《铅冶炼技术》ppt课件

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1、铅冶炼,组员：陈志红 燕超,世界铅资源的储量和分布,世界已经查明的铅资源量15亿多吨，铅储量为7900万吨，储量基础为17000万吨。世界的铅资源主要分布在澳大利亚、中国、美国和哈萨克斯坦四国，其储量占世界储量的60.3%，储量基础占世界储量基础的71.2%。见下表,我国的铅资源储量和分布,据国土资源部公布的资料显示，截止2007年底，我国已查明铅资源储量为4207万吨，资源量2861万吨，基础储量1346万吨，储量747万吨；矿山数1389座。分布情况见右表,我国的铅资源储量和分布,我国的铅资源分布,我国铅资源的特点,就铅矿床而言，铅储量主要集中在大中型矿床中，具体体现在如下几个方面： 现有

2、的99处大中型矿床探明的资源总量和储量分别占全国的 66.9%和 84.9%； 14处大型矿床探明的资源总量和储量分别占全国的31.1%和50.3%； 我国四座特大型矿：云南兰坪铅锌矿(铅锌保有储量1440万吨)、广东凡口铅锌矿(510万吨)、甘肃厂坝铅锌矿(含李家沟，404万吨)和内蒙古东升庙铅锌矿(454万吨)合计保有储量在全国总量中占到22%。 就其矿床本身而言，其特点重要有以下几方面： 铅锌密切共生，单一的铅矿较少； 锌品位高于铅，锌、铅比值平均为2.5； 铅锌矿床物质成分复杂，共伴生组分多，尤以白银、黄金、,我国铅资源的特点,铜、镉、铋、铟、锗等综合利用价值大。其中白银回收量在全国白

3、银总产量中占到65-70% ； 就铅锌矿品位而言，呈现出如下特点： 矿贫矿多、富矿少，结构构造和矿物组成复杂； 中国铅锌矿床的平均品位铅为1.99%，锌为4.49%， 铅+锌平均品位小于9.5%的矿床占71.6%，铅+锌平均品位在7.5-15%之间的矿床占 24.1%，铅+锌平均品位大于15%的矿床仅占4.3%。 根据多年经验，铅锌品位小于7.5%的矿床，开采的经济效益不甚理想，生产成本高，利润微薄甚至亏损。这就限制了铅资源的利用。,我国铅锌的主要生产基地,我国铅锌业经过这么多年的发展，现已经形成了东北、湖南、两广，滇川、西北等五大铅锌采选冶和加工配套的生产基地。其铅产量占全国产量的85%以上

4、。锌产量占全国的95%。 东北铅锌生产基地 东北基地主要以六矿两厂为主，即青城子铅锌矿、八家子铅锌矿、桓仁铜锌矿、红透山铜锌矿、西林铅锌矿、天宝铅锌矿和沈阳冶炼厂、葫芦岛锌厂。 湖南铅锌生产基地 湖南铅锌矿产资源丰富，而且富矿多，大部分产地可以开发利用。形成了以桃林铅锌矿、黄沙坪铅锌矿、东坡铅锌矿和株洲冶炼厂为主的铅锌生产基地。 两广铅锌生产基地 广东、广西两省区的铅锌矿资源丰富，广东主要以凡口,我国铅锌的主要生产基地,铅锌矿和韶关冶炼厂为主，其次是丙村铅锌矿、昌化铅锌矿、大尖山铅锌矿。广西有泗顶铅锌矿、大新铅锌矿、河三铅锌矿、柳州锌品厂等。 滇川铅锌生产基地 云南铅锌矿资源非常丰富，现铅锌保

5、有储量均居我国之首。 主要有会泽铅锌矿、澜沧老厂铅锌矿和昆明冶炼厂、个旧鸡街冶炼厂。四川有会东铅锌矿、会理铅锌矿以及一批中小型矿山，铅锌精矿的产量很大。 西北铅锌生产基地 西北地区铅锌资源也是很丰富的，主要分布在甘陕青三省。 该基地铅锌生产以白银有色金属公司为主，有白银厂小铁山铅锌矿、第三冶炼厂和西北铅锌冶炼厂。陕西有铅硐山铅锌矿，二里河铅锌矿、银洞梁铅锌矿等和青海锡铁山矿务局。,10,粗铅的冶炼技术,铅冶炼工序,粗炼,精炼,初步火法 精炼,电解精炼,火法,湿法,粗铅,1#电铅,杂质元素：14%,Pb:99.994%,11,火法,烧结鼓风炉还原法,直接炼铅法,熔池熔炼,闪速熔炼,卡尔多炉法,基

6、夫赛特法,奥托昆普法,富氧底吹熔炼法,富氧侧吹熔炼法,传统炼铅法,QSL法,SKS法,艾萨炉炼铅法,奥斯麦特法,I-Y炼铅法,富氧顶吹熔炼法,12,13,粗铅火法冶炼技术,1.1传统炼铅工艺 传统工艺：烧结鼓风炉还原熔炼工艺（见下图）。,14,带 式 烧 烧 机,烧结机台车,图2.1 烧结机实物图,15,1.1.1 烧结焙烧的目的 （1）氧化脱硫：将精矿中PbS和其他金属硫化物氧化成PbO 等金属氧化物，同时除去矿石中的砷、锑。 （2）将细粒炉料烧结成适合鼓风炉熔炼的，具有一定孔隙 度的烧结矿。 1.1.2 烧结焙烧的方法 工业上采用两次焙烧和一次焙烧两种方法。 （1）两次焙烧：在112311

7、73K下，先进行预先焙烧脱除部分硫；再将烧结块破碎，在12731373K下进行最终焙烧脱除剩余硫，成为符合冶炼要求的烧结矿。 （2）一次焙烧（返回焙烧）：一次焙烧得到的烧结块与硫化铅精矿混后进行焙烧，得到的焙烧矿一小部分送至鼓风炉熔炼，大部分（65%70%）仍返回烧结过程与精矿混合配料后焙烧。我国炼铅厂多采用此法。,16,17,鼓风炉的构造,18,l-炉基；2-支架；3-炉缸；4-水套压板；5-咽喉口；6-支风管及风口；7-环形风管；8-打炉结工作门；9-千斤顶；l0-加料门；ll-烟罩；12-料板；13-上侧水套；14-下侧水套；15-虹吸道及虹吸口,19,从上自下共分为五个区域： 1)炉料

8、预热区(100400).炉料被烘干，表面水被蒸发，易还原的氧化物被还原。 2）上还原区(400700).在此去结晶水开始脱除，碳酸盐及硫酸盐开始分解，还原过程近一倍加强。铁的高价氧化物被还原成低价氧化物。 3）下还原区(700900).在此区CO还原作用强烈，硫酸铅呈熔融状态并开始被还原。 4)熔炼区(9001300)。上述各区进行的反应均在此区完成，SiO2,FeO,CaO造渣，游离出的氧化铅被还原成金属铅,炉料完全熔融，形成的液体流经下面赤热的焦炭层过热，进入炉缸。 5)炉缸区。过热后的各种熔融体流入炉缸后继续完成未反应的化学反应并按密度分层。最下层为粗铅，其上层为黄渣，再上层为铅鋶，最上

9、为炉渣。铅鋶、黄渣、炉渣等从排渣口排出，粗铅经虹吸道连续排出铸锭或流入铅包送入精炼。,20,采用烧结+鼓风炉熔炼的生产企业,21,工艺特点： 优点： 生产能力大、铅回收率高、渣含铅低等。 缺点：但由于烧结过程流程长； 返料量大，扬尘点分散，劳动条件差； 烧结产生的热量不能得到充分利用； 烧结烟气SO2浓度低，治理困难；,22,ISP铅锌冶炼工艺,23,24,目前国外有8个国家14条生产线，国内则有5条生产线使用该工艺生产铅锌。我国ISP铅锌烧结焙烧的技术经济指标。 我国ISP铅锌烧结焙烧的技术经济指标,25,ISP工艺特点 优点： 对原料适应性强，尤其适合难分选的铅锌混合矿； 实现铅、锌的直接

10、分离。 面临的问题： 烧结块的产量不能满足鼓风需要； 环境问题； 原料方面：国内的铅锌混合矿的量已经不能够满足 ISP工 艺的需要，工艺的原料优势难于发挥。,26,现将国内外直接炼铅法工艺及其现状列于下表。,27,1.2熔池熔炼,1.2.1富氧底吹炼铅法（QSL） 目前国内外采用该工 艺共建有四个厂，仅德 国贝尔采留斯冶金公司 和韩国高丽锌公司这两 家还在生产。以富铅精 矿和二次铅物料为原料 ，产能共计为 25万 t/a 精铅。我国西北铅锌冶 炼厂和加拿大都曾引进 此技术建厂，由于上述 不同原因而关闭。,28,29,30,（a）氧化段与还原段烟气不分流,31,（b）氧化段与还原段烟气不分流,3

11、2,33,QSL炼铅的技术特点： 优点 氧化脱硫和还原在一座炉内连续完成，能耗低，对环境友好； 备料简单； 以煤代焦，生产成本低，SO2烟气浓度高、渣量少、金属回收率高达96%； 缺点 一个炉内实现氧化、还原气氛的控制困难，QSL炉的操作难度大： 氧枪寿命短，炉衬冲刷侵蚀快，结渣容易堵塞； 原料要求高，不适合处理中低品位的铅物料。,34,1.2.2 SKS法（富氧底吹+鼓风炉还原炉） SKS法是水口山矿务局与北京有色冶金设计研究总院在20世纪80年代共同开发的。反应器保留了QSL法的氧化段，但取消了还原段。所以炉体结构相对简单、氧气仍从熔池底部吹入，产物为富铅渣和部分粗铅。富铅渣经铸渣机浇注成

12、块后送入鼓风炉进行还原熔炼，产出粗铅和炉渣。进入鼓风炉的高铅渣含铅40%45%，鼓风炉熔炼的物料与烧结工艺比相应减少约50%，因此，焦炭耗量明显下降，生产成本低于传统工艺。,35,水口山炼铅法的生产流程,36,工艺优点： 由于熔炼炉出炉烟气SO2浓度在12%以上，对制酸非常有利，硫的总回收率可达95%; 采用氧气底吹熔炼，不需要添加返.料，简化了流程，且取消了破碎设备，从而降低了工艺电耗; 由于减少了工艺环节，提高了Pb及其他有价金属的回收率，氧气底吹熔炼车间Pb的机械损失0.5%。 不足之处： 约1050的液态高铅渣的潜热没能有效利用； 高铅渣铸块在储运过程中易出现碎沫扬尘，既污染环境又浪费

13、资源； 鼓风炉能耗高，且必须使用冶金焦，余热回收利用也比较困难。,37,38,1.2.3富氧顶吹熔炼技术 1.2.3.1 ISA YMG法（富氧顶吹+鼓风炉还原炉） 澳大利亚MIM公司和CSIRO共同开发的顶吹浸没熔炼法，也称艾萨法(ISASMELT)。我国云南冶金集团中公司从澳大利亚引进的艾萨法的氧化熔炼部分，形成了顶吹富氧熔炼鼓风炉还原富铅渣的联合流程，建设了一座年产粗铅8万的铅冶炼厂，于2005年6月建成投产。其主要过程为：铅精矿、石英石熔剂、烟尘返料和煤等炉料从炉顶加料口加入炉内，93%的氧气和空气经顶部喷枪喷入炉内。操作温度一般控控制在1050左右，熔炼产出粗铅和富铅渣，富铅渣浇注成

14、块后再送入鼓风炉进行还原熔炼。产出的高浓度SO2烟气通过余热锅炉回收余热，收尘系统收尘后，送硫酸车间制酸。 艾萨炉顶吹富氧熔炼一富铅渣鼓风炉还原炼铅工艺流程如下所示,39,艾萨炉示意图,1垂直烟道；2阻溅板；3炉体； 4喷枪；5辅助燃烧喷嘴；6加料箱,40,41,其优点： 设备简单，投资相对较低，原料适应性强； 采用间断排放熔体，排液瞬时流量大，排液溜槽不易冻结，对熔体过热温度要求较低； 渣线上下波动范围较大，炉衬磨损和腐蚀相对较分散，渣线区炉衬寿命较长。 不足之处： 氧枪寿命短，影响炉子作业率； 需要设置泥炮，定期打孔、放液、堵孔； 清理溜槽，操作较繁琐。,42,1.2.4奥斯麦特熔炼法 在

15、20世纪末，欧洲金属公司(德国)诺丁汉姆(Nordenham)铅锌冶炼厂成功采用奥斯麦特顶吹熔池熔炼方法炼铅。中国云南锡业2006年引进Ausmelt炼铅工艺，建有产能10万t/a精铅的冶炼厂，单炉分阶段完成氧化、还原和烟化三步作业，2010年5月投产至今运行情况良好。该技术是在艾萨熔炼法的基础上，进行了大量的应用性技术开发。 奥斯麦特熔炼炉炉型图如下所示。,43,奥斯麦特熔炼炉示意图,44,与艾萨熔炼法相比，奥斯麦特法有如下特点： 喷枪由4层套筒组成，中心管由里到外分别供给燃料、氧气、空气和套筒风，并且引入了二次燃烧机制。其优点是熔炼产出的单体硫及燃烧不完全的物质，由套筒风进行二次燃烧，套筒

16、风送入点接近熔体，二次燃烧产生的热量容易被喷溅扬起来的熔体吸收，提高热效率； 炼炉体外壳喷水，采用喷淋冷却，投资省，简单易行； 熔炼炉采用虹吸口连续排放熔体。其优点是熔池液面高度恒定，波动小。,45,生产过程中控制烟气温度高于烟尘熔点，使结瘤物熔化返入炉内，炉内无阻溅板。 目前工业运行的诺丁汉姆厂的奥斯麦特炼铅工艺流程如下图所示：,46,德国诺丁汉姆冶炼厂奥斯麦特炼铅工艺流程,A-原料仓库；B-收尘器；c-配料设备；D-收尘器；E-螺旋加料机；F-制粒机；G-炉料分配器；H-奥斯麦特熔炼炉；I-热交换器；J-电收尘器；K-脱铜槽；L-炉渣水淬,47,1.2.5富氧侧吹熔炼技术 氧气侧吹熔池熔炼工艺是借鉴前苏联瓦纽科夫法，由我国自行开发的新的炼铅技术，目前已经完成工业试验，正在进行工业化生产准备工作。其主要有两段和三段工艺流程。 两段工艺流程又有两种情形，一种是双炉作业，即氧化和还原是在两座独立侧吹炉内完成，氧化炉产生的富铅渣通过溜槽流入还原炉；另一种情形是，