KlVCET工藝在國內(nèi)的生產(chǎn)實(shí)踐

荊旭冬，歐陽成

(江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500)

1 引言

鉛作為一種基礎(chǔ)的原材料在人類文明的進(jìn)程中發(fā)揮著十分重要的作用。鉛的傳統(tǒng)冶煉方法是先焙燒成燒結(jié)塊再進(jìn)入鼓風(fēng)爐熔煉，此方法的缺點(diǎn)有能源消耗大、物料量偏多、生產(chǎn)流程長、產(chǎn)出的煙氣不適宜用常規(guī)工藝制酸、現(xiàn)場操作環(huán)境差，所以被直鉛冶煉的新方法替代。KIVCET工藝是一種具有先進(jìn)技經(jīng)指標(biāo)、高自動(dòng)化裝備的直接煉鉛新技術(shù)，由東方院研發(fā)，已在烏卡廠、維斯麥港廠、特雷爾廠使用。

江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司引進(jìn)KIVCET工藝，建設(shè)四十萬噸產(chǎn)能的鉛鋅聯(lián)合項(xiàng)目（分兩期建設(shè)，2011年一期二十萬噸鉛鋅產(chǎn)能投入生產(chǎn)），實(shí)現(xiàn)鉛、鋅、銅、金以及銀等金屬的高效回收。系統(tǒng)利用KIVCET工藝生產(chǎn)粗鉛，粗鉛由連續(xù)脫銅爐精煉后制作成陽極板，電解鉛采用大極板技術(shù)配套自動(dòng)化程度高的機(jī)組實(shí)現(xiàn)極板制作、排距、清洗、運(yùn)輸?shù)臒o人化操作。鋅的生產(chǎn)采用常規(guī)工藝，精礦在沸騰爐完成焙燒后進(jìn)行酸浸，浸出液凈化后選用大極板電積技術(shù)。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部的物料循環(huán)，鋅冶煉產(chǎn)出的各種渣作為基夫賽特爐的原料，基夫賽特爐渣中的鋅經(jīng)煙化后產(chǎn)出氧化鋅作為鋅系統(tǒng)的原料，極大的提高金屬回收率，使廢水、廢氣及固體廢物的排放量最低，實(shí)現(xiàn)原料中的金屬得到最大效率的利用，建立一種“綠色、循環(huán)”的鉛鋅聯(lián)合冶煉發(fā)展模式。

2 基夫賽特直接煉鉛的反應(yīng)機(jī)理及工藝特點(diǎn)

2.1 反應(yīng)機(jī)理

圖1 基夫賽特爐工藝流程圖

表1 基夫賽特工藝特點(diǎn)[1]

基夫賽特工藝是一種閃速熔煉的直接煉鉛方法，為增強(qiáng)冶煉反應(yīng)過程利用氧氣使精礦充分反應(yīng)放熱，干燥、球磨后的物料通過精礦噴嘴與氧氣一起進(jìn)入反應(yīng)區(qū)內(nèi)，物料在反應(yīng)區(qū)內(nèi)呈懸浮態(tài)，經(jīng)過傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜過程完成硫化礦物的氧化，氧化產(chǎn)物的熔解造渣，氧化渣熔體中大部分的氧化鉛在與爐內(nèi)的焦炭過濾層發(fā)生還原反應(yīng)得到金屬鉛，剩余未還原的部分流入電爐后繼續(xù)還原，在一座熔爐里完成整個(gè)氧化、還原的冶金工程。

2.2 工藝特點(diǎn)

基夫賽特工藝的特點(diǎn)見表1：

3 江銅集團(tuán)基夫賽特爐工藝過程

基夫賽特直接煉鉛的工藝過程主要包含原料配備與爐料干燥球磨、基夫賽特爐熔煉和煙氣余熱回收及收塵工序，工藝流程圖見圖1。

3.1 原料配備

將基夫賽特爐所需的各種物料按照一定要求連續(xù)稱量配料，配置好的爐料經(jīng)過振動(dòng)篩去除雜物，通過皮帶機(jī)輸送到干燥球磨工序。焦炭通過干燥后經(jīng)皮帶機(jī)輸送到料倉經(jīng)計(jì)量后一部分進(jìn)入基夫賽特爐反應(yīng)區(qū)內(nèi)參與反應(yīng)，一部分加入電熱區(qū)。

3.2 爐料干燥球磨

為將配置篩分后的物料水分干燥至1%以下，采用一種以蒸汽為熱源介質(zhì)的回轉(zhuǎn)干燥設(shè)備。經(jīng)過干燥的爐料進(jìn)入球磨機(jī)研磨，再使用篩分設(shè)備以保證爐料研磨效果。合格的爐料采用壓縮風(fēng)運(yùn)輸至儲倉待用。

3.3 基夫賽特爐閃速冶煉

設(shè)置在同一爐膛上的反應(yīng)區(qū)、直升煙道以及電爐區(qū)是基夫賽特爐的重要構(gòu)成部分，其中反應(yīng)區(qū)通過隔離水套與電爐區(qū)分隔開，基夫賽特爐構(gòu)成圖見圖2。

圖2 基夫賽特爐構(gòu)成圖[3]

表2 基夫賽特法煉鉛主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

利用一種特殊的精礦噴嘴將爐料與氧氣混合后噴射入反應(yīng)區(qū)，物料在反應(yīng)區(qū)內(nèi)呈懸浮態(tài)，經(jīng)過傳熱傳質(zhì)的復(fù)雜過程完成硫化礦物的氧化、氧化產(chǎn)物的熔解造渣，氧化渣熔體中大部分的氧化鉛在與爐內(nèi)的焦炭過濾層發(fā)生還原反應(yīng)得到金屬鉛，剩余未還原的部分再通過隔墻下方的通道流入電熱區(qū)。

在電熱區(qū)通過石墨電極提供熱源，保持爐內(nèi)的熔體溫度使鉛、渣分離。爐渣中的氧化鋅與加入的焦炭發(fā)生還原反應(yīng)進(jìn)入煙氣系統(tǒng)。粗鉛采用打孔方式從鉛口排放至CDF爐。爐渣通過渣口排放至煙化爐。

3.4 煙氣余熱回收及收塵

爐料與氧氣反應(yīng)后生成高濃度SO2煙氣，進(jìn)入余熱鍋爐既實(shí)現(xiàn)降溫除塵又達(dá)到余熱回收利用的目的。降溫后的煙氣以靜電除塵的方式進(jìn)一步捕集煙塵后由風(fēng)機(jī)送往制酸系統(tǒng)。使用刮板機(jī)將來自鍋爐、靜電除塵器的煙塵返回至料倉，以計(jì)量方式加入反應(yīng)區(qū)。

電熱區(qū)產(chǎn)出的含鋅煙氣在直升煙道內(nèi)與鼓入的空氣反應(yīng)生成氧化鋅煙塵，在電熱區(qū)余熱鍋爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷卻降溫，冷卻后的煙氣進(jìn)入濕法除塵系統(tǒng)凈化后由煙囪排空。

4 基夫賽特爐生產(chǎn)實(shí)踐情況

基夫賽特爐在2012年2月開始點(diǎn)火升溫，在3月開始投料生產(chǎn)，經(jīng)過半年的試運(yùn)行轉(zhuǎn)換為正式生產(chǎn)模式。基夫賽特工藝八年的應(yīng)用有效驗(yàn)證其在鉛鋅聯(lián)合冶煉中的特殊優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)中間物料的循環(huán)流轉(zhuǎn)，解決了鉛鋅冶煉廢渣堆存的難題，達(dá)到鉛鋅冶煉渣的資源化處理。基夫賽特爐處理了鋅系統(tǒng)產(chǎn)出的全部鋅浸出渣、鉛渣及中和廢水時(shí)產(chǎn)出的渣料；基夫賽特爐渣中的鋅經(jīng)煙化爐吹煉轉(zhuǎn)化為氧化鋅全部進(jìn)入濕法煉鋅工藝系統(tǒng)處理，由此發(fā)揮鉛鋅聯(lián)合企業(yè)的優(yōu)勢，最大限度地提高有價(jià)金屬的回收率，最大限度地降低冶煉工程的能耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，減少了因渣料堆存帶來的環(huán)保壓力?；蛸愄胤掋U主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)如下表。

基夫賽特爐在2014年進(jìn)行首次檢修，通過檢查爐體銅水套和耐火材料發(fā)現(xiàn)：

（1） 爐膛底部的耐火磚基本沒有損傷。

（2） 少部分電爐東側(cè)的耐火磚損壞，與生產(chǎn)中電熱區(qū)溫度控制過高有關(guān)。

（3） 電熱區(qū)爐頂耐火磚沒有沖刷腐蝕跡象。

（4） 反應(yīng)區(qū)及隔墻水套完好。

（5） 鉛口水套因?yàn)樽鳂I(yè)中使用氧氣燒口對銅水套造成損傷，在檢修的過程中將受損的水套進(jìn)行維修更換。

基夫賽特爐在同年5月生產(chǎn)恢復(fù)，運(yùn)行至今爐體情況良好。

5 結(jié)語

江銅鉛鋅公司在中國最先引進(jìn)并成功應(yīng)用KIVCET工藝，在鉛鋅冶煉業(yè)的發(fā)展模式中探索和嘗試了一條在資源、資本、技術(shù)等方面都具有全面競爭力的新路徑，有效提升鉛鋅行業(yè)的技術(shù)裝備水平、實(shí)現(xiàn)冶煉資源的高效利用、改善生產(chǎn)場所的衛(wèi)生環(huán)境，隨著時(shí)間的推移會在國內(nèi)鉛鋅行業(yè)中發(fā)揮更多積極的借鑒和示范作用。