專利名稱：反射爐閃速直接熔煉法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種閃速直接熔煉方法的改進，特別適合于把鉛、銻、錫、銅、金、銀等有色重金屬精礦在略經(jīng)改造的普通反射爐內(nèi)，直接煉成金屬或其合金。
現(xiàn)有的對鉛、銻、銅精礦進行閃速熔煉的熔爐，一般都是專門對該礦種進行設(shè)計的閃速爐，對鉛精礦進行直接熔煉的有Q.S.L法和基夫賽特法。見《重有色金屬冶煉設(shè)計手冊》，它們都有較大的規(guī)模，投入大、產(chǎn)量高，使用富氧空氣或工業(yè)氧氣進行冶煉。
本發(fā)明的目的在于可以利用中小型冶煉廠現(xiàn)有的普通反射爐，改造成適合進行閃速直接熔煉方式的冶金爐，對鉛、銻、錫、銅、金、銀等有色重金屬精礦，經(jīng)過預(yù)處理及配礦后進行直接熔煉產(chǎn)出金屬或其合金產(chǎn)品，并且是直接使用空氣，而不必一定要用富氧空氣或工業(yè)氧氣進行熔煉。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是在普通反射爐(4)的爐頭，增加噴礦設(shè)備[包括冶金礦料噴射器(3)，(已于98年12月16日申報實用新型專利)，精礦斗(1)，高壓風(fēng)機(2)]。在該反射爐(4)的爐尾依次連接第一沉降室(5)，余熱鍋爐(6)第二沉降室(7)，連接煙管(8)(12)(14)(16)(18)，表面冷卻器(9)，布袋收塵器(11)，一、二、三級氧化硫吸收塔(13)和(15)，引風(fēng)機(17)和煙囪(19)。
從精礦料斗(1)給礦至噴射器(3)，在噴射器里精礦被自高壓風(fēng)機(2)來的空氣吹散混合，產(chǎn)生高速風(fēng)礦流，整形后噴入反射爐(4)高溫的火膛上方，精礦在飛越火膛時，溫度突然升高，并與其充分混合的空氣氧化燃燒，溫度進一步升高，氧化迅速完成，精礦粒在迅速的燃燒過程中，揮發(fā)部分成為煙氣順風(fēng)帶走，在表面冷卻器和收塵器里冷卻、沉降，成為返粉，不揮發(fā)部分落入爐膛內(nèi)與熔劑一道成為熔體在還原過程中被還原成金屬和分離出爐渣。
高溫?zé)煔饬鞒龇瓷錉t后依次通過第一沉降室(5)，余熱鍋爐(6)，第二沉降室(7)，煙管(8)，表面冷卻器(9)，煙管(10)，收塵器(11)，煙氣被冷卻，其中的粉塵被沉降和過濾成為返粉，從收塵器(11)出來的無塵廢氣依次通過一、二級吸收塔(13)和(15)，及煙管(12)和(14)，其中的SO2被吸收塔內(nèi)噴淋的堿液充分吸收，生成亞硫酸鹽，凈化后的廢氣，SO2含量達到國家允許排放的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)風(fēng)管(16)導(dǎo)入引風(fēng)機(17)，經(jīng)煙管(18)，煙囪(19)排空。
每噴入一噸爐料(精礦+煤粉)后，接著噴入適量的單純粉煤，以提高爐溫，使?fàn)t內(nèi)熔體熔化，如此反復(fù)間隔進行，當(dāng)氧化過程進行到爐內(nèi)沉降物達到渣線高度時，停止噴入礦粉，轉(zhuǎn)入還原過程。(對銅精礦則先吹煉冰銅)，在還原過程中，如僅靠火膛燃燒塊煤不足以達到要求的高溫時，可用噴射器噴入粉煤，使?fàn)t況處于高溫還原氣氛，必要時使用空氣吹管向熔池吹入壓縮空氣，增加CO量，使熔體加速還原并分離成金屬和爐渣，分別放出。也可以按粗錫的冶煉方式開大出錫口，先放金屬后放渣一次完成。
返粉定時收集，配入還原煤和熔劑，通過反射爐上的投料斗投入反射爐進行還原熔煉。
以上氧化和還原過程可交替反復(fù)進行，待還原所得的金屬達到爐子容納的上限時，可暫停氧化或還氧作業(yè)，將爐溫再提高100～150℃，使?fàn)t渣變稀，流動性增加，打開排渣口，進行排渣，渣排完后，降低爐溫。而進行除雜精煉或合金成份調(diào)整。
除雜精煉或合金成份調(diào)整是將還原渣扒盡后，根據(jù)爐內(nèi)粗金屬取樣分析情況和產(chǎn)品對雜質(zhì)含量的要求，針對不同的雜質(zhì)成分采取熔析，吹煉或加入相應(yīng)的除雜熔劑除去一定量的雜質(zhì)成分，必要時加入某種中間合金調(diào)整成分，以達到相應(yīng)產(chǎn)品的化學(xué)成分。此過程可按常規(guī)的反射爐精煉工藝要求進行，最后出爐鑄錠。
本發(fā)明與現(xiàn)行的閃速熔煉方式相比，它是一種閃速直接熔煉的小規(guī)模方式，并能進行適當(dāng)?shù)木珶?，直接產(chǎn)出某種品級的金屬或合金產(chǎn)品，投資小而適應(yīng)性廣，對于一些中小企業(yè)冶煉某些特殊礦種非常有利。本發(fā)明與傳統(tǒng)的重金屬冶煉方法相比，它縮短了工藝流程，從精礦至成品可在一個爐內(nèi)完成，(也可以將返粉在另一爐內(nèi)還原精煉以擴大產(chǎn)量)。適應(yīng)市場對產(chǎn)品成分和品級變化的能力強，可以很方便地改產(chǎn)工藝條件生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品。能適應(yīng)對鉛、銻、錫、銅、金、銀等多種有色重金屬精礦的直接冶煉。
以下結(jié)合


從復(fù)雜鉛精礦熔煉出免維護蓄電池極板用的低銻鉛基合金的工藝過程所用的精礦，經(jīng)過預(yù)處理和配礦后成分為Pb 55％，Sb 1.5％，As 0.4％，Cu 0.3％，Sn 0.45％，Ag 2800g/t，S 20％，F(xiàn)e 12％，SiO22.5％，CaO 0.3％，含水率＜1％，粒度-150目。
根據(jù)渣型要求，在每噸精礦中配入80kg石英粉和50kg生石灰粉，并配入10％的煤粉使平均礦料熱值達1000千卡/千克。
將上述礦料勻合，裝入礦料斗(1)，一級吸收塔(13)和二級吸收塔(15)內(nèi)加足循環(huán)堿液。啟動引風(fēng)機(17)使從反射爐(4)至二級吸收塔(15)之間的各設(shè)備內(nèi)處于負壓狀態(tài)，在反射爐火膛點火升溫加入適量塊煤，使?fàn)t溫大約按50℃/h的速度上升，至爐溫達1000℃左右保持穩(wěn)定2h后，啟動一、二級吸收塔的循環(huán)水泵，使吸收塔的堿液處于噴淋狀態(tài)，接著啟動鼓風(fēng)機(2)后啟動噴射器(3)，這時從噴射器噴出的礦粉和空氣猛烈燃燒著飛越火膛上方進到爐膛內(nèi)，調(diào)節(jié)噴射器(3)，使噴射量增加到反射爐門恰好不冒煙，測火膛門口處的負壓約為0.5～2mmH2O，爐況處于氧化氣氛。此后，只需適當(dāng)加入塊煤，維持火膛正常火力，氧化熔煉就十分順利地進行。
不揮發(fā)組份落到爐膛內(nèi)并初步析出一部分金屬。揮發(fā)組份形成煙塵，進入第一沉降室(5)，在這里只有少數(shù)粗粒沉降，隨后上升經(jīng)余熱鍋爐(6)，把余熱的一部份轉(zhuǎn)化為蒸氣熱能，從余熱鍋爐上部出來的煙氣在第二沉降室(7)沉降了一部分粉塵，然后經(jīng)煙管(8)導(dǎo)入表面冷卻器(9)，較多的粉塵在表面冷卻器(9)內(nèi)沉積，從表面冷卻器出來已冷卻至100℃左右的煙氣經(jīng)過煙管(10)導(dǎo)入布袋收塵器(11)，最后剩余的粉塵全部被布袋收塵器(11)捕集下來。從收塵器出來的廢氣已被充分除塵，溫度降至100℃以下。為了把廢氣中的SO2吸收并變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品，本方案設(shè)置了一級吸收塔(13)和二級吸收塔(15)，吸收塔的中部設(shè)有瓷環(huán)填料層，上部有堿液噴霧頭數(shù)排，下部為儲液池，用水泵抽噴堿液，循環(huán)噴淋導(dǎo)入塔內(nèi)的廢氣，此堿液是將冶煉過程中產(chǎn)生的堿渣浸出而得到的浸出液，PH值12～14，充分吸收SO2后PH值降至6.5時送出結(jié)晶Na2SO3，補入新液。從二級吸收塔(15)引出的廢氣SO2含量足已達到國家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)引風(fēng)機(17)向煙囪(19)排放。
在噴入一噸礦料后，接著噴入100kg粉煤，一方面提高爐溫，使?fàn)t膛內(nèi)的熔體熔化，另一方面有一部分不完全燃燒的煤粒落到氧化后的礦粒面上，增加還原作用。然后再噴入下一噸礦料。
當(dāng)降落到反射爐爐膛內(nèi)的熔體積累達到渣線高度時，應(yīng)停止氧化作業(yè)，噴射器改為噴單純粉煤進行還原熔煉作業(yè)，調(diào)節(jié)噴射器，使?fàn)t門負壓為0～1mmH2O，此時爐膛發(fā)亮，爐溫升高到1250℃以上爐況處于還原氣氛，必要時用吹管向熔體吹入適量壓縮空氣，增加CO含量，使熔體加速熔化，金屬與渣分離，渣變稀，流動必好，當(dāng)測定渣含鉛低于允許值時，打開排渣口，將渣排放。當(dāng)排渣至鉛液面時，停止排渣，封好出渣口。
此時可以根據(jù)已得到的金屬液面高低情況和生產(chǎn)要求，可以再次重復(fù)上述噴料氧化作業(yè)及還原排渣作業(yè)。也可以從爐膛上方的投料裝置，投入從沉降室、表冷器和收塵器收集到的返粉，配入適量的還原煤和熔劑進行還原熔煉，對返粉的還原熔煉是比較輕松的，反應(yīng)快，渣量也很少。
在鉛液達到預(yù)定的高度時，結(jié)束還原作業(yè)，扒盡浮渣，轉(zhuǎn)入除雜熔煉及成分調(diào)整作業(yè)。在此過程中，不需要從噴射器噴入粉煤，只需適量加入火膛的塊煤調(diào)整爐溫即可。
根據(jù)爐內(nèi)鉛液取樣分析的結(jié)果來確定除雜作業(yè)措施，按所述配礦成分一般可得到近似以下成分的粗鉛液Pb 96％，Sb 2.8％，As 0.7％，Cu 0.5％，Sn 0.8％，S 0.2％，F(xiàn)e 0.03％，Zn 0.05％，Ag 5500g/t。
而目標(biāo)產(chǎn)品即免維護蓄電池極片合金的成分是Pb 97％，Sb 2％，As 0.3％，Cu 0.03％，Sn 0.3％，Ag 5500g/t，S 0.005％，Bi＜0.15％，其他＜0.06％。
即可采用常規(guī)的熔析除cu，加堿吹煉除Sb、As、Sn，加鋅提銀，吹煉除鋅的幾種除雜過程，使鉛液成分達到或接近產(chǎn)品成分要求。如果經(jīng)除雜后的鉛液成分為Pb 97.13％，Sb 1.5％，As 0.25％，Cu 0.03％，Sn 0.3％，S 0.005％，Bi＜0.05％，Ag 0.0015％，其他＜0.06％。
就可以進行一次最終吹煉后，按產(chǎn)品要求成分計算相應(yīng)地加入鉛、銻、砷、銅的中間合金，把鉛液成分調(diào)整到附合產(chǎn)品要求。所加入的鉛、銻、砷、銅的中間合金是利用除雜過程產(chǎn)出的富渣通過還原精煉而制成的二元或三元中間合金。
按上述過程也可以很方便地生產(chǎn)粗鉛，鉛電解陽極板，其他鉛基合金和要求不高的精鉛。
用本方案直接煉銻、錫精礦時，基本過程相同，只是煉銻，揮發(fā)強烈返粉量很大，可產(chǎn)出精銻，煉錫返粉量較少，其還原過程和反射爐煉錫情況相同。
用本方案直接煉銅精礦生產(chǎn)粗銅，銅基合金及電解銅陽板時，需要在氧化和還原兩種作業(yè)過程中間插入吹煉銅冰銅的過程，還原溫度應(yīng)達1400℃。
用本方案直接熔煉廣西南丹的復(fù)雜鉛銻礦時，返粉單獨熔煉，可實現(xiàn)鉛銻的初步分離。
用本方案直接熔煉某些金、銀精礦，配入一定的鉛礦，可直接產(chǎn)出貴鉛。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種閃速直接熔煉方法的改進，其特征在于能把普通的反射爐改造成可以將重有色金屬精礦以閃速熔煉方式直接煉成金屬或其合金，而廢氣經(jīng)過除塵吸收二氧化硫凈化后，可達到環(huán)保允許的排放標(biāo)準(zhǔn)排放。其主要設(shè)備系統(tǒng)是由礦料斗(1)，鼓風(fēng)機(2)，噴射器(3)，反射爐(4)，第一沉降室(5)，余熱鍋爐(6)，第二沉降室(7)。連接煙管(8)、(10)、(12)、(14)、(16)、(18)，表面冷卻器(9)，布袋收塵器(11)，一級吸收塔(13)，二級吸收塔(15)，引風(fēng)機(17)，煙囪(19)組成。其主要工藝過程是精礦的預(yù)處理及配礦-----→閃速氧化熔煉-----→
出合金，后放渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精礦預(yù)處理及配礦，其特征是使精礦中的有用在分所含金屬量的比例接近產(chǎn)品中的比例，粒度＜100目，含水率＜1％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃速氧化熔煉其特征是氧化過程在反射爐火膛區(qū)和爐膛區(qū)上的氣流中進行。并重復(fù)交替地噴入一定量的煤粉，再噴入一定量的礦料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器(3)，其特征是1998年12月16日已向中國專利局申請實用新型專利的冶金礦料噴射器，申請?zhí)枮?8250528.0。它可以安裝在爐頭，也可以安裝在爐的兩側(cè)或爐頂上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述對廢氣進行吸收二氧化硫的凈化其特征是所用的堿液是浸出冶煉過程產(chǎn)出的堿渣所得的浸出液或石灰乳上清液、碳酸銨溶液等。PH值在10以上，當(dāng)PH值降到6.5時必須換新。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫還原熔煉，其特征是對不同的金屬礦物溫度范圍有不同的要求，一般都在1200℃以上，主要是以金屬和FeO-SiO2-CaO為主構(gòu)成的渣分離較好，渣的流動性好為原則。必要時使用吹管吹入適量壓縮空氣以增加熔渣+內(nèi)CO還原氣氛。在排渣時，應(yīng)過熱100～150℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述加入中間合金進行合金成份調(diào)整，其特征是從除雜過程產(chǎn)出的富渣，進行重熔、吹煉所得的二元合金或多元合金。按需要量加入爐內(nèi)的金屬液中，使?fàn)t內(nèi)金屬液成分達到目標(biāo)成分的要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述，可以將重有色金屬精礦直接煉成金屬或其合金，其特征是一般能用反射爐進行還原熔煉或精煉的鉛、銻、銅、鉍、金、銀一類重有色金屬礦物或其混合礦物。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精礦有用成分其特征是在該類礦物中含有的或在配礦時配入的而在所產(chǎn)產(chǎn)品中又必須含有相應(yīng)量的金屬成分。
全文摘要
一種閃速直接熔煉方法的改進,特別適合于把普通反射爐改造成能直接將鉛、銻、錫、銅等精礦煉成金屬或其合金,其主要設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成是鼓風(fēng)機+礦料斗+礦料噴射器+反射爐+第一沉降室+余熱鍋爐+第二沉降室+表面冷卻器+布袋收塵器+第一級吸收塔+第二級吸收塔+引風(fēng)機+煙囪及連接煙管。其主要工藝過程是閃速氧化熔煉—→高溫還原熔煉—→除雜精煉與合金成份調(diào)整,全過程在一座反射爐內(nèi)分階段進行,工藝流程短。
文檔編號C22B13/00GK1273279SQ99106589
公開日2000年11月15日 申請日期1999年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月10日
發(fā)明者趙桂生 申請人:趙桂生