我國鉛火法冶煉技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展研究

（沈陽有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

鉛是現(xiàn)階段我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料，我國鉛產(chǎn)量近年來始終保持著不斷增長的趨勢，從2003年開始，我國鉛產(chǎn)量已超過美國。2017年中國鉛產(chǎn)量累計(jì)471.6萬噸，累計(jì)增長9.7%。預(yù)計(jì)2018年中國鉛累計(jì)產(chǎn)量將達(dá)475.1萬噸，累計(jì)增長約1.2%。詳見圖1所示。

圖1 我國2014年～2018年鉛產(chǎn)量變化及增速

從上圖可看出我國現(xiàn)階段鉛產(chǎn)量非常龐大，盡管如此，但我國鉛冶煉技術(shù)及裝備水平整體偏低，面對(duì)如此龐大的鉛產(chǎn)量需求，需要盡快改進(jìn)現(xiàn)有鉛冶煉技術(shù)，以適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。

1 我國現(xiàn)階段鉛火法冶煉技術(shù)現(xiàn)狀分析與對(duì)比

上世紀(jì)80年代以來，國外先后發(fā)明了Kivcet法、QSL法、Ausmelt（ISA）法和Kaldo法等煉鉛新工藝；在國外煉鉛技術(shù)的基礎(chǔ)上國內(nèi)發(fā)明了氧氣底吹爐+鼓風(fēng)爐+煙化爐煉鉛法、富氧閃速爐+電爐煉鉛法、艾薩爐+鼓風(fēng)爐+煙化爐煉鉛法、底吹氧化爐+底吹還原爐+煙化爐煉鉛法、底吹氧化爐+側(cè)吹還原爐+煙化爐煉鉛法。

Kivcet法是一種鉛閃速熔煉法。此工藝優(yōu)點(diǎn)是原料適應(yīng)性強(qiáng)、金屬回收率高、煙塵率低，且爐體密閉，煙氣逸散少，操作條件好。主要缺點(diǎn)是爐體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大；供料系統(tǒng)較復(fù)雜；電耗高；煙道下部易出現(xiàn)爐結(jié)導(dǎo)致爐況惡化。目前，我國江銅和株冶采用此技術(shù)，沒有得到大范圍推廣。

QLS法是真正的一步煉鉛法。此技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是備料簡單、生產(chǎn)成本低、煙氣SO2濃度高、鉛和貴金屬回收率高達(dá)96%以上。缺點(diǎn)是操作及條件控制要求嚴(yán)格，煙塵率高達(dá)20%以上，粗鉛含硫高，導(dǎo)致精煉渣率高達(dá)20%左右，不適于處理中低品味及含鋅高的鉛物料，此法被我國引進(jìn)后一直未生產(chǎn)。

Ausmelt（ISA）法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物料的要求不高，爐襯的壽命較長，缺點(diǎn)是噴槍噴頭壽命短，反應(yīng)激烈易發(fā)生噴爐事故。我國云南馳宏鋅鍺采用此技術(shù)，隨著生產(chǎn)實(shí)踐不斷摸索，噴頭壽命短及噴爐事故等問題得到很好解決。

Kaldo法屬間斷作業(yè)，爐壽短，制酸復(fù)雜。我國引進(jìn)該技術(shù)試產(chǎn)過一段時(shí)間，但至今尚未連續(xù)生產(chǎn)。

富氧閃速煉鉛法主體設(shè)備由一臺(tái)閃速爐和貧化電爐構(gòu)成。此法優(yōu)點(diǎn)是供料系統(tǒng)簡單；電爐深度還原使棄渣含鉛鋅低于2%；后面不用設(shè)置煙化爐，能耗低，投資僅為Kivcet法的40%，還能夠配合不同的鋅浸出渣，能夠更好地實(shí)現(xiàn)鉛鋅聯(lián)合生產(chǎn)。該工藝運(yùn)用于河南靈寶10萬t/a鉛廠。

氧氣底吹爐+鼓風(fēng)爐+煙化爐煉鉛法相比傳統(tǒng)煉鉛技術(shù)取得了重大進(jìn)步，一經(jīng)問世就很快被推廣。但該技術(shù)熱能利用極不合理，且高鉛渣鑄塊過程中，產(chǎn)生的鉛煙塵及水蒸氣污染環(huán)境。因此，我國現(xiàn)已逐步淘汰了鼓風(fēng)爐處理高鉛渣的工藝。

底吹氧化爐+底吹還原爐+煙化爐煉鉛法和底吹氧化爐+側(cè)吹還原爐+煙化爐煉鉛法是現(xiàn)階段國內(nèi)較先進(jìn)的鉛冶煉技術(shù)，共同特點(diǎn)是取消了鑄渣機(jī)和鼓風(fēng)爐。

三臺(tái)爐由溜槽串連，利用液態(tài)高鉛渣本身潛熱，且設(shè)備占用空間小，環(huán)保及節(jié)能效果明顯。

2 我國鉛火法冶煉技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展趨勢

2.1 鉛冶煉技術(shù)的改進(jìn)

我國煉鉛技術(shù)都從國外引進(jìn)，但引進(jìn)后做了改進(jìn)，以適應(yīng)我國鉛冶煉自身發(fā)展，主要改進(jìn)如下：①一爐向多爐改進(jìn)。國外煉鉛技術(shù)考慮一爐完成多個(gè)冶煉工藝過程，如基夫賽特、QSL等，由一臺(tái)爐完成氧化、還原等工藝過程。雖然流程短，工序少，但爐內(nèi)氣氛很難控制，操作難實(shí)現(xiàn)，且爐溫不穩(wěn)定，爐襯壽命短。我國引進(jìn)國外技術(shù)后，充分利用各爐型優(yōu)缺點(diǎn)，將各爐型完美嫁接，實(shí)現(xiàn)一爐向多爐改進(jìn)。如雙底吹煉鉛、底吹+側(cè)吹煉鉛工藝等。改進(jìn)后的工藝不僅煙氣制酸簡單，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，且爐內(nèi)氣氛易控制，操作簡便，爐溫穩(wěn)定，爐襯壽命提高。②間斷向連續(xù)改進(jìn)。傳統(tǒng)煉鉛工藝間斷生產(chǎn)，產(chǎn)出的粗鉛和渣冷卻后倒運(yùn)至下一工序。不僅造成熱量損失，且低空污染嚴(yán)重。改進(jìn)后的工藝連續(xù)進(jìn)料。爐子間用溜槽連接，既利用了熱態(tài)物料潛熱，又減少了低空污染。③傳統(tǒng)能源向清潔能源改進(jìn)。傳統(tǒng)鉛冶煉采用大量燃煤作為還原劑及補(bǔ)熱，新工藝逐步采用天然氣等清潔能源取而代之，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。④節(jié)能方面改進(jìn)?；蛸愄貭t銅冷卻水套借鑒閃速煉銅技術(shù)中三明治水套的設(shè)置，保證反應(yīng)塔冷卻效果的情況下，減少冶煉過程能源消耗。

側(cè)吹爐水套以循環(huán)水方式冷卻，將水套更換成汽化水套，減少循環(huán)水用量，同時(shí)產(chǎn)出低壓蒸汽用于鍋爐除氧器升溫，達(dá)到節(jié)能目的。

2.2 鉛冶煉技術(shù)發(fā)展趨勢

通過鉛冶煉技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比與分析可知，我國火法煉鉛技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，但與國外技術(shù)相比，還存在一定差距，將來發(fā)展趨勢有以下幾點(diǎn)：①我國鉛冶煉廠絕大部分規(guī)模小、裝備水平低，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，綜合利用水平差，今后發(fā)展方向應(yīng)加大集中度，擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模，提高裝備水平，并建成鉛鋅聯(lián)合企業(yè)，發(fā)揮鉛鋅冶煉優(yōu)勢互補(bǔ)，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路，提高資源綜合利用水平。②目前國內(nèi)鉛廠都利用煙化爐提鋅，產(chǎn)出次氧化鋅通過濕法流程才能獲得金屬鋅。可以考慮改變煙化爐爐體結(jié)構(gòu)，減少鋅蒸汽氧化，出口直接接入鋅雨冷凝器，直接產(chǎn)出金屬鋅。③目前國內(nèi)大部分企業(yè)生產(chǎn)的粗鉛還是經(jīng)鑄錠后再送去火法精煉進(jìn)行熔鉛處理，應(yīng)加大液態(tài)粗鉛直接火法精煉技術(shù)的推廣力度，進(jìn)一步降低能耗，減少排放。④鉛熔點(diǎn)低，易揮發(fā)，鉛塵彌散易造成鉛中毒。繼續(xù)研究低溫熔煉技術(shù)，將熔煉溫度降至鉛熔點(diǎn)以下，減少鉛的揮發(fā)，從而改善工人操作環(huán)境，同時(shí)有利于環(huán)境保護(hù)。⑤研究處理一些成分復(fù)雜、多金屬伴生鉛礦的冶煉技術(shù)，對(duì)鉛礦中一些伴生元素，如Cu、Sn、Zn、As、Sb、Bi等元素盡量回收。

[1]何德文,周歡年,劉蕾.鉛冶煉技術(shù)進(jìn)展及污染防治[J]中國金屬通報(bào).2013.

[2]詮釋.中國發(fā)布粗鉛冶煉環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)[J]有色冶金節(jié)能.2014.

[3]李衛(wèi)鋒,張曉國,張傳福.我國鉛冶煉的技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]中國有色冶金.2012.

[4]“三連爐”引領(lǐng)鉛冶煉技術(shù)潮流[J]有色冶金節(jié)能.2012.

[5]張洋,曾清如.鉛冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)審核研究[J]中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2013.

[6]蔣繼穆.國內(nèi)外鉛冶煉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢有色冶金節(jié)能[J]有色冶金節(jié)能.2013.