專利名稱：氧氣底吹熔煉—液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝。
背景技術(shù)：
我國是世界第一鉛生產(chǎn)和消費(fèi)大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年全國粗鉛產(chǎn)量達(dá)314萬噸，消費(fèi)量為287萬噸，我國也是鉛礦資源貧乏的國家，2009年原生鉛含鉛量僅120萬噸，遠(yuǎn)不能滿足我國鉛冶煉的生產(chǎn)需要，大部分鉛原料需要進(jìn)口。我國現(xiàn)行鉛冶煉工藝主要有燒結(jié)一鼓風(fēng)爐還原工藝，氧氣底吹氧化一鼓風(fēng)爐還原工藝，該工藝是中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院和水口山有色金屬公司聯(lián)合開發(fā)的先進(jìn)煉鉛工藝，通常也稱SKS煉鉛法；還有云南曲靖的ISA-YMG煉鉛法，QSL煉鉛法閃速熔煉煉鉛法等。傳統(tǒng)的“鉛渣一鼓風(fēng)爐還原工藝”其突出的弊病是①能耗高燒結(jié)鍋產(chǎn)生的SO2煙氣因無法回收而全部排空，對大氣造成嚴(yán)重污染。③多金屬復(fù)雜冶金原料分離提取技術(shù)落后，回收率低，污染重。如鉛陽極泥目前主要用火法處理，貴金屬直收率僅為70-80%，其它稀貴金屬鉍、硒、碲、銻回收率低，同時(shí)還存在返料多、金屬循環(huán)量大、副流程較長、投資大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝。該工藝減少了鼓風(fēng)爐、鑄渣機(jī)及相應(yīng)輔助設(shè)施，投資少、自動化水平高，實(shí)現(xiàn)了低污染、低碳經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，是將經(jīng)底吹爐氧化熔煉的液態(tài)高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料采用碎煤，在還原爐中液態(tài)高鉛渣使用側(cè)吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下
①氧氣底吹熔煉
鉛精礦、石灰石和石英石，以及底吹爐煙灰、還原爐煙灰的返料，經(jīng)稱量配料后送熔煉車間混合后進(jìn)行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內(nèi)進(jìn)行氧化熔煉，產(chǎn)出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣；
②還原爐側(cè)吹直接還原
熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內(nèi)進(jìn)行側(cè)吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調(diào)整渣型，產(chǎn)出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣；
③煙化提鋅
步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進(jìn)行還原吹煉，產(chǎn)出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經(jīng)第三余熱鍋爐回收余熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統(tǒng)處理提鋅；煙化渣水碎后送渣場堆存或作為生產(chǎn)建筑材料外賣；收塵器除塵后的廢氣送煙氣脫硫系統(tǒng)處理排空；④煙氣處理制酸
氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的高硫煙氣經(jīng)第一余熱鍋爐回收余熱、電收塵器收塵后，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產(chǎn)生的低硫煙氣經(jīng)第二余熱鍋爐回收余熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫后直接排空；布袋收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；
⑤粗鉛精煉
步驟①氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產(chǎn)出的二次粗鉛送電解精煉車間，經(jīng)火法精煉除銅、撈渣作業(yè)后澆鑄成鉛陽極板進(jìn)行電解精煉，產(chǎn)出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產(chǎn)系統(tǒng)回收銀；電鉛錠外賣。本發(fā)明的有益技術(shù)效果
本發(fā)明工藝中采用廉價(jià)的碎煤還原劑代替價(jià)格昂貴的冶金焦，同時(shí)在原有基礎(chǔ)上省去冷卻、鑄錠、再融化三大中間環(huán)節(jié)，采用側(cè)吹熔融直接還原工藝和DCS控制系統(tǒng)，確保還原可控，渣含鉛穩(wěn)定在2%-3%，鉛渣分離效果好，使粗鉛回收率達(dá)到98. 5%以上，粗鉛冶煉能耗降低到280公斤/噸標(biāo)煤以下，鉛冶煉能耗和生產(chǎn)成本大幅降低。本發(fā)明工藝投資少、環(huán)境條件好、自動化水平高等優(yōu)勢明顯。減少了鼓風(fēng)爐、鑄渣機(jī)及相應(yīng)輔助設(shè)施，大大減少了廠房占地面積；實(shí)現(xiàn)粗鉛冶煉流程短捷，顯著減少粉塵的散發(fā)源，冶煉爐微負(fù)壓操作避免了煙氣外逸，生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的鉛煙塵均密封輸送并返回配料有效防止鉛塵的彌散污染，極大改善了工作環(huán)境，利于操作工人身體健康，充分體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)理念；采用DCS控制系統(tǒng)，強(qiáng)化過程控制，提高了勞動效率，減員增效效果明顯，整個工藝過程實(shí)現(xiàn)了低污染、低碳經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化生產(chǎn)和鉛鋅分離效果好的優(yōu)勢。經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測本發(fā)明完成達(dá)產(chǎn)時(shí)，達(dá)到年產(chǎn)電鉛10萬噸/年，白銀204噸，銅銃含銅2321噸，氧化鋅塵含鋅32275噸，含碲煙塵649噸，硫酸107352噸，煙化爐渣142057噸。年銷售收入274358萬，年凈利潤18349萬元，年繳稅總額6867萬元。


圖I是本發(fā)明的工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。在圖I中，一種氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，是將經(jīng)底吹爐氧化熔煉的液態(tài)高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料采用碎煤，在還原爐中液態(tài)高鉛渣使用側(cè)吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下
①氧氣底吹熔煉
硫化鉛精礦(或鉛渣)、石灰石和石英石，以及底吹爐煙灰、還原爐煙灰的返料，經(jīng)稱量配料后送熔煉車間混合后進(jìn)行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內(nèi)進(jìn)行氧化熔煉，產(chǎn)出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣；
②還原爐側(cè)吹直接還原
熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內(nèi)進(jìn)行側(cè)吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調(diào)整渣型，同時(shí)加入氧化浸出渣進(jìn)行還原吹煉，利用還原反應(yīng)放熱使其反應(yīng)熔體區(qū)域溫度穩(wěn)定在1200— 1250°C，產(chǎn)出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣；
③煙化提鋅
步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進(jìn)行還原吹煉，產(chǎn)出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經(jīng)第三余熱鍋爐回收余熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統(tǒng)處理提鋅；煙化渣水碎后送渣場堆存或作為生產(chǎn)建筑材料外賣；收塵器除塵后的廢氣送煙氣脫硫系統(tǒng)處理排空；
④煙氣處理制酸
氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的高硫煙氣經(jīng)第一余熱鍋爐回收余熱、電收塵器收塵后，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產(chǎn)生的低硫煙氣SO2濃度較低，經(jīng)第二余熱鍋爐回收余熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫后直接排空；布袋 收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；
⑤粗鉛精煉
步驟①氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產(chǎn)出的二次粗鉛均利用虹吸方式由虹吸出口通過溜槽放入電解精煉車間的大鉛鍋中，經(jīng)火法精煉除銅、撈渣作業(yè)后澆鑄成鉛陽極板進(jìn)行電解精煉，產(chǎn)出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產(chǎn)系統(tǒng)回收銀；電鉛錠外賣。陽極泥處理主要包括3個工序，即貴鉛爐還原熔煉、分銀爐氧化精煉和銀電解精煉。其中的貴鉛爐還原熔煉的目的是將鉛陽極泥中的金、銀富集成為金銀鉛合金(貴鉛)，為進(jìn)一步分離金銀做準(zhǔn)備。熔劑有純堿、石灰、石英等。還原劑有焦粉、鐵屑等。主要產(chǎn)物為貴鉛、稀渣、粘渣、氧化渣和煙塵。隨著爐料開始熔化，發(fā)生鉛還原和造渣反應(yīng)，同時(shí)銀的化合物發(fā)生分解或被還原生成金屬銀，鉛是金銀的良好捕集劑，鉛鉍、銅等在沉降中大量溶解金銀，形成貴鉛而使金銀與大部分雜質(zhì)分離。部分砷、銻、鉛、鉍以低價(jià)氧化物揮發(fā)進(jìn)入煙塵，部分與熔劑作用而造渣。還原熔煉作業(yè)分配料、加料、熔化、造渣、沉淀、放渣及放貴鉛等步驟。陽極泥與熔劑、還原劑均勻混合后，一次或分批加入轉(zhuǎn)爐中。加料時(shí)爐溫不宜過高，以700 900°C為宜，熔化時(shí)爐溫升至1200 1300°C，熔化時(shí)間一般為12h。熔化時(shí)鼓入空氣進(jìn)行氧化造渣，造渣完畢后靜置2h左右再放渣。放渣時(shí)爐溫保持在120(TC左右，先放出稀渣，然后升溫lh，使粘渣中的貴鉛顆粒得以沉降，再放出粘渣，而后吹風(fēng)氧化，使貴鉛中的銅鉍砷銻等氧化入渣或揮發(fā)，此時(shí)保持爐溫在900°C左右，再扒出少許干渣后即可放出貴鉛。貴鉛倒入中間包，通過起重機(jī)吊起，熱裝入送分銀爐，或者鑄成貴鉛錠后加入貴鉛爐進(jìn)一步精煉。稀渣送鉛系統(tǒng)熔煉回收所含鉛、銀，粘渣和氧化渣返貴鉛爐重?zé)?，含砷銻的煙塵外售。本例配置了 2臺轉(zhuǎn)爐來冶煉鉛陽極泥，貴鉛爐的操作周期為16h。其中的分銀爐氧化精煉主要通過吹風(fēng)進(jìn)行氧化精煉，目的是將貴鉛中的雜質(zhì)氧化造渣并除去。氧化劑為空氣和硝石，熔劑為純堿。主要產(chǎn)物為金銀總含量大于95%的金銀合金板及氧化前期渣、氧化后期渣(鉍渣)、銅渣和煙塵。貴鉛加入分銀爐中后，點(diǎn)火加熱，升溫至900°C以上，爐料深化后吹風(fēng)氧化。在氧化過程中，銻、砷、鉍、鉛、銅等以氧化物形態(tài)進(jìn)入煙塵及渣中，而銅、碲的徹底氧化除去則需要加入氧化劑氧化，與純堿造渣除去，由于金銀對氧的親和力小，過程中純度不斷提高，達(dá)到初步精煉的目的。氧化前期渣返貴鉛爐重新熔煉，銅渣和氧化煙塵外售，金銀合金經(jīng)澆鑄成金銀合金陽極板送銀電解精煉。由于貴鉛爐與分銀爐操作周期不同，為實(shí)現(xiàn)貴鉛融態(tài)進(jìn)入分銀爐，以便更好的利用熱能，本設(shè)計(jì)配置了2臺分銀爐與貴鉛爐匹配。個別情況下也可將部分貴鉛暫時(shí)澆鑄成錠，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候加入分銀爐。分銀爐的操作周期為72h。其中的銀電解精煉是在硝酸介質(zhì)的電解溶液中進(jìn)行，銀的濃度為80 120g/L，游離硝酸5 10g/L。銀電解液由電解槽流至電解液循環(huán)槽，用泵揚(yáng)至電解液高位槽，再流入電解槽，循環(huán)液流量 I. 2L/min。電解槽電流密度為250 350A/ m2，電壓I. 5 2. 5V。在電場的作用下銀呈針狀在陰極上析出被機(jī)械攪拌棒拔落至輸送帶上并被帶出，然后經(jīng)洗滌、烘干后送熔鑄，銀粉熔鑄在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行，溫度1200 1300°C。為補(bǔ)充銀電解中銀離子，用工業(yè)濃硝酸與銀屑(或銀頭)反應(yīng)造液，造液時(shí)逸出的NOx氣體，通過吸收后排放。當(dāng)銀電解液中銅離子高達(dá)50g/L時(shí)需要處理，銀離子用氯化鈉沉淀得到氯化銀，然后用鐵悄置換，置換后的粗銀返回分銀爐。沉銀后的含銅液用 鐵屑置換后送污水處理站。電解產(chǎn)出的銀陽極泥含金，經(jīng)硝酸脫銀洗滌、干燥后熔鑄成粗精錠或進(jìn)一步提純?yōu)榧兘?。所述氧氣底吹熔煉爐、還原爐和煙化爐的控制過程采用DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了配料、制粒、供氧、熔煉、余熱鍋爐、鍋爐循環(huán)水、電收塵和高溫風(fēng)機(jī)全流程、全部設(shè)備的集中控制；所述DCS控制系統(tǒng)主要有現(xiàn)場控制站(I/O站)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元(操作員站OPS、工程師站ENS)、機(jī)柜、電源等組成；系統(tǒng)具備開放的體系結(jié)構(gòu)，有多層開放數(shù)據(jù)接□。所述第一、第二和第三余熱鍋爐有帶香蕉型膜式壁煙罩和直升煙道。
權(quán)利要求
1.一種氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，其特征是將經(jīng)底吹爐氧化熔煉的液態(tài)高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料采用碎煤，在還原爐中液態(tài)高鉛渣使用側(cè)吹直接還原成二次粗鉛；具體工藝如下 ①氧氣底吹熔煉 鉛精礦、石灰石和石英石，以及底吹爐煙灰、還原爐煙灰的返料，經(jīng)稱量配料后送熔煉車間混合后進(jìn)行制粒；粒料加入氧氣底吹熔煉爐內(nèi)進(jìn)行氧化熔煉，產(chǎn)出一次粗鉛、熔融高鉛渣和高硫煙氣； ②還原爐側(cè)吹直接還原 熔融高鉛渣通過溜槽直接流入還原爐內(nèi)進(jìn)行側(cè)吹還原熔煉，還原熔煉過程中需加入石灰石調(diào)整渣型，產(chǎn)出二次粗鉛、低硫煙氣和還原爐渣； ③煙化提鋅 步驟②的還原爐渣通過吊包子吊入煙化爐進(jìn)行還原吹煉，產(chǎn)出煙化煙氣和煙化渣，煙化煙氣經(jīng)第三余熱鍋爐回收余熱，表冷器降溫，收塵器收集得次氧化鋅煙塵，送鋅冶煉系統(tǒng)處理提鋅；煙化渣水碎后送渣場堆存或作為生產(chǎn)建筑材料外賣；收塵器除塵后的廢氣送煙氣脫硫系統(tǒng)處理排空； ④煙氣處理制酸 氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的高硫煙氣經(jīng)第一余熱鍋爐回收余熱、電收塵器收塵后，送硫酸車間制酸；電收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料；還原爐所產(chǎn)生的低硫煙氣經(jīng)第二余熱鍋爐回收余熱，布袋收塵器除塵，廢氣脫硫后直接排空；布袋收塵器所收集的鉛煙灰送煙塵窗返回熔煉車間配料； ⑤粗鉛精煉 步驟①氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的一次粗鉛送，步驟②還原爐產(chǎn)出的二次粗鉛送電解精煉車間，經(jīng)火法精煉除銅、撈渣作業(yè)后澆鑄成鉛陽極板進(jìn)行電解精煉，產(chǎn)出電鉛和鉛陽極泥；鉛陽極泥富含銀，送貴金屬生產(chǎn)系統(tǒng)回收銀；電鉛錠外賣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，其特征在于所述的所述氧氣底吹熔煉爐、還原爐和煙化爐的控制過程采用DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了配料、制粒、供氧、熔煉、余熱鍋爐、鍋爐循環(huán)水、電收塵和高溫風(fēng)機(jī)全流程、全部設(shè)備的集中控制；所述DCS控制系統(tǒng)主要有現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元、機(jī)柜、電源等組成；系統(tǒng)具備開放的體系結(jié)構(gòu)，有多層開放數(shù)據(jù)接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧氣底吹熔煉一液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，其特征在于所述第一、第二和第三余熱鍋爐有帶香蕉型膜式壁煙罩和直升煙道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧氣底吹熔煉—液態(tài)高鉛渣側(cè)吹直接還原工藝，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。主要工藝是將經(jīng)底吹爐氧化熔煉的液態(tài)高鉛渣熔體直接注入還原爐中，燃料采用碎煤，在還原爐中液態(tài)高鉛渣使用側(cè)吹直接還原成二次粗鉛；氧氣底吹熔煉爐所產(chǎn)生的高硫煙氣經(jīng)第一余熱鍋爐回收余熱、電收塵器收塵后，送硫酸車間制酸；該工藝減少了鼓風(fēng)爐、鑄渣機(jī)及相應(yīng)輔助設(shè)施，投資少、自動化水平高，實(shí)現(xiàn)了低污染、低碳經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22B13/02GK102634674SQ20121012661
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者何德明, 吳聲良, 鄧昌雄, 雷立群 申請人:湖南華信有色金屬有限公司