云南锡业股份有限公司顶吹炉“一炉三段”直接炼铅技术产业化应用.pdf

云南锡业股份有限公司 顶吹炉“一炉三段”直接炼铅技术产业化应用 圜黄珊艳申颖 北京矿治研究总院北京 1 0 0 1 6 0 云南锡业股份有限公司是由云南锡业集团控股的国内锡行业唯一的一家上市公司，是中国最大 的锡生产、加工、出口基地。近年来公司通过引进与自主创新相结合，集成创新与自主开发相结合， 在国内率先研究开发并产业化应用了顶吹炉“一炉三段”直接炼铅工艺技术，在云南省红河工业园 区设计建成了年产1 0 万吨铅的工厂，并于2 0 1 0 年7 月投入试生产，2 0 1 0 年1 2 月实现达产达标。 该技术具有经济技术指标先进、节能环保好、熔炼效率高等显著优点。 2 0 1 2 年8 月3 日，“一炉三段”直接炼铅工艺科技成果鉴定会在云锡举行。中国有色金属工 业协会副会长、鉴定委员会主任委员贾明星，中国工程院院士、鉴定委员会副主任委员张国成，北 京矿冶研究总院研究员、鉴定委员会副主任委员蒋开喜等9 名专家，中国有色金属工业协会副秘书 长兼科技部主任张洪国，云南省科技厅巡视员徐宝明，云南省科技奖励办主任秦穆，云锡控股公司 党委常委、常务副总经理兰旭，控股公司党委常委、锡业股份公司总经理皇甫智伟，云锡控股公司 总经理助理刘国宇等领导参加了鉴定会并考察了生产现场。专家们对云锡开发和产业化应用世界领 先的“一炉三段”直接炼铅工艺技术给以高度赞誉．称赞这一技术是铅冶炼史上的重大突破，这一 工艺技术先进，运行稳定，整体技术达到了国际领先水平。 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期1 7 万方数据 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R I N G 1 “一炉三段”直接炼铅工艺产业 化项目的背景 粗铅冶炼方法可概括为传统炼铅法和直接炼铅法两 大类。传统炼铅法即烧结机一鼓风炉一烟化炉法；直接 炼铅法即生精矿直接人炉熔炼的方法。多年来传统法是 生产铅的主要方法，但随着人类对环保、节能的要求不 断提高，传统炼铅法的缺点E l 显突出，正逐步地被直接 炼铅法所取代。 直接炼铅法可归纳为三炉法、两炉法和一炉法三 种。三炉法是在三台冶金炉内分别完成硫化铅精矿氧化 熔炼、铅渣还原熔炼和炉渣烟化回收锌三个过程，即在 第一台熔炼炉中完成氧化熔炼脱硫，在第二台还原炉中 完成氧化铅渣还原为粗铅，在第三台烟化炉中完成炉渣 烟化回收锌，如水口山法 S K S 法、艾萨法 等t 两炉 法是在两台炉内完成硫化铅精矿氧化熔炼、铅渣还原熔 炼和炉渣烟化回收锌三个过程，即在第一台熔炼炉中完 成硫化铅精矿氧化熔炼和铅渣还原熔炼为粗铅，在第二 台烟化炉中完成炉渣烟化过程，如奥斯麦特法 印度工 厂 、卡尔多法、Q S L 法、瓦纽柯夫法等，一炉法是在 一台炉中完成硫化铅精矿氧化熔炼、铅渣还原熔炼和炉 渣烟化回收锌三个过程，这是最完整的一步炼铅法。 多年来，中国大多数铅冶炼企业一直采用传统的 三炉法生产粗铅并回收锌，其中部分企业正着手采用先 进技术进行改造。有部分企业采用了艾萨法、水口山法 S K S 法 和Q S L 法。 为开发并应用国际先进的一炉法炼铅技术，云南锡 业股份有限公司通过引进与自主创新相结合，集成创新 与自主开发相结合，研究开发并产业化应用了顶吹炉“一 炉三段”直接炼铅工艺技术，该工艺开发成功前，仅有 基夫赛特法是一炉法，顶吹炉“一炉三段”直接炼铅工 艺技术的开发，进一步开创了一炉法在炼铅工艺上的重 大贡献。 2 “一炉三段”直接炼铅技术的特点 云南锡业股份有限公司铅冶炼系统主要工艺过程分 为硫化铅精矿熔炼、粗铅精炼、阳极泥熔炼、尾气制酸、 余热发电、水处理等。硫化铅精矿首先经顶吹炉“一炉 三段”直接熔炼成粗铅，粗铅火法脱除杂质后进行大阳 极电解精炼生产电铅，阳极泥交贵金属回收工序回收稀 贵金属。熔炼工艺尾气经余热锅炉回收余热用于发电， 经电收尘器分别收取铅烟尘和锌烟尘，尾气送至制酸系 统制取硫酸。经过“一炉三段”直接熔炼后的最终抛渣， 抛弃或者使用。 在项目总体工艺中，顶吹炉“一炉三段”直接炼铅 工艺是最核心的部分，顶吹炉“一炉三段”直接炼铅工 艺流程如图1 所示。“一炉三段”直接炼铅工艺流程中， 铅精矿、铅烟尘和熔剂等经配料、混合润湿后，通过炉 顶进料口输送到顶吹炉内。氧气、空气和粉煤通过喷枪 送到熔池。顶吹炉氧化熔炼段、还原熔炼段和烟化熔炼 段是在同一炉内依次连续进行的过程。三个阶段加入的 物料不同，熔炼阶段加入硫化铅精矿、氧化铅烟尘和溶剂。 通过加入氧气，控制高氧势和较低的温度，还原段加入 硫化铅精矿和还原剂，一般不用氧气，控制较低的氧势 和中等温度；烟化段加入还原煤，不用氧气．控制较高 的温度和较强的还原气氛。余热锅炉和电收尘器也是同 一套系统。与传统的炼铅技术相比，“一炉三段”直接 炼铅工艺更大程度地实现了连续化，工艺过程简单可控， 并且在物料控制和废弃物的处理上做出了重大改革。 3 “一炉三段”直接炼铅工艺产业 化获得的主要生产指标赶超国际 先进水平 ，顶吹炉“一炉三段”直接炼铅工艺产业化项目于 2 0 1 0 年4 月建成，7 月1 7 日顶吹炉点火试车，7 月2 5 日开始投料，2 0 1 0 年1 2 月主工艺熔炼系统达产达标。 目前，按照工艺设计，各系统均实现了达产达标。 两年的生产运行结果表明，该项目年处理含P b 5 0 ％- 6 0 ％、A g5 0 0 - 3 0 0 0g ／t 、Z n3 ％一1 0 ％、S1 2 ％一2 0 ％ 及其他常规成分的硫化铅精矿能力达到2 0 万吨以上， 粗铅回收率大于9 7 ．5 ％，银入粗铅率大于9 6 ．5 ％，终 渣含铅小于1 ％，含锌小于3 ％，包括高锌渣烟化在内 的粗铅冶炼综合能耗低于2 6 0k g c c ／t l 硫的捕集率大于 9 9 ％，硫利用率大于9 8 ％，尾气排放S O 浓度小于2 0 0 m g ／m 3 ，经济和社会效益显著。 物料总处理量、铅精矿处理量、铅冶炼回收率、银 冶炼回收率、粗铅含铅品位、抛渣含铅和含锌等指标如 表1 所示。 云锡“一炉三段”直接炼铅工艺产业化获得的主要 指标技术经济指标与世界铅冶炼行业经济技术指标对比 见表2 ，项目产业化实际能耗指标与世界铅冶炼行业对 比见表3 ，项目产业化实际环保指标与国家铅冶炼行业 指标对比表4 。由表2 4 可以看出，“一炉三段”直接 炼铅工艺产业化项目的各项指标均达到了国际粗铅冶炼 18企业之窗W i n d o wo fE n t e r p r i s e 万方数据 硫化铅精矿 熔剂 空气氧气 硫酸 烟气 星氢 达标排放 图3 “一炉三段”直接炼铅工艺流程 先进指标，其中粗铅冶炼回收率、银入粗铅率和总硫利 用率项目产业化指标均高出了国际粗铅冶炼先进指标， 在国际炼铅工艺上具有创薪意义；在能耗方面，铅产品 单位综合能耗、粗铅单位工艺能耗和废水的循环利用率 锌烟尘 送回收锌 均优于国际粗铅冶炼技术指标；环保方面，均达到了国 际粗铅冶炼三废排放标准，其中S O 的排放浓度远远低 于国际S O 排放标准。 有色金属工程2 0 1 2 年第5 期 1 9 _ 万方数据 啊乏石匿磊 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R l N G 表1 各阶段主要指标表 表2 项目产业化实际指标与世界铅冶炼行业经济技术指标对比 惕 表3 项目产业化实际能耗指标与世界铅冶炼行业指标对比 表4 项目产业化实际环保指标与国家铅冶炼行业指标对比 ／ m g ，m 。 4 “一炉三段”直接炼铅工艺产业 化项目兼具社会和经济效益 在“一炉三段”直接炼铅工艺科技成果鉴定会上， 专家组通过认真鉴定，一致认为具有自主知识产权的“一 炉三段”直接炼铅工艺技术实现了产业化应用，在一座 冶金炉内完成了其他工艺需要多座冶金炉完成的硫化铅 精矿氧化熔炼、高铅渣还原、锌渣烟化三个冶炼过程， 形成了一套收尘系统分阶段分别收取高铅烟尘和高锌烟 尘的关键技术；集成了有机胺液吸收一解析S O 的技术， 解决了“一炉三段”炼铅法中三种烟气含S O 波动大， 不适用于直接连续生产硫酸的技术难题，并保证尾气达 标排放。研发了新型夹套水冷炉壳，对耐火材料进行强 制冷却保护，有效解决了不同温度的三个冶炼过程对耐 ，火材料炉衬的腐蚀，延长了炉寿，开发了铅电解残极洗 涤、阴极输送、阴极板洗涤和抽棒等具有自主知识产权 的配套工艺技术，大幅提高了铅电解生产效率。 “一炉三段”直接炼铅工艺在云南锡业股份有限公 司生产运行两年的结果表明，年处理硫化铅精矿能力达 到2 0 万吨以上，粗铅回收率大于9 7 ．5 ％，银入粗铅率 大于9 6 ．5 ％，终渣含铅小于l ％，含锌小于3 ％l 包括高 锌渣烟化在内的粗铅冶炼综合能耗低于2 6 0 k g c e ／tt 硫的 捕集率大于9 9 ％，硫利用率大于9 8 ％，尾气排放S O 浓 度小于2 0 0m g ／m 3 ，经济和社会效益显著。 “一炉三段”直接炼铅工艺在云南锡业股份有限公 司应用以来，取得了良好的经济效益和社会效益，在社 会效益方面，除工艺技术达到了国际先进水平之外，项 目采用引用于自主创新相结合方式，应用了大阳极电解 技术，并自主开发了残极洗涤、阴极输送、阴极板洗涤 和抽棒等一系列具有自主知识产权的配套工艺技术，实 现了电解精炼技术的集成化和生产的高效率，取得了良 好的技术经济效果。 此外“一炉三段”直接炼铅工艺产业化项目解决了 7 0 0 多人的就业问题，为减轻社会压力，构建和谐社会 做出了积极贡献。 2 0企业之窗W i n d o wo fE n t e r p r i s e 万方数据