基夫賽特?zé)掋U工藝實(shí)踐

蔣建興，李樣人，郭海軍

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌330000）

2009年9月，江銅鉛鋅公司正式落戶湖口縣金砂灣工業(yè)園（現(xiàn)更名為：江西湖口高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，以下簡稱湖口園區(qū)），并由江銅集團(tuán)和湖口縣國有資產(chǎn)經(jīng)營公司共同出資，組建江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司（以下簡稱：鉛鋅公司）。

鉛鋅公司項(xiàng)目一期工程規(guī)模為20萬噸/年鉛鋅綜合生產(chǎn)能力，其中，基夫賽特?zé)掋U工藝年產(chǎn)10萬噸電解鉛，常規(guī)濕法煉鋅工藝年產(chǎn)10萬噸電解鋅，配套鉛鋅綜合回收項(xiàng)目，借助長江及鄱陽湖優(yōu)勢(shì)建設(shè)水運(yùn)碼頭。

鉛鋅公司主要生產(chǎn)鉛、鋅錠，綜合回收金、銀、銦、鎘、銅等稀貴金屬和硫酸產(chǎn)品。其中，基夫賽特?zé)掋U廠現(xiàn)有工人總數(shù)為230人，為國內(nèi)同等級(jí)煉鉛工藝職工最少的企業(yè)。

2013年，該項(xiàng)目獲得了中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

1 基夫賽特爐法直接煉鉛工藝介紹

基夫賽特爐法直接煉鉛工藝，不僅能全部搭配處理10萬噸/年鋅冶煉產(chǎn)生的鋅浸出渣，還可以處理低品位鉛精礦；目前，鉛鋅公司含鉛物料入爐最低品位可以控制在21%。

1.1 基夫賽特?zé)掋U爐物料

江銅基夫賽特法煉鉛物料除了采用鉛精礦外，完全吃干榨凈了廠區(qū)所有鉛渣、鋅浸出渣、硫酸鉛泥、中和渣等含鉛物料。其中，煙化爐產(chǎn)生的次氧化鋅進(jìn)入鋅系統(tǒng)回收處理，克服了國內(nèi)常規(guī)煉鋅工藝鋅浸出渣進(jìn)入揮發(fā)窯處理帶來的高耗能及低濃度二氧化硫煙氣的治理問題，有效提升了銅、金、銀、銦、鎘等有價(jià)金屬回收率，既解決了尾氣脫硫問題，又解鎖了鋅浸出渣的庫存難題。

截止2018年8月已累計(jì)生產(chǎn)電解鉛52.22萬噸；電解鋅52.05萬噸。同時(shí)，消化了鉛鋅公司的鋅浸出渣、鉛渣、硫酸鉛泥、中和渣、銅浮渣等全部的廠區(qū)含鉛物料累計(jì)超過60萬噸，最終的煙化爐渣用作水泥材料對(duì)外銷售。

1.2 基夫賽特?zé)掋U備料系統(tǒng)

基夫賽特爐原輔料通過兩種方式進(jìn)入備料精礦庫內(nèi)。

一是用管式皮帶輸送機(jī)，從長江邊的水運(yùn)碼頭輸送，主要為進(jìn)口鉛精礦；

二是用汽車輸送，主要為國內(nèi)采購的鉛精礦、熔劑、燃料煤、焦炭等。

（1）原料分庫堆放

精礦庫內(nèi)共設(shè)13個(gè)庫位，其中6個(gè)用于堆放各種鉛精礦；其余7個(gè)料庫分別堆存煙灰等中間物料返料、基夫賽特爐燃料煤、經(jīng)過預(yù)干燥的鋅浸出渣、熔劑石英砂、熔劑石灰石、反應(yīng)塔及電爐焦炭、煙化爐用煙煤。

（2）原輔料輸送除雜

原輔材料通過精礦庫內(nèi)3臺(tái)行車抓入混合皮帶布置的12個(gè)配料倉內(nèi)，含鉛物料、熔劑、燃料煤等通過各自配料倉下的計(jì)量皮帶輸送到混合料皮帶，混合料皮帶設(shè)有一臺(tái)電磁除鐵器，用于除去原料中混入的金屬夾雜物后，輸送到直線振動(dòng)篩進(jìn)行脫除大塊雜物工序。

（3）物料混勻干燥

含水份8%～12%的混合物料經(jīng)過振動(dòng)篩下方的皮帶，進(jìn)入一臺(tái)回轉(zhuǎn)式蒸汽干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行混勻和干燥，通過和干燥機(jī)換熱管內(nèi)的蒸汽換熱，干燥機(jī)內(nèi)的混合礦混合均勻，并將殘留水分干燥至1%以下，生產(chǎn)上一般控制在0.2%～0.5%之間，蒸干機(jī)出料溫度為110℃左右。

（4）球磨回篩入倉

干燥過的原料通過刮板輸送到球磨機(jī)，磨細(xì)到不超過0.1～0.2mm的顆粒大小再進(jìn)一步的混勻?；旌细傻V通過一臺(tái)刮板輸送機(jī)送至6目篩網(wǎng)進(jìn)行篩分，篩下物進(jìn)入中間倉內(nèi)。中間倉設(shè)有2臺(tái)氣流倉式輸送泵，將物料直接輸送到基夫賽特爐爐頂容量為200噸的干礦倉內(nèi)或臨時(shí)輸送到一座1200噸大儲(chǔ)倉內(nèi)。

（5）計(jì)量噴料熔煉

干礦倉內(nèi)的混合干礦通過環(huán)狀天平秤，焦炭倉中的焦炭通過計(jì)量皮帶計(jì)量。精礦通過刮板輸送機(jī)、混料回轉(zhuǎn)閥、混料螺旋后，由靜態(tài)分料器均勻帶入4個(gè)爐料噴嘴和工藝氧混合，噴入基夫賽特爐反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行閃速熔煉。

1.3 基夫賽特爐閃速熔連原理

基夫賽特爐是由反應(yīng)塔、上升煙道和電爐3個(gè)部分以及一個(gè)共同的熔池組合的矩形組合體，3部分由水冷元件組成的隔墻在氣相中分開。江銅基夫賽特爐3D效果如圖1所示。

圖1 江銅基夫賽特爐3D效果圖

（1）直接噴射型精礦噴嘴

反應(yīng)塔頂對(duì)角線上分布有4個(gè)12～16t/h的直接噴射型精礦噴嘴，安裝4個(gè)噴嘴有助于火焰熔體液滴均勻分散在所有的“焦濾層”表面，通常4支噴嘴同時(shí)運(yùn)行，在清理噴嘴或降低投料量時(shí)只運(yùn)行2支噴嘴。

表1 幾種含鉛物料和浸出渣料處理方法比較

表2 鉛鋅公司各種冶煉渣料主要化學(xué)成分（%）

（2）反應(yīng)塔與熔池溫控

塔頂中央設(shè)有一個(gè)天然氣輔助燒嘴，用于爐子升溫以及停爐時(shí)的保溫。氧料混合物在燃燒過程中形成豎直火焰，反應(yīng)塔下方火焰溫度一般控制在1380℃～1420℃。反應(yīng)塔和電爐之間的隔墻浸沒在渣熔池內(nèi)，渣溫一般控制在1280℃～1350℃；鉛溫控制在850℃～950℃。

（3）熔體反應(yīng)差異控制

靠近液體熔池表面設(shè)計(jì)有14個(gè)燒嘴孔，用于塞入移動(dòng)燒嘴進(jìn)行爐子升溫、停爐時(shí)的保溫、熔體取樣、測量“焦濾層”厚度及溫度。熔體反應(yīng)樣良好，表面有少量金屬鉛滴，渣片用手搖動(dòng)發(fā)出清脆聲音；熔體反應(yīng)樣不好，應(yīng)對(duì)精礦噴嘴進(jìn)行清理，鉛鋅公司每8小時(shí)清理一遍。

（4）粗鉛排放口與壽命

基夫賽特爐熔體排放口的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。在電熱區(qū)熔池部分距爐底中心線725mm設(shè)有4個(gè)直徑50mm的放鉛口，4個(gè)鉛口順序使用，每4小時(shí)放鉛一次。鉛口銅水套插件為易損件，發(fā)現(xiàn)有磨損后可以進(jìn)行更換，每個(gè)插件一般壽命為放鉛200次左右。

（5）爐底三種耐火磚砌筑

基夫賽特爐底采用三種材質(zhì)耐火磚反拱形砌筑。直接和粗鉛接觸的是一層425mm厚鎂鉻磚，爐周最外4圈采用鋁鉻磚，鎂鉻磚底是1mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板底是一層150mm厚的類似石墨磚。

（6）循環(huán)水與關(guān)鍵控制

基夫賽特爐鉛口銅水套及其插件采用10Bar壓力冷卻水，其余采用3.5Bar，循環(huán)水低壓量約2000m3/h、高壓壓量約350m3/h，進(jìn)水溫度控制30±2℃，出水溫度在34℃左右?；蛸愄貭t煉鉛工藝控制的關(guān)鍵在是保持反應(yīng)塔內(nèi)合適的氧化還原條件，維護(hù)好焦濾層的厚度及溫度，保持合理的鉛溫、渣溫以及鉛層、渣層液面高度，加強(qiáng)鍋爐振打系統(tǒng)點(diǎn)檢，注意電爐鍋爐煙氣入口日常清灰等工作。

1.4 基夫賽特連續(xù)脫銅爐

基夫賽特采用CDF爐連續(xù)脫銅爐，將粗鉛由溜槽排出，以熔融狀態(tài)加入連續(xù)脫銅爐進(jìn)行脫銅。脫完銅的粗鉛含銅0.07%～0.08%，流入熔鉛鍋進(jìn)一步脫銅精煉，除去粗鉛中的銅、錫等雜質(zhì)，鉛液通過鉛泵打到陽極澆鑄鍋，然后再利用自動(dòng)機(jī)組將鉛液送入定量澆鑄勺后注入陽極澆鑄模具。

1.5 基夫賽特渣直入煙化爐

基夫賽特爐的熱渣，通過溜槽直接流入煙化爐。鉛鋅公司配置了1臺(tái)18㎡的煙化爐、2個(gè)粉煤倉和2套給煤機(jī)裝置。

（1）煙化爐作業(yè)與配料

煙化爐采用間斷作業(yè)，操作周期為160～180分鐘，8～9爐/天。吹煉用空氣由離心鼓風(fēng)機(jī)供給，粉煤采用氣力輸送裝置送至粉煤倉，再由一次空氣通過螺旋泵送入噴嘴，在噴嘴內(nèi)再與二次空氣混合后鼓入煙化爐內(nèi)。

（2）煙塵凈化與爐渣水淬

采用煙化爐—余熱鍋爐一體化裝置，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱，與基夫賽特爐電熱區(qū)余熱鍋爐煙氣一起進(jìn)入凈化系統(tǒng)處理。爐渣經(jīng)水淬，采用鏈斗撈渣機(jī)撈渣；當(dāng)煙化爐檢修時(shí)，基夫賽特爐產(chǎn)出的爐渣直接進(jìn)行水淬，水淬渣以冷料的形式進(jìn)入煙化爐處理。

經(jīng)過3年建設(shè)和6年的生產(chǎn)實(shí)踐證明：當(dāng)我國鉛冶煉行業(yè)苦苦追尋綜合回收、渣料零庫存和閉環(huán)發(fā)展模式的解決方案時(shí)，基夫賽特?zé)掋U工藝早已經(jīng)在湖口園區(qū)綻放異彩。

2 基夫賽特爐法優(yōu)勢(shì)

站在基夫賽特熔鉛爐旁，三伏天依舊感受不到高溫的炙烤；探訪基夫賽特?zé)掋U廠區(qū)全流程，見不到同行業(yè)廠區(qū)擁擠的人群；徒步基夫賽特?zé)掋U基地，幾乎沒有嗅到一絲的鉛酸味道。

2.1 我國含鉛物料處理工藝方法

目前，我國處理含鉛物料和浸出渣料的主要方法是回轉(zhuǎn)窯法、煙化爐法、澳斯麥特法、基夫賽特爐法等。幾種含鉛物料和浸出渣料處理方法比較見表1。

由表1可看出，基夫賽特爐法對(duì)渣料含鉛鋅銅銀銦的回收率最高，并且渣料中的硫全部進(jìn)入豎爐煙氣制酸，從根源上消除了單獨(dú)處理含鉛物料和浸出渣料產(chǎn)生的低濃度二氧化硫脫硫的成本問題，其作業(yè)率高、渣處理綜合能耗也較低。

2.2 鉛鋅公司聯(lián)合冶煉實(shí)踐結(jié)果

基夫賽特爐經(jīng)過6年多的生產(chǎn)實(shí)踐，鉛鋅公司完全實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合冶煉和資源綜合利用。鋅系統(tǒng)每年產(chǎn)出的11～12萬噸鋅浸出渣及廢水處理的中和渣，全部流入基夫賽特?zé)掋U系統(tǒng)進(jìn)行處理；而鉛系統(tǒng)年產(chǎn)出的5萬噸次氧化鋅全部進(jìn)入濕法煉鋅工藝系統(tǒng)處理，工廠年產(chǎn)的15萬噸高溫固化煙化爐渣全部外銷用作水泥廠建材使用（在礦山開采環(huán)保壓力的今天，已成為水泥廠的搶手產(chǎn)品）。

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐分析，鉛鋅公司的主要金屬回收率為：鉛98.5%、鋅97.5%、金98%、銀97%、硫96.5%等。鉛鋅公司各種冶煉渣料成分見表2。

3 結(jié)論

基夫賽特爐是目前處理含鉛物料的最佳首選工藝。利用基夫賽特冶煉工藝，聯(lián)合蓄電池生產(chǎn)廠商和銷售平臺(tái)，構(gòu)建再生鉛綠色回購發(fā)展機(jī)制和全流程網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)管，推動(dòng)基夫賽特冶煉鉛工藝朝著鉛精礦資源與再生鉛（及含鉛物料）資源融合發(fā)展，既是不忘初心務(wù)實(shí)求真的科學(xué)追求，也是發(fā)揮技術(shù)先進(jìn)性和清潔生產(chǎn)的不二選擇。