專利名稱:有色金屬冶煉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色冶煉裝置，具體講涉及一種鉛冶煉爐。
背景技術(shù)：
鉛冶煉方法概括為傳統(tǒng)法、直接煉鉛法。傳統(tǒng)法即燒結(jié)——鼓風(fēng)爐熔煉法；直接煉鉛法即取消硫化鉛精礦燒結(jié)過程，生精礦直接入爐熔煉的方法。多年來傳統(tǒng)法是鉛的主要生產(chǎn)方法，但隨著人類對環(huán)保、節(jié)能認(rèn)識要求的不斷提高，傳統(tǒng)法的缺點日顯突出，世界上很多鉛冶煉廠逐步地采用直接煉鉛法替代傳統(tǒng)法。直接煉沿法可歸納為一段爐法，如吉夫賽特法、QSL法、卡爾多法、瓦紐科夫法，在一臺爐中完成粗鉛冶煉過程。兩段爐法如澳斯麥特法、艾薩法、水口山法，在兩臺爐中完成粗鉛生產(chǎn)過程。以下對各種粗鉛生產(chǎn)方法簡要評述1)傳統(tǒng)法傳統(tǒng)法使用時間久遠(yuǎn)、技術(shù)成熟可靠、生產(chǎn)穩(wěn)定。但傳統(tǒng)法存在人們較難繼續(xù)接受的缺點。
(1)燒結(jié)機、鼓風(fēng)爐產(chǎn)生氣量大，而SO2濃度低的煙氣，難以經(jīng)濟地治理，以致對環(huán)境會造成嚴(yán)重污染。
(2)燒結(jié)過程中大量氧化反應(yīng)熱未得到充分利用，而燒結(jié)塊冷卻后在鼓風(fēng)爐熔煉又將大量消耗昂貴的冶金焦，能耗高。
(3)工藝流程長、設(shè)備多；物料周轉(zhuǎn)多，燒結(jié)塊返回破碎、混合料燒結(jié)、鼓風(fēng)爐熔煉作業(yè)產(chǎn)生含鉛粉塵和含鉛蒸汽、SO2的煙氣，低空污染嚴(yán)重、操作環(huán)境差、勞動、工業(yè)衛(wèi)生條件差、對職工身體健康有較大危害。
由于傳統(tǒng)法勞動安全衛(wèi)生條件差，能耗高，煙害難以治理，所以逐漸被改造或被其它工藝所替代。
2)氧化熔煉加鼓風(fēng)爐還原熔煉的方法當(dāng)代中外不少鉛冶煉廠采用一段氧化爐熔煉、生產(chǎn)高鉛渣，再用傳統(tǒng)的鼓風(fēng)爐還原熔煉高鉛渣生產(chǎn)粗鉛。該方法優(yōu)缺點氧化爐煙氣量小、SO2濃度高、煙氣易于治理、90％以上的硫得到回收利用，對環(huán)境污染及勞動工業(yè)衛(wèi)生條件比傳統(tǒng)法有較大改善，但缺點(1)除了氧化爐外，還要一段鼓風(fēng)爐還原熔煉。
(2)氧化爐煙氣得到很好治理，但還原鼓風(fēng)爐煙氣依然量大、SO2濃度低、較難治理。
(3)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的高鉛渣需冷卻、破碎、再在鼓風(fēng)爐還原熔煉、配加昂貴的冶金焦，反應(yīng)熱利用不充分、能耗仍然較高。
該方法直接煉鉛不是徹底，完善的直接煉鉛工藝，如果澳斯麥特法進(jìn)一步改進(jìn)實現(xiàn)熔融物料轉(zhuǎn)移在第2臺豎爐中還原，不用鼓風(fēng)爐還原，(原研發(fā)目標(biāo))則可進(jìn)一步改善勞動條件，減輕污染，節(jié)約能耗，但直至現(xiàn)在一些澳斯麥特法煉鉛廠家對豎爐還原未予認(rèn)同，仍然采用鼓風(fēng)爐還原。所以從爐壽命、能耗、生產(chǎn)操作條件方面考慮這樣的兩段法還不是理想的直接煉鉛方案。
值得關(guān)注的是，澳斯麥特公司在印度鋅公司已用1臺澳斯麥特爐進(jìn)行氧化熔煉、還原熔煉、爐渣煙化處理，1爐3用，粗鉛生產(chǎn)能力達(dá)50kt/a，取得工業(yè)化成功，已開始實踐原研發(fā)宗旨。這種1爐多用的澳斯麥特爐，原料適應(yīng)性廣、備料簡單、工序少，投資省，是一種較好的工藝技術(shù)。
但是，澳斯麥特熔煉存在爐壽命較短，還原期、煙化期煙氣要配入SO2方能連續(xù)制酸等缺點，是制約該技術(shù)推廣的主要原因。
3)一段爐直接煉鉛法瓦紐柯夫法瓦紐柯夫爐主要用于煉銅，現(xiàn)有個別廠用于煉鉛，但規(guī)模小。瓦紐柯夫法勞動條件差，爐襯壽命短，適于中小及裝備要求不高的企業(yè)。
QSL法QSL法曾在德國斯托爾伯格、韓國溫山、中國西北冶煉廠、加拿大科明科建廠使用，由于一個爐內(nèi)氧化、還原氣氛難以控制，操作難度大，爐襯沖刷侵蝕快，氧槍壽命短，結(jié)渣堵塞等問題，中國西北冶煉廠15年僅試車3次合計運行不足12個月停產(chǎn)?？泼骺平ǔ?年無法正常運行而改造為吉夫賽特法。韓國溫山經(jīng)過試車改造，將氧化與還原分開為雙室，生產(chǎn)至今已13年。德國斯托爾伯格近10年多次技術(shù)改造，維持生產(chǎn)?？梢奞SL法爐襯、氧槍壽命短、難以控制和操作、設(shè)備故障多，不宜采用。
卡爾多爐卡爾多爐為同一臺爐氧化、還原熔煉分期間斷操作，還原期爐煙氣SO2很少，不得不在氧化期吸收，壓縮冷凝一部分SO2為液體在還原期解析補充到煙氣中以維持煙氣制酸系統(tǒng)連續(xù)正常運行，操作比較麻煩。制酸也是該技術(shù)推廣的極大困難。
吉夫賽特法吉夫賽特法研發(fā)于原蘇聯(lián)，1988年在哈薩克斯坦的烏斯季卡緬諾戈斯克建成日處理400～500t爐料的鉛冶煉廠，1986年意大利埃尼利索斯公司建設(shè)80kt/a的威斯麥冶煉廠。
加拿大科明科廢棄原QSL爐在1994年建設(shè)特雷爾100kt/a鉛吉夫賽特法冶煉廠。吉夫賽特法實際是一種閃速一步熔煉法。吉夫賽特爐由兩個反應(yīng)區(qū)組成，爐內(nèi)設(shè)以隔墻，隔墻一側(cè)為氧化反應(yīng)區(qū)，另一側(cè)為還原區(qū)。氧化區(qū)設(shè)有豎式反應(yīng)塔，粒度＜1mm，含水＜1％爐料由塔頂噴咀噴入，在高氧位(含氧90～95％)、高溫(750～1400℃)的條件下，自上而下呈懸浮狀態(tài)，飄浮下落，通過傳熱，傳質(zhì)和氣-固、氣-液反應(yīng)，完成爐料的氧化脫硫和造渣。氧化反應(yīng)熔融物經(jīng)過氧化熔煉塔下的溶池進(jìn)入焦炭層得到第一階段還原，大部分金屬鉛在氧化熔體中濾出。鉛渣混合物再進(jìn)入液相連通的電爐還原區(qū)，在電爐中加入焦炭在還原氣氛下鉛鋅氧化物被還原，鋅蒸汽在電爐出口段氧化為氧化鋅，在還原煙氣中通過收塵可以回收。吉夫賽特爐氣相被隔墻分隔，氧化段煙氣含SO2高，通過余熱鍋爐降溫及收塵后送往制酸。爐渣與粗鉛由還原區(qū)不同高位的出口放出。
吉夫賽特爐特點(1)原料適應(yīng)性強，含鉛20～70％，硫13.5～28％，銀100～8000g/t的原料都可應(yīng)用并可處理含鋅爐料，還可處理渣料。
(2)爐子運行連續(xù)穩(wěn)定，爐壽長，維修費省。
(3)主要金屬的回收率高，鉛回收率可達(dá)98％，金銀可達(dá)99％，原料中的鋅回收率可達(dá)60％以上。
(4)煙氣量小，煙氣SO2濃度高，便于治理，有利環(huán)境保護(hù)。
(5)氧化還原在一臺爐中完成，反應(yīng)熱充分利用，能耗低。
(6)爐體密閉，易于實現(xiàn)自動化、機械化，爐體煙塵煙氣逸散少、操作條件好、勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生條件好。
(7)對鉛鋅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢，吉夫賽特爐可以處理濕法煉鋅渣，回收鉛鋅、銀、銦。吉夫賽特爐煙氣、氧化鋅可送煉鋅系統(tǒng)處理作到鉛鋅互補。
吉夫賽特爐缺點是投資費用多，特別是取得吉夫賽特技術(shù)許可渠道難；另外，操作技術(shù)要求精度較高。
綜上所述，當(dāng)今世界各煉鉛法都有不足之處。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服以上各種冶煉方法的缺點，開發(fā)新的有色金屬冶煉爐和其冶煉技術(shù)，本專利申請發(fā)明人研發(fā)的多功能熔煉爐，既可用來煉鉛也可用以煉銅、煉鎳，根據(jù)市場情況可以改變功能模式。
本發(fā)明專利申請?zhí)峁┑亩喙δ苋蹮挔t，它主要用來煉鉛，同時也可用以煉銅、煉鎳等有色金屬，根據(jù)市場情況可以改變功能模式。
本發(fā)明提供的熔煉爐包括1.設(shè)有風(fēng)口的圓柱形懸浮熔煉爐和二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器，配套通用的還原電爐；2、整個工藝采用一段深度氧化，三段深度還原；3、工藝連續(xù)，制酸穩(wěn)定，熱利用率高。
本發(fā)明提供的冶煉爐包括1設(shè)有風(fēng)口的圓柱形懸浮熔煉爐、二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器及還原電爐相配合的冶煉體系；2、圓柱形懸浮熔煉爐(含風(fēng)口)和二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器；3、一段氧化、三段還原的冶煉工藝。
本發(fā)明提供的冶煉爐包括，圓柱形懸浮熔煉爐、二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器和一座緊鄰的電爐。懸浮爐產(chǎn)生的爐渣通過溜槽排入二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器進(jìn)行富氧還原，還原后熔體流入電爐進(jìn)行深度鉛還原，整個工藝過程連續(xù)進(jìn)行。
附圖1熔煉爐附圖2熔煉爐煉鉛工藝流程圖實施例1.本發(fā)明提供的懸浮熔煉爐包括三部分圓柱形沉淀池、圓柱形反應(yīng)塔、上升煙道。
所說反應(yīng)塔上升煙道架設(shè)在沉淀池側(cè)邊，反應(yīng)塔高度約8米。反應(yīng)塔由鉻鎂磚砌筑，也可以其他結(jié)構(gòu)形式，設(shè)有冷卻元件保護(hù)。塔頂設(shè)有一個備用天然氣燒咀或輕柴油燒咀，供停料保溫用。中央燒咀外均布3個精礦噴咀；或者中央設(shè)置1個精礦噴咀，燒咀設(shè)在頂側(cè)面。精礦噴咀中央插裝有下料管，下料管外有富氧空氣或氧氣風(fēng)套，風(fēng)套進(jìn)入塔后收縮成喉管，然后再擴大呈喇叭口，下料管直插到咽喉口，粉狀爐料通過下料管從咽喉口處給出，富氧空氣或純氧氣在咽喉口成高速射流，將爐料引入并經(jīng)喇叭口分散成霧狀送入反應(yīng)塔。噴咀將反應(yīng)空氣，爐料混合分散并送入塔，風(fēng)料呈懸浮狀，進(jìn)入高溫區(qū)即發(fā)生冶金化學(xué)反應(yīng)；在反應(yīng)塔內(nèi)從塔頂往下溫度從800多℃逐步升高到1380℃，在一定的氧化氣氛下，進(jìn)行分解與氧化反應(yīng)，并以2.1～3m/sec飄落，在2.5～3.5sec時間完成冶化反應(yīng)。反應(yīng)后融熔物先降落到渣線上高200mm的焦點區(qū)，通過焦點區(qū)若干個風(fēng)口鼓入氧氣濃度30-50％的富氧空氣進(jìn)行第一次還原熔煉，約70-80％的PbO與焦點區(qū)的焦炭層中被還原成金屬Pb，鉛與渣在沉淀池分離，大部份粗鉛從沉淀池放鉛口放出，少部分鉛呈PbO進(jìn)入高鉛渣。反應(yīng)塔煙氣進(jìn)入沉淀池，以5～7m/sec速度流向上升煙道，沉淀池設(shè)有側(cè)墻鋼管，水平水套，垂直水套冷卻保護(hù)。為使煙氣攜帶的煙塵下沉，上升煙道煙氣速度＜7m/s，為減輕融熔煙塵粘結(jié)，上升煙道做成垂直向上，高度約十多米，直接與余熱鍋爐輻射冷卻段相連。
2、懸浮熔煉爐爐渣經(jīng)流槽流到二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器。風(fēng)焦反應(yīng)器由水套、風(fēng)口、熔池等組成。液態(tài)爐渣在流過該爐的高溫焦碳柱時，被第二次還原。焦碳柱的1200度左右的焦點區(qū)溫度，主要靠從風(fēng)口鼓入的富氧空氣與焦碳反應(yīng)產(chǎn)生。
3、經(jīng)過二次還原后，二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器內(nèi)的渣和鉛一起流入電爐，煙氣與電爐煙氣混合后進(jìn)余熱鍋爐收集余熱和收塵。電爐功率滿足熱平衡要求，設(shè)有3根電極，電加熱維持還原溫度，還原劑為15～30mm碎焦炭或碎煤，高鉛渣加入電爐還原，還原后渣含鉛為1-2％。還原渣用包子吊往煙化爐處理。
本發(fā)明提供的爐煉鉛的主要反應(yīng)分解與氧化反應(yīng) Cu2S+2O2＝2CuO+SO2； S+O2＝SO2；
4FeS2+11O2＝2Fe2O3+8SO2；CaCO3＝CaO+CO2MgCO3＝MgO+CO2造渣反應(yīng)2FeO+SiO2＝2FeO·SiO2；CaO+SiO2＝CaO·SiO2；PbO+SiO2＝PbO·SiO2通過焦點區(qū)、二次風(fēng)焦還原爐和電爐后還原反應(yīng)2PbO+C＝2Pb+CO2；2Fe2O3+C＝4FeO+CO2本發(fā)明提供的爐熔煉具有以下優(yōu)點，氧化段狀態(tài)屬懸浮狀熔煉，冶化反應(yīng)時間短，幾秒鐘完成冶化反應(yīng)，同時在氧化段增設(shè)還原焦點區(qū)進(jìn)行鼓風(fēng)還原；本發(fā)明提供的爐熔煉還原段分兩個爐體進(jìn)行，還原反應(yīng)比較徹底，過程控制簡單；除塔內(nèi)的焦點區(qū)以外，氧化和還原反應(yīng)過程相對獨立，工藝控制比較容易。這與吉夫賽特爐完全不一樣。吉夫賽特爐氧化段和與還原段設(shè)有隔墻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隔墻安全隱患較大，生產(chǎn)工藝控制困難，渣含鉛相對高一些。本發(fā)明提供的爐與其它的冶煉爐系統(tǒng)也不同。本發(fā)明提供的爐在鉛冶煉工藝上作了重大的突破。
(1)據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)經(jīng)過定性分析比較可知本發(fā)明提供的爐是一種多功能熔煉爐，它主要用來煉鉛，同時也能煉銅、煉鎳；本發(fā)明提供的爐連續(xù)穩(wěn)定、爐體密閉、勞動安全條件好；本發(fā)明提供的爐煙氣量少，SO2濃度高，煙氣治理可靠、環(huán)保好；本發(fā)明提供的爐是一步煉鉛法、冶化反應(yīng)熱充分利用、節(jié)省能源。所以本發(fā)明提供的爐是一種熔煉強度高具有多項優(yōu)勢，為新的鉛冶煉工藝。
(2)本發(fā)明提供的爐原料適應(yīng)性強，可以冶煉低品位鉛礦，也能夠煉含鋅較高的物料。
(3)冶煉單耗較低，生產(chǎn)成本低；(4)采用余熱鍋爐系統(tǒng)，蒸汽用來發(fā)電和干燥爐料，余熱利用充分；(5)冶煉煙氣量低，因煙氣帶出的煙塵就少，煙塵率也相對較低。
權(quán)利要求
1.種熔煉爐，所說熔煉爐包括1.設(shè)有風(fēng)口的圓柱形懸浮熔煉爐，二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器，配套通用的還原電爐，其特征在于所說懸浮熔煉爐包括下述三部份圓柱形沉淀池、圓柱形反應(yīng)塔、上升煙道。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的熔煉爐，其特征在于所說反應(yīng)塔上升煙道架設(shè)在所說沉淀池側(cè)邊，高為7.5-8.5米。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的熔煉爐，其特征在于所說反應(yīng)塔由鉻鎂磚砌筑，塔下設(shè)有風(fēng)口，對焦點區(qū)的焦炭進(jìn)行鼓風(fēng)，創(chuàng)造初步還原氛圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的熔煉爐，其特征在于所說反應(yīng)塔塔頂設(shè)有備用天然氣燒嘴或輕柴油燒嘴，精礦噴嘴設(shè)在爐頂中央，燒嘴布置在精礦噴嘴的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的熔煉爐，其特征在于所說中央噴嘴為一個中央噴嘴，燒嘴設(shè)在頂側(cè)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的熔煉爐，其特征在于所說精礦噴嘴中央插裝有下料管，所說下料管外設(shè)有富氧或氧氣風(fēng)套，風(fēng)套進(jìn)入塔后收縮成喉管，然后再擴大成喇叭口，下料管直插到咽喉口，粉狀爐料通過下料管從咽喉口處給出，富氧空氣或純氧氣在咽喉口成高速射流，將爐料引入并經(jīng)喇叭口分散成霧狀送入反應(yīng)塔。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求
的熔煉爐，其特征在于所說二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器包括水套、風(fēng)口、熔池。
8.權(quán)利要求
整個反應(yīng)體系為一段深度氧化，反應(yīng)塔初步還原；二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器進(jìn)行二次還原；還原電爐做第三次貧化還原。一段氧化，三段還原機制。
9.將上述任一權(quán)利要求
的熔煉爐用于熔煉鉛的用途。
專利摘要
本發(fā)明披露了一種熔煉爐，所說熔煉爐包括1.設(shè)有風(fēng)口的圓柱形懸浮熔煉爐和二次中間風(fēng)焦反應(yīng)器，配套通用的還原電爐，其懸浮熔煉爐包括下述三部份圓柱形沉淀池、圓柱形反應(yīng)塔、上升煙道。本發(fā)明提供的爐具有下述優(yōu)點，該爐是一種多功能熔煉爐，它主要用來煉鉛，同時也能煉銅、煉鎳；連續(xù)穩(wěn)定、爐體密閉、勞動安全條件好；煙氣量少，SO
文檔編號F27B19/04GK1995416SQ200610167960
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月23日
發(fā)明者陳治華 申請人:陳治華導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan