專利名稱：一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種熔融液態(tài)含鉛鋅渣直接還原熔煉的方法，涉及一種熔融含鉛鋅氧化渣的冶煉方法。
背景技術(shù)：
鉛是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)原材料，中國是全球最大的鉛生產(chǎn)國和僅次于美國的第二鉛消費國。鉛的冶煉方法可以簡單概括為傳統(tǒng)法和直接煉鉛法二大類。傳統(tǒng)法即燒結(jié)一鼓風爐熔煉法(包括燒結(jié)機、燒結(jié)鍋、燒結(jié)盤等)；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)的燒結(jié)一鼓風爐熔煉法一直是鉛的主要生產(chǎn)方法，即使到目前，其產(chǎn)量依舊占世界鉛產(chǎn)量的60%以上。但隨著人類對環(huán)保、節(jié)能認識和要求的不斷提高，燒結(jié)一鼓風爐熔煉法的缺點日顯突出，新建的鉛冶煉廠已大都采用了直接煉鉛工藝來生產(chǎn)。直接煉沿法可歸納為一段爐法，主要有前蘇聯(lián)開發(fā)的基夫賽特法和瓦紐科夫法、 德國魯奇公司開發(fā)的QSL法、瑞典波利頓公司開發(fā)的卡爾多法等，在一臺爐中完成粗鉛的冶煉過程。兩段爐法有澳大利亞開發(fā)的氧氣頂吹浸沒熔煉法(又稱澳斯麥特法、艾薩法)，以及我國在上世紀80年代開發(fā)的水口山法(又稱氧氣底吹熔煉法一 SKS)，在兩臺爐中完成粗鉛生產(chǎn)過程。我國現(xiàn)有的煉鉛技術(shù)主要采用水口山煉鉛法、氧氣頂吹浸沒熔煉法(澳斯麥特法、 艾薩法)，尤其水口山煉鉛法最為普遍。水口山煉鉛法又稱氧氣底吹熔煉法，是我國上世紀80年代在借鑒QSL法的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。使用的反應(yīng)器保留了 QSL法的氧化段，而取消了還原段，氧氣由熔池底部吹入，產(chǎn)出富鉛渣和部分粗鉛，富鉛渣同樣需要經(jīng)鑄渣機澆注成渣塊，再送入鼓風爐還原熔煉，產(chǎn)出粗鉛和爐渣。但和氧氣頂吹浸沒熔煉法不同，氧氣底吹熔煉法的爐體結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)投資較小。和燒結(jié)一鼓風爐還原熔煉工藝相比，氧氣底吹熔煉雖然較好地解決了氧化段煙氣Sh的污染問題，但由于氧氣底吹熔煉技術(shù)本身的缺陷，大部分鉛只能以鉛的氧化物形態(tài)和石英、石灰石等熔劑一起造渣，鉛一次還原率不到40%。由于高鉛液態(tài)渣直接還原技術(shù)目前尚不成熟，從而不得不把約1200°C的高溫熔融渣冷卻成熔渣塊后，再送鼓風爐內(nèi)用焦炭加熱至約1250°C進行高溫還原熔煉，熱能利用極不合理。氧氣頂吹浸沒熔煉法(澳斯麥特法、艾薩法)是上世紀70年代澳大利亞開發(fā)成功的銅冶煉技術(shù)，后移植于鉛的冶煉。該熔煉技術(shù)是在一個圓桶形的爐內(nèi)，通過爐子頂端斜煙道的開孔，插入一支由空氣冷卻的鋼制噴槍。噴槍位于內(nèi)襯耐火材料的爐膛中央，頭部埋于熔體中，燃料和空氣通過噴槍直接噴射到高溫熔融渣層中，產(chǎn)生燃燒反應(yīng)并造成熔體的劇烈攪動，進行物料的氧化脫硫，產(chǎn)出部分粗鉛和富鉛渣。這樣，在一個小空間內(nèi)加入的爐料被迅速加熱熔化并完成化學反應(yīng)。調(diào)整噴槍的插入深度可以控制熔體攪拌強度，操作靈活，爐子能在較長時間內(nèi)保持熱穩(wěn)定。熔煉產(chǎn)出的富鉛渣經(jīng)鑄渣機澆注成渣塊，再送入鼓風爐還原熔煉，生產(chǎn)粗鉛和爐渣。頂吹熔池熔煉爐對入爐物料要求不高，不論是粒狀物料還是粉狀精礦、煙塵返料等，只要水分小于10%，均可直接入爐。若為粉狀物料，經(jīng)配料、制粒后入爐有利于降低煙塵率。該法由于主體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，輔助、附屬設(shè)備不復雜，與基夫賽特法、QSL 法相比，基建投資較低。用氧化爐熔煉取代了傳統(tǒng)煉鉛工藝的燒結(jié)，氧化爐煙氣量小、煙氣 SO2濃度高，解決了燒結(jié)過程低濃度的污染問題，90%以上的硫得到回收利用，對環(huán)境污染小，且勞動工業(yè)衛(wèi)生條件比傳統(tǒng)法有很大改善。但由于氧化段只有約40%的鉛以粗鉛形式產(chǎn)出，富鉛渣不能直接還原而必須澆注成渣塊，高溫富鉛渣的大量顯熱無法利用，而在鼓風爐還原熔煉又需要配入大量的焦炭，因此其能耗很高。上述工藝方法都較好地解決了長期困擾鉛冶煉行業(yè)的煙氣和鉛塵的污染問題，但水口山煉鉛法和氧氣頂吹浸沒熔煉法熔煉過程中產(chǎn)出的熔融鉛氧化渣需要凝結(jié)鑄塊后再送鼓風爐還原，高溫熔融鉛氧化渣的熱焓無法利用，同時鼓風爐還原需要消耗價格昂貴的塊狀冶金焦炭，增加了生產(chǎn)成本；另外，上述工藝方法冶煉產(chǎn)出的爐渣還需送煙化爐進一步處理，生產(chǎn)設(shè)備多，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，投資較大操作環(huán)境污染較重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的
一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程的步驟包括將熔融液態(tài)含鉛渣經(jīng)渣溜槽直接流入還原熔煉電爐的熔池中，并通過所述還原熔煉電爐爐頂加料裝置同時加入碳質(zhì)還原劑或/和物料，使含鉛渣中鉛、鋅在還原熔煉電爐內(nèi)還原煙化；產(chǎn)出粗鉛、鉛冰銅、含鋅煙氣和爐渣，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，粗鉛從放鉛口虹吸放出，鉛冰銅由冰銅口排出，還原煙化后爐渣由排渣口排出；還原產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)還原熔煉電爐煙道排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含有價金屬的煙塵后外排；在熔煉過程中，通過所述還原熔煉電爐上設(shè)置的噴吹孔通入氮氣、壓縮空氣、還原性氣體中的一種或多種攪動熔體。根據(jù)上述的熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程用電極補熱，使熔池內(nèi)渣層溫度維持在1100 1300°C。根據(jù)上述的熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程碳質(zhì)還原劑為焦碳、半焦、煤，粒度為20 200mm。本發(fā)明的有益效果 (1)能耗低
本發(fā)明直接冶煉處理熔融鉛氧化渣，充分利用熔融鉛氧化渣的熱焓，節(jié)省能源。(2)生產(chǎn)成本低
本發(fā)明的冶煉方法采用電極補熱，同時通過噴吹通入氮氣或壓縮空氣攪動熔體，提高碳質(zhì)還原劑的利用率，且碳質(zhì)還原劑可以是焦炭、半焦、煤；取代鼓風爐還原所用的冶金焦碳做為還原劑，節(jié)省冶煉成本。(3)回收率高
本發(fā)明的冶煉方法實現(xiàn)熔融含鉛渣中的有價元素的一次性回收，使熔煉后的棄渣含鉛 <2%、鋅 <2%、銅 <1%、金 <0.2g/t、銀 <lg/t。
(4)操作環(huán)境好
本發(fā)明的冶煉方法熔融鉛氧化渣直接進入還原熔煉爐中進行還原和煙化，且采用清潔電能為熱源，取消了鑄渣和吊運渣包的作業(yè)，可使操作環(huán)境進一步改善。(5)造價低
本發(fā)明其熔煉過程在一臺帶噴吹的還原熔煉電爐中進行熔煉。用一臺還原熔煉爐代替鼓風爐和煙化爐，綜合回收熔融鉛氧化渣中鉛、鋅、銅及有價金屬；并取消了澆鑄機，即減少了生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)節(jié)，又可大大節(jié)省工程投資。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖2是本發(fā)明使用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的A-A向視圖。
具體實施例方式參見圖1-3，本發(fā)明的一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法包括以下步驟
①熔融液態(tài)含鉛渣經(jīng)渣溜槽8直接流入還原熔煉電爐1的熔池中，并通過還原熔煉電爐1爐頂加料裝置2同時加入粒度為20 200mm的碳質(zhì)還原劑或/和物料；
②還原熔煉電爐1通過電極9補熱，使熔池內(nèi)渣層溫度維持在1100 1300°C。③同時在熔池內(nèi)通過氣體噴吹口 3通入氮氣、壓縮空氣、還原性氣體中的一種或多種攪動熔體，使含鉛爐渣中大部分鉛、鋅在還原熔煉電爐內(nèi)還原煙化；產(chǎn)出粗鉛、鉛冰銅、 含鋅煙氣和爐渣，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，還原熔煉電爐1的粗鉛從放鉛口 4虹吸放出，鉛冰銅由冰銅口 5排出，還原煙化后爐渣由排渣口 6排出；還原產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)還原熔煉電爐煙道7排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含有價金屬的煙塵后外排。實施例1
處理含Pb 36%、Zn8%、CuO. 6%、Fel8%、Ca0 10%、SiO2 16% (均為質(zhì)量百分比含量)的熔融液態(tài)氧化鉛渣，爐渣從渣溜槽(8)流入還原熔煉電爐(1)熔池時，通過爐頂加料裝置(2) 加入粒度為20 120mm的碳質(zhì)還原劑，同時通過噴吹口(3)通入氮氣或/和還原性氣體攪動熔體，通過控制適宜的還原強度，使大部分鉛、鋅還原，產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)電爐煙道(7)排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含鉛、鋅等有價金屬的煙塵后外排；還原熔煉電爐的粗鉛從放鉛口(4)虹吸放出，冰銅由冰銅口(5)排出進一步處理，還原貧化后電爐渣由排渣口(6) 排出，外排的棄渣含鉛、鋅小于洲、含銀4 6g/t、含金小于0. lg/t、含銅小于0. 1% ；冰銅含銅 8%、含鉛 30%、含硫 16% ；粗鉛品位大于97% ；煙塵含鋅大于45%、含鉛小于30%。在還原熔煉過程中使用電極補熱，使熔池內(nèi)渣層溫度維持在1100 1300°C。實施例2
處理含Pb 15%,Zn6%,CuO. 5%,Fe26%,CaO 12%,SiO2 24% (均為質(zhì)量百分比含量)的熔融液態(tài)氧化鉛渣，爐渣從渣溜槽(8)流入還原熔煉電爐(1)熔池時，通過爐頂加料裝置(2)加入粒度為80 200mm的碳質(zhì)還原劑和石灰石，同時通過噴吹口(3)通入壓縮空氣或/和氮氣攪動熔體，通過控制適宜的還原強度，使大部分鉛、鋅還原，產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)電爐煙道 (7)排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含鉛、鋅等有價金屬的煙塵后外排；還原熔煉電爐的粗鉛從放鉛口(4)虹吸放出，冰銅由冰銅口(5)排出進一步處理，還原貧化后的爐渣由排渣口(6)排出，外排的棄渣含鉛、鋅小于2%、含銀4 6g/t、含金小于0. lg/t、含銅小于0. 1% ； 冰銅含銅 8%、含鉛 30%、含硫 16% ；粗鉛品位大于96% ；煙塵含鋅大于45%、含鉛小于 30%。在還原熔煉過程中使用電極補熱，使熔池內(nèi)渣層溫度維持在1100 1300°C。
權(quán)利要求
1.一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程的步驟包括將熔融液態(tài)含鉛渣經(jīng)渣溜槽直接流入還原熔煉電爐的熔池中，并通過所述還原熔煉電爐爐頂加料裝置同時加入碳質(zhì)還原劑或/和物料，使含鉛渣中鉛、鋅在還原熔煉電爐內(nèi)還原煙化; 產(chǎn)出粗鉛、鉛冰銅、含鋅煙氣和爐渣，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，粗鉛從放鉛口虹吸放出，鉛冰銅由冰銅口排出，還原煙化后爐渣由排渣口排出；還原產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)還原熔煉電爐煙道排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含有價金屬的煙塵后外排；在熔煉過程中，通過所述還原熔煉電爐上設(shè)置的噴吹孔通入氮氣、壓縮空氣、還原性氣體中的一種或多種攪動熔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程用電極補熱，使熔池內(nèi)渣層溫度維持在1100 1300°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法，其特征在于其熔煉過程碳質(zhì)還原劑為焦碳、半焦、煤，粒度為20 200mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熔融液態(tài)含鉛渣直接還原熔煉的方法包括將熔融液態(tài)含鉛渣經(jīng)渣溜槽直接流入還原熔煉電爐的熔池中，并通過所述還原熔煉電爐爐頂加料裝置同時加入碳質(zhì)還原劑或/和物料，使含鉛渣中鉛、鋅在還原熔煉電爐內(nèi)還原煙化；產(chǎn)出粗鉛、鉛冰銅、含鋅煙氣和爐渣，爐渣、鉛冰銅與粗鉛澄清分層后，粗鉛從放鉛口虹吸放出，鉛冰銅由冰銅口排出，還原煙化后爐渣由排渣口排出；還原產(chǎn)生的含鋅煙氣經(jīng)還原熔煉電爐煙道排出，經(jīng)配套的煙氣處理裝置回收含有價金屬的煙塵后外排；在熔煉過程中，通過所述還原熔煉電爐上設(shè)置的噴吹孔通入氮氣、壓縮空氣或還原性氣體攪動熔體。本發(fā)明直接冶煉處理熔融鉛氧化渣，充分利用熔融鉛氧化渣的熱焓，節(jié)省能源。
文檔編號C22B13/02GK102312103SQ20111027559
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者宋元張, 尹飛, 崔成旺, 李強, 楊卜, 楊永強, 梁德華, 王軍, 王成彥, 邢鵬, 鄭曉斌, 郜偉, 陳永強 申請人:北京礦冶研究總院