《水口山炼铅法》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水口山炼铅法(15页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、水口山炼铅法水口山炼铅 7NJ0v5w*T 1.1 研发概况1988 年我国开始引进 QSL 炼铅工艺谈判,至 1993 年试投 产,因各种原因,该工艺在我国未获成功,故难以推广。我国在 1985 年由国家计委、国家科委立项,把治理铅冶炼污染列为重 点科研攻关项目。确定在沈阳冶炼厂开展湿法炼铅扩大试验和在 水口山矿务局开展氧气底吹氧化电炉还原熔炼扩大试验研究。 1998 年中国有色工程设计研究总院带头,组织池州冶炼厂、河 南豫光金铅集团、温州冶炼厂和水口山矿务局五方集资,进行氧 气底吹熔炼鼓风炉还原工业试验,取得成功。1999年国家 计委、国家经贸委分别批准用该工艺在池州冶炼厂建设 3万 t/
2、a 的示范性工厂和在河南豫光金铅集团进行5万t/a铅冶炼厂的技 术改造。生产实践有明,对于我国目前生产上采用的烧结一鼓风 炉炼铅老工艺改造,水口山法是一项污染少、投资省、见效快的 可取方案。1.2 水口山炼铅工艺铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式 熔炼炉中进行,该底吹炉结构与QSL炉相似,不同之处是只有氧 化段而无还原段,因而炉子的长度比较短。铅精矿、铅烟尘、熔 剂及少量粉煤经计算、配料、圆盘制粒后,由炉子上方的气封加 料口加入炉内,工业氧从炉底的氧枪喷入熔池,氧气进入熔池后, 首先与铅液接触反应,生成氧化铅,其中一部分氧化铅在激烈的 搅动状态下,和位于熔池上部的硫化铅进行反应熔炼,产出一次
3、粗铅并放出SO2。反应生成的一次粗铅和氧化铅渣沉淀分离后, 粗铅经虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块后,送往鼓风 炉还原熔炼,产出二次粗铅。出炉 SO2 烟气采用余热锅炉或汽 化冷却器回收余热,经电收尘器收尘后,烟气送往制酸。熔炼过 程采用微负压操作,整个烟气排放系统处于密封状态,从而有效 防止了烟气外逸。同时,由于混合料是以润湿、粒状形式输送入 炉的,加上在出铅、出渣口采用有效的集烟通风措施,从而避免 了铅烟尘的飞扬。由于在吹炼炉内只进行氧化作业。不进行还原 作业,工艺过程大为简化。氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品 位有关,品位越高,一次粗铅产出率越高,为适应下一步鼓风炉 还原要求,铅氧
4、化渣含应在 40%左右,略低于传统法炼铅原烧结 块含铅率,相应地,一次粗铅产出率一般为35%40%,粗铅含 S0.2%。在氧气底吹熔炼过程中,为减少PbS的挥发,并产出含 S、As低的粗铅,需要控制铅氧化渣的熔点不高于 1000C。, CaO/SiO2 比(0.70.8)有利于降低鼓风炉渣含铅。考虑以两个 因素,铅氧化渣中 CaO/SiO2 比控制在 0.60.7 之间为宜。和烧 结块相比,铅氧化渣孔隙率较低,同时,由于是熟料,其熔化速 度较烧结块要快,熔渣在鼓风炉焦区的停留时间短,从而增加了 鼓风炉还原工艺的难度。但是,生产实践证明,采用鼓风炉处理 铅氧化渣在工艺上是可行的,鼓风炉渣含 Pb
5、 可控制在 4%以内。通过炉型的改进、渣型的调整、适应控制单位时间物料处理量等 措施,渣含Pb可望进一步降低。另外,尽管现有指标较烧结-鼓 风炉工艺渣含Pb量1.5%2%的指标稍高,但由于新工艺鼓风炉 渣量仅为传统工艺鼓风炉渣量的50%60%,因而,鼓风炉熔炼 铅的损失基本不增加。在技改过程中,利用原有的鼓风炉作适当 改进即可,这样,可以节省基建投资。该工艺的一个重要组成部 分是氧气站,目前,国内工业纯氧的制备技术有两种,一种为传 统的深冷法,一种为变压吸附法。前者生产能力大,氧气纯度高, 但成本高,氧气单位电耗一般为0.60.7kWh/Nm3;后者投资省, 成本低,氧气单位电耗低于0.45k
6、Wh/Nm3。国产1500m3/h的 吸附制氧设备已研制成功,其氧气纯度达93%以上。对于1x104t/a规模的炼铅厂,氧气需要量一般为700800m3/h。采 用变压吸附法制氧完全能满足中型炼铅厂技改需要。水口山炼铅 法工艺流程如图所示。 $N%K.!C(z$Q 1.3工业应用 河南豫光金铅集团和池州有色金属公司是我国第一批采用 氧气底吹鼓风炉还原炼铅新工艺取代烧结 鼓风炉熔炼的工 厂,工厂设计的重点在于如何解决工业化生产装置的连续稳定运 行,以保证生产指标的实现。主要针对该工艺的特殊性,对如下 装置进行了工业化的研究和设计:(1)氧气底吹熔炼选择合适的氧 枪距、冷却介质、送氧强度以及氧枪套
7、砖材质,并在结构上便于 氧枪的更换。 (2)工业化生产的氧枪结构与工业化试验装置截然不 同,在结构上充分考虑了冷却措施、保护气体的运用和枪头的可 更换性。(3)氧气底吹炉烟气采用余热锅炉冷却方式,锅炉在设计 中充分考虑了烟尘率高且易黏结的特性,垂直烟道即为余热锅炉 辐射段,水平段为余热锅炉对流段,并配套有机械振打清灰系统。 (4)富铅渣的铸块采用带式铸渣机,其结构、冷凝速度、铸模形式 充分考虑了富铅渣特性及鼓风炉熔炼的要求。(5)富铅渣和烧结块 相比,由于气孔率很低且熔点低,还原性能较差,为此,鼓风炉 的结构、料柱高度和供风方式均有别于常规炼铅鼓风炉。两厂分 别于 2022 年 7月和 8月相
8、继投产,经 1个月的调试达到设计能 力,至今已稳定生产运行。两厂的生产技术指标均达到或超过设 计值。继两座炼铅厂成功改造之后,2022 年 3 月河南豫光金铅 集团新建的又一条年产粗铅 8万吨的生产线成功投产生产工艺本项目生产技术方案简述如下:铅精矿、铅膏、石 英砂、石灰石粉等各种物料经皮带秤按照计算好的比例给料量下 料后进入胶带运输机,然后再经胶带运输机运至圆筒制粒机加水 及烟灰后制粒,制粒后的混合料,按照一定的给料量计量后进入 氧气底吹炉。氧气底吹炉为一个水平的圆筒状转动熔炼炉,外面 为钢板,内衬耐火材料。生产时,混合料从上部加料口加入,氧 气从底部鼓入,氧气底吹炉下部为熔池,混合料在熔池
9、内发生高 温氧化反应,反应生成的粗铅经炉一端的虹吸口流出铸锭,反应 生成的高铅渣经炉另一端流出后铸块送鼓风炉,反应生成的烟气 经余热锅炉、电收尘器降温除尘后送往制酸。鼓风炉是一种具有 垂直作业空间,与圆形或矩形竖井相似的冶金设备。在鼓风炉的 作业过程中,燃料和炉料从炉顶分批加入,而空气则经过炉腹下 部的风口鼓入,形成逆流运动。由风口送进炉内的空气,首先在 风口附近形成氧化燃烧带,即空气中的氧到达范围内使焦炭燃烧 生成二氧化碳,二氧化碳又与炽热的焦炭反应,还原成一氧化碳, 生成的高温还原性气体沿炉体上升,与向下移动的物料作对流运 动,将炉料加热并使其发生物理化学变化,促使还原、造渣、造 锍(冰铜
10、)三个主要过程进行完全。反应后的液体产物流经下面 炽热的焦炭层过热,进入炉缸按密度分层,分别由虹吸流出粗铅, 咽喉(流渣口)流出炉渣,而含有烟尘的烟气则由炉顶上升,进 入烟气管道,经收尘净化后排入大气。从氧气底吹炉和鼓风炉生 产提取的铅,含有少量的杂质和有价金属,称为粗铅。为了进一 步提高铅的纯度和回收有价金属,需要对粗铅进行电解精炼。电 解精炼的作业过程是:将粗铅经火法初步精炼除去铜、锡等杂质 后铸成阳极板。用电解精炼后的析出铅(即阴极铅),熔化制成 阴极(又称始极片),然后将阴、阳极分别按一定的距离(即极间 距),装入盛有硅氟酸铅(PbSiF6)和硅氟酸(H2SiF6)组成的电 解液的电解
11、槽中,通入直流电进行电解。铅不断的自阳极溶解进 入电解液,并在阴极上连续放电析出;锑、铋、金、银等杂质, 则不溶解进入电解液,而是附着在阳极上,构成阳极泥。电解一 定的时间(电解周期)后,用起重机吊出阴极,洗净粘附的电解 液后,大部分经进一步火法精炼后铸成锭(成品),小部分制作始极片。 吊出带阳极泥的阳极,洗刷干净,进行二次电解,或熔化重铸成 阳极板。阳极泥经洗涤过滤后送往贵金属车间。除铜产生的浮渣 经反射炉熔炼产出冰铜和粗铅,粗铅返回电解精炼,冰铜外售。 精炼产出的渣返回氧气底吹炉熔炼。铅阳极泥堆存 3-5天后,其 中大部分杂质主要以氧化物形态存在,在贵铅反射炉高温下同时 配有还原剂、熔剂,
12、大部分锑和部分砷、铅、铋以低价氧化物挥 发进入烟尘,部分与熔剂作用而造渣,余下部分被还原形成金属 熔体,这种熔体称之为贵铅,是金银的良好捕集剂,铅、铋、铜 等在沉降中大量溶解金银等贵金属,形成贵铅而使金银与大部分 杂质分离。烟尘作为产品高砷锑白出售,炉渣返回铅系统处理。根据各金属对氧的亲和力大小不同,对贵铅在分银炉内进行 氧化精炼。在氧化过程中,砷、锑、铋、铅、铜等以氧化物形态 进入烟尘及渣中,而铜的彻底氧化除去则需要加入氧化剂氧化, 与纯碱造渣除去,由于金银对氧的亲和力小,过程中纯度不断提 高,达到初步精炼的目的。生产出金银合金。分银炉氧化前期渣 产率为贵铅的1530%,含金银铅量较高,返回
13、贵铅炉处理;分银 炉氧化后期渣含铋较高,用作提铋原料;铜渣产率为贵铅的6 10%,返回分银炉处理;烟灰产率为贵铅的34%,返回贵铅炉处 理。分银炉在造苏打渣时加入纯碱和硝酸钠,加入量分别为贵铅 的 9%和 3%。在除铜时加入占贵铅量 25%的硝酸钠。金银合金 经电解精炼产出纯银,洗涤后熔化铸锭,阳极泥经硝酸洗涤即为 纯金,洗涤后熔化铸锭。分银炉氧化后期渣破碎后磨细用硝酸浸 出,浸出液用氯化钠沉淀出氯化银,用葡萄糖还原为纯银后洗涤 铸锭;浸出液用硫酸沉淀出硫酸铅后返回底吹炉熔炼;浸出液用 纯碱水解沉淀出铋渣后用反射炉熔炼粗铋;浸出液用铁粉置换出 海绵铜;废水经污水处理后用于铅鼓风炉冲渣。氧气底吹
14、炉产出 的含SO2的烟气,通过稀酸洗涤净化、浓硫酸干燥后,经两次转 化、两次浓酸吸收生产硫酸。鼓风炉渣经电热前床保温沉淀进一 步分离粗铅和冰铜后,进入烟化炉。烟化的实质是一种还原挥发 过程,是用空气和煤粉混合吹入熔融的炉渣中,燃烧后产出热量 和一氧化碳,使熔渣保持高温并把氧化锌、氧化铅还原成单质锌 铅,挥发到炉子上部空间,被炉气中的二氧化碳和吸入的氧气再 度氧化成氧化锌、氧化铅,随炉气一起进入收尘系统被收集。442 水口山法 5n8R4q2g*g、水口山炼铅法是我国自行开发的一种氧气底吹直接炼铅法。 在 20 世 纪 80 年 代 , 水 口 山 第 三 冶 炼 厂 在 规 模 为 2234m
15、mx7980mm的氧化反应炉进行半工业试验成功后,扩 大推广应用到河南豫光金铅公司和安徽池州两家铅厂生产,从而 形成了氧气底吹熔炼-鼓风炉还原铅氧化渣的炼铅新工艺。生产 实践证明,对于我国目前生产上采用的烧结-鼓风炉炼铅老工艺 改造,水口山法是一项污染少、投资省、见效快的可取方案。氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关,品位越高,一 次粗铅产出率越高,为适应下一步鼓风炉还原要求,铅氧化渣含 应在 40%左右,略低于传统法炼铅原烧结块含铅率,相应地,一次粗铅产出率一般为35%40%,粗铅含S0.2%。在氧气底吹熔 炼过程中,为减少PbS的挥发,并产出含S、As低的粗铅,需要 控制铅氧化渣的熔点不
16、高于1000C。,CaO/SiO2比(0.70.8) 有利于降低鼓风炉渣含铅。考虑以两个因素,铅氧化渣中 CaO/SiO2 比控制在0.60.7 之间为宜。 1F7C!_:-m G:8i9d和烧结块相比,擗氧化渣孔隙率较低,同时,由于是熟料, 其熔化速度较烧结块要快,熔渣在鼓风炉焦区的停留时间短,从 而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是,生产实践证明,采用鼓 风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的,鼓风炉渣含 Pb 可控制在 4%以内。通过炉型的改进、渣型的调整、适应控制单位时间物料 处理量等措施,渣含 Pb 可望进一步降低。另外,尽管现有指标 较烧结-鼓风炉工艺渣含 Pb 量 1.5%2%的指标稍高,但由于新 工艺鼓风炉渣量仅为传统工艺鼓风炉渣量的 50%60%,因而, 鼓风炉熔炼铅的损失基本不增加。在技改过程中,利用原有的鼓 风炉作适当改进即可,这样,可以节省基建投资。 $9,Y9r4S0l 该 工艺的一个重要组成部分是氧气站,目前,国内工业纯氧的制备 技术有两