng)技術(shù)中存在的高焦率、煙氣含硫低、大量返塵及高能耗等問題，具有可行性及潛在市場。

酸泥；富氧側(cè)吹爐；熔煉；降低能耗

目前，國內(nèi)處理酸泥冶煉的火法工藝仍然停留在燒結(jié)機(jī)—制團(tuán)—鼓風(fēng)爐傳統(tǒng)工藝上[1]。此工藝的缺點(diǎn)是：1）流程長而繁瑣，能耗高（超過450 kgce/t鉛）；2）鼓風(fēng)爐產(chǎn)出的煙氣量大，煙氣中SO2濃度低且不易處理，設(shè)備龐大，運(yùn)行費(fèi)用高，煙氣余熱難以得到充分利用；3）爐況的控制主要依賴操作工的操作經(jīng)驗(yàn)和技能；4）燒結(jié)過程大量返料循環(huán)破碎作業(yè)帶來的鉛塵使低空彌散污染難以根治；5）對技術(shù)條件要求比較高，生產(chǎn)過程中需要熱焦、熱風(fēng)；6）鼓風(fēng)爐爐內(nèi)和冷凝器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生爐結(jié)、勞動(dòng)強(qiáng)度大；7）處理量小且占地面積大；8）自動(dòng)化程度低，不利于工廠的清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，耗費(fèi)大量人力物力。

燒結(jié)—鼓風(fēng)爐熔煉技術(shù)在煉鉛工藝上是我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年）淘汰類項(xiàng)目。酸泥的冶煉主要是回收鉛，雖然燒結(jié)機(jī)—制團(tuán)—鼓風(fēng)爐工藝目前在酸泥冶煉技術(shù)中還未在此列；但其爐料燒結(jié)環(huán)節(jié)帶來的低空污染、煙氣含硫低、大量返塵、高能耗等問題，終將被高效、低污染的新技術(shù)取代。

1 處理酸泥的冶煉新工藝介紹

1.1 新工藝流程

新技術(shù)建立在富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)的基礎(chǔ)上。隨著富氧側(cè)吹熔池技術(shù)在煉鉛及處理含鉛物料上的廣泛應(yīng)用以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，用富氧側(cè)吹爐對酸泥物料進(jìn)行氧化脫硫，富氧側(cè)吹還原爐對氧化渣進(jìn)行還原在工業(yè)上已可行。

鑒于酸泥的含水率較高無法滿足直接入爐要求[2-3]，一般處理方法是需要干燥后再入爐，本新工藝涉及的酸泥不需干燥，酸泥在精礦庫內(nèi)與返塵及硫鐵礦一起濕式配料，酸泥、硫鐵礦及返塵的配比約為：5：4：1，混合物料含水≤10%，即可滿足富氧側(cè)吹爐入爐要求?；旌衔锪闲枰鶕?jù)含鐵、硅、鈣元素的多少，配入相當(dāng)?shù)难趸}和石英石作為熔劑，混合物料的配料渣型約為：Fe:SiO2=1.4:1,CaO:SiO2=0.5:1?；旌衔锪辖?jīng)膠帶運(yùn)輸至富氧側(cè)吹熔煉爐，在鼓入富氧空氣的狀態(tài)下進(jìn)行熔池熔煉充分脫硫，由于酸泥內(nèi)硫元素主要呈硫酸根形態(tài)，硫酸根的分解屬于吸熱反應(yīng)，需要大量的熱量，而金屬硫化物的氧化脫硫是放熱反應(yīng)。這正是濕式配料過程加入硫鐵礦的原因所在。主要反應(yīng)方程式如下：

硫鐵礦的加入不但使酸泥前期不需要干燥，而且在熔煉過程中提供熱量，爐內(nèi)在鼓入富氧空氣的條件下通過化學(xué)反應(yīng)完全達(dá)到自熱，滿足爐內(nèi)熱平衡，熔煉爐的煙氣含SO2濃度滿足制酸要求，且熔煉爐內(nèi)主要金屬全部進(jìn)入渣相。高溫?zé)煔馔ㄟ^氧氣側(cè)吹熔煉爐上的豎直煙道進(jìn)入余熱鍋爐回收余熱，降溫?zé)煔馑椭潦諌m系統(tǒng)，收塵后的煙氣送入制酸系統(tǒng)（煙氣中SO2濃度可達(dá)15%以上）。脫硫后的氧化金屬熔體通過溜槽進(jìn)入富氧側(cè)吹還原爐，富氧側(cè)吹還原爐在鼓入富氧的同時(shí)加入還原煤，在高溫和強(qiáng)還原氣氛下熔煉。在富氧側(cè)吹爐還原爐內(nèi)，加入石英石和其它熔劑造渣，入爐物料渣型約為：Fe:SiO2=1.3:1, CaO:SiO2=0.6:1。有價(jià)金屬主要是鉛鉍則還原成鉛鉍合金，貴金屬在鉛鉍合金內(nèi)富集。還原渣則進(jìn)入煙化爐進(jìn)行煙化處理。新工藝流程見圖1。

1.2 新工藝的設(shè)備改進(jìn)

1）濕式配料代替干燥機(jī)。濕式配料代替干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）取消蒸汽干燥機(jī)或者電干燥機(jī)，降低能耗；（2）取消了制團(tuán)機(jī)；（3）減少投資，節(jié)約用地。

2）富氧側(cè)吹熔煉爐代替燒結(jié)機(jī)。用富氧側(cè)吹熔煉爐取代燒結(jié)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）在酸泥中配入適當(dāng)比例的硫鐵礦，使熔煉過程中的反應(yīng)熱得到充分利用，熔煉渣以熱態(tài)直接流入其后的側(cè)吹還原爐，潛熱得到充分利用，降低能耗；（2）酸泥配入硫鐵礦后，煙氣SO2濃度高，利于制酸；（3）床能率大，相對燒結(jié)機(jī)占地面積小很多，且與其后的側(cè)吹還原爐用溜槽連接，配置緊湊；（4）環(huán)保效果好，余熱有效利用；（5）自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)操作簡單，指標(biāo)易于控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)操作環(huán)境好。

圖1 處理酸泥的冶煉新工藝流程示意

3）富氧側(cè)吹還原爐代替鼓風(fēng)爐。富氧側(cè)吹爐為熔池熔煉，包括爐缸區(qū)、熔池區(qū)、再次燃燒區(qū)。熔池區(qū)側(cè)壁設(shè)熔渣入口；所述爐缸區(qū)底部設(shè)底鉛安全出口，中部設(shè)出渣口，上部設(shè)有虹吸井；再次燃燒區(qū)設(shè)置了向下的富氧鼓風(fēng)的再燃燒風(fēng)嘴，再次燃燒區(qū)上部設(shè)煙道出口[4]。

熔池區(qū)在還原過程中是用來實(shí)現(xiàn)冶金過程的區(qū)域，即在向爐體鼓入富氧空氣的情況下，進(jìn)行燃料燃燒對熔煉渣加熱和對氧化渣等進(jìn)行還原，產(chǎn)出還原渣和鉛鉍合金。再次燃燒區(qū)設(shè)置二次風(fēng)口，目的是燃燒煙氣中的CO，并將燃燒產(chǎn)生的熱部分返回熔池。富氧側(cè)吹熔池熔煉不僅利用富氧空氣對爐內(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)間相對較短，其煤率（控制在10%左右）遠(yuǎn)低于鼓風(fēng)爐的焦率。

用富氧側(cè)吹爐取代鼓風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)如下：1）高鉛渣還原只采用單一的煤作為燃料和還原劑，起到加熱和還原的作用。與鼓風(fēng)爐使用焦炭相比煤比焦炭價(jià)格低廉；2）側(cè)吹還原爐床能率大，冶煉周期上可以與前面的富氧側(cè)吹熔煉爐相匹配；3）取消了電熱前床，節(jié)省大量的電能及石墨電極，使能耗降低；4）側(cè)吹還原爐熔池熔煉還原徹底，渣含鉛控制不大于2%；5）生產(chǎn)操作簡單，指標(biāo)易于控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)操作環(huán)境好。

2 新工藝與傳統(tǒng)工藝比較

新工藝與傳統(tǒng)工藝比較見表1。

表1 新工藝與傳統(tǒng)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

3 結(jié)語

鼓風(fēng)爐在處理酸泥及含鉛鋅物料上是一項(xiàng)了不起的技術(shù)成就，但隨著社會(huì)和科學(xué)的進(jìn)步，鼓風(fēng)爐處理酸泥已不能滿足社會(huì)對它的要求。處理酸泥的新工藝具有可行性和潛在市場，且在國內(nèi)已有工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，符合我國的產(chǎn)業(yè)政策，也順應(yīng)我國在酸泥處理、鉛鋅及鉛鋅渣冶煉方面的技術(shù)發(fā)展趨勢，具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]王瑋,楊衛(wèi)嚴(yán).一種用于酸泥處理的冶煉裝置：中國，2013 203 00489.5[P].2013-11-20．

[2]邢應(yīng)祥.酸泥濕法處理初探[J].銅業(yè)工程，2001（3）：70–71.

[3]陸占清,朱麗蘋，張良勤，等.含砷酸泥固化方法研究[J].設(shè)計(jì)與研究，2012（6）：25-28.

[4]張立，藺公敏，賓萬達(dá)，等.氧氣側(cè)吹還原爐及高鉛渣熔融還原過程研究[J].中國有色冶金，2012（2）：1－5.

One New Smelting Process for Treatment of Acid Mud

YANG Weiyan,CHEN Gengtao,ZHOU Liangliang
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Sintering machine and imperial smelting furnace used in conventional technology were replaced by oxygen-enriched side blown smelting furnace and oxygen-enriched side blown reduction furnace in new smelting process for treatment of acid mud.By adding pyrite during smelting,the materials can maintain auto-thermal situation in furnace,and the flue gas produced in smelting furnace can meet the requirement of acid-making.The technology solves the problems existed in the conventional technologies,such as high coke rate,low sulfur content in flue gas,large amounts of dust return and high energy consumption,and has feasibility and potential market.

acid mud;oxygen-enriched side blown furnace;smelting;energy consumption reduction

TF 09；TF812

B

1004-4345(2015)06-0020-03

2015-01－27

江西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（20124ACB01600）。

楊衛(wèi)嚴(yán)（1984―），男，工程師，主要從事有色冶金工程設(shè)計(jì)工作。