铅冶炼技术现状及我国第一台铅闪速熔炼炉试产情况.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 9 铅冶炼技术现状及我国第一台铅 闪速熔炼炉试产情况 王成彦，郜伟，尹飞，宋元张，郑晓斌，徐轶平 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要由北京矿冶研究总院提供主体工艺设备与设计、与灵宝市华宝产业有限责任公司合作开发的我国 第一台具有完全自主知识产权的1 0 万t ／a 炼铅闪速工程于2 0 0 9 年9 月2 4 日在河南省灵宝市投料试 产。试产期间，弃渣含铅约2 ％、含锌小于3 ％、含银4 ～6g ／t 、含金0 ．1g ／t 、含铜约0 ．1 ％，粗铅品位大于 9 8 ％，闪速熔炼烟尘含铅大于6 5 ％、含锌小于3 ％，烟尘率小于6 ％且全部闭路返回熔炼，铅回收率大于 9 7 ％、金银回收率大于9 9 ．5 ％、铜锌回收率大于8 5 ％，总硫利用率大于9 8 ％，粗铅综合能耗小于3 0 0k g 标煤／t 。 关键词铅；闪速熔炼；锌 中圈分类号文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 1 0 0 0 9 - - 0 5 P r e s e n tS i t u a t i o no fL e a dS m e l t i n gT e c h n o l o g ya n d P r o d u c t i o no ft h eF i r s tL e a dF l a s hS m e l t i n g t h eP e r f o r m a n c eo fT r i a l F u r n a c ei nC h i n a W A N GC h e n g y a n ，G A OW e i ，Y I NF e i ，S O N GY u a n z h a n g ，Z H E N GX i a o b i n ，X UY i p i n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 。C h i n a A b s t r a c t T h el e a df l a s hs m e l t i n gp r o j e c tw i t ha na n n u a lc a p a c i t yo f10 0 ，0 0 0t o n n e so r ep r o c e s s i n gp e r f o r m e dat r i a l p r o d u c t i o nr u no nO c t o b e r2 4 ，2 0 0 9i nL i n g b a oC i t y ，H e n a nP r o v i n c e ，a n di t si n t e l l e c t u a l p r o p e r t yr i g h t sa r ec o m p l e t e l yo w n e db yC h i n a ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g Y B G R I M M p r o v i d e dt h em a i nt e c h n i q u e sa n de q u i p m e n td e s i g n ，a n dc o o p e r a t i v e l yd e v e l o p e dw i t h H u a b a oI n d u s t r y G r o u p C o ．L t d ．i nL i n g b a o ．W a s t es l a gw i t h2 ％P b ， 9 9 ．5 ％A U ， 9 9 ．5 ％ A g ， 8 5 ％C ua n d 8 5 ％Z n ，r e s p e c t i v e l y ．T h eu t i l i z a t i o nr a t i oo ft o t a ls u l f u rw a s 9 8 ％，a n dt h ec o r n p r e h e n s i v ee n e r g yc o n s u m p t i o no ft h ec r u d el e a dw a s3 0 0k g c e ／t ． K e y w o r d s L e a d ；F l a s hs m e l t i n g ；Z i n c 我国是世界铅的生产大国，但却是名副其实的 铅冶炼技术侏儒。虽然近年来我国铅冶炼的技术装 备水平有了很大的提升，吨铅冶炼能耗已由2 0 0 0 年 的7 2 1k g 标煤降至6 5 4 ．6k g ，但依旧存在很大的不 足 1 铅锌冶炼企业规模较小。全国已建成的铅冶 作者简介王成彦 1 9 6 8 一 ，男，博士．研究员 炼厂有4 0 0 多家，但产量在5 万t 以上的只有十余 家。总铅产量的6 0 ％约2 0 0 万t 依旧由烧结一鼓风 炉熔炼生产； 2 技术装备相对落后。除几家大型和 在建的几家铅冶炼厂采用了并不能称之为先进的氧 气底吹技术外，大多数铅冶炼厂仍采用烧结机工艺 万方数据 1 0 - 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 毖至是明令淘汰的烧结锅工艺，同时，由于自动化程 度低、管理不到位，几家大型铅冶炼厂的装备水平和 技术指标也落后于国外同类企业，人均劳动生产率 仅相当于发达国家的1 ／1 0 ； 3 环境污染比较严重。 铅的生产主要是火法熔炼，其污染主要是低浓度 S O 和含铅烟尘的污染。目前国内年矿铅总产量约 2 1 0 万t ，除部分厂家的S O 烟气制酸外，每年仍有 约2 0 万t 低浓度S O 排入大气，约占我国有色金属 行业年S O 。排放量的2 5 ％； 4 技术经济指标偏低， 能耗高。世界先进铅冶炼的能耗水平为吨铅3 0 0 k g 标煤。2 0 0 5 年我国铅冶炼综合能耗为6 5 0k g 标 煤，国内的先进水平也仅仅达到4 7 0k g 标煤，且存 在熔渣“热一冷一热”工序交替重复消耗能源以及对 原料适应性较差等重要弊端。因此，研究开发符合 我国资源特点、具有我国完全自主知识产权的铅冶 炼新技术，对提高我国国民经济发展关键时期金属 矿产资源的节能减排，促进社会的和谐发展和可持 续发展，意义重大。 1 国内外铅冶炼技术状况[ 1 _ 9 ] 铅的冶炼方法可以简单概括为传统法和直接炼 铅法二大类。传统法即烧结一鼓风炉熔炼法 包括 烧结机、烧结锅、烧结盘等 ；直接炼铅法即取消硫化 铅精矿烧结过程，生精矿直接入炉熔炼的方法。多 年来传统的烧结一鼓风炉熔炼法一直是铅的主要生 产方法，即使到目前，其产量依旧占世界铅产量的 6 0 ％以上。但随着人类对环保、节能认识和要求的 不断提高，烧结一鼓风炉熔炼法的缺点日显突出，新 建的铅冶炼厂已大都采用了直接炼铅工艺来生产。 直接炼沿法可归纳为一段炉法，主要有前苏联 开发的基夫赛特法和瓦纽科夫法、德国鲁奇公司开 发的Q S L 法、瑞典波利顿公司开发的卡尔多法等， 在一台炉中完成粗铅的冶炼过程。两段炉法有澳大 利亚开发的氧气顶吹浸没熔炼法 又称澳斯麦特法、 艾萨法 ，以及我国在2 0 世纪8 0 年代开发的水口山 法 又称氧气底吹熔炼法一S K S ，在两台炉中完成 粗铅生产过程。 1 ．1 烧结一鼓风炉熔炼法 烧结一鼓风炉熔炼法使用时间久远、技术成熟 可靠、生产稳定、建设投资少、回收率高。近年来又 对鼓风烧结机和烧结操作制度作了许多改进，如烧 结机采用刚性滑道，以减少漏风；采用返烟烧结提高 S 0 z 浓度一非稳态制酸等。但就整体工艺而言，在 环保要求日益严格的现状下，烧结一鼓风炉熔炼法 仍存在一些较难继续接受的缺点 1 无论怎样改进，烧结烟气S O 。浓度依旧偏 低，难以达到常规制酸工艺的要求； 2 无论采用何种烧结方式，烧结块依然含有 2 ％～3 ％的残硫，鼓风炉烟气的S O z 浓度通常高达 4g ／m 3 ，难以经济治理，对环境污染严重； 3 烧结返料量大 ～8 0 ％ ，设备庞大，随烟气 逸散的粉尘量大，这是导致铅污染事件时有发生的 主要原因； 4 烧结过程中大量氧化反应热不能得到回收 利用，而烧结块冷却后在鼓风炉熔炼又要消耗大量 的冶金焦，能耗高； 5 操作环境差、劳动、工业卫生条件差、对职工 身体健康有较大危害。 1 ．2 基夫赛特法 基夫赛特法研发于原苏联，1 9 8 6 年在哈萨克斯 坦建成了日处理4 0 0 ～5 0 0t 炉料的乌斯季一卡缅 诺戈斯克铅冶炼厂；1 9 8 7 年在意大利的埃尼利索斯 公司建成了日处理6 0 0t 炉料的威斯麦港铅冶炼 厂，年生产粗铅8 0k t 。1 9 9 4 年，加拿大科明科公司 废弃原Q S L 炉开始采用基夫赛特法建设规模为 1 0 0k t ／a 的特雷尔铅冶炼厂，并于1 9 9 6 年1 2 月投 产。 基夫赛特法是一种一步闪速熔炼法。基夫赛特 炉由两个反应区组成，炉内设以隔墙，隔墙一侧为氧 化反应区，另一侧为还原区。氧化区设有方形反应 塔，粒度 1m m ，含水 2 0 ％ ，配套电收尘小； 5 炉体密闭性好，负压下操作烟气逸散少、操 作条件好； 6 和氧气底吹熔炼法相比较，不仅物料的适应 性好，而且由于实现了高温熔融炉渣的直接还原，反 应热利用充分，能耗很低，热能利用效率高，弃渣无 需再经烟化炉处理回收锌、铅。 7 可以使用廉价的兰碳代替冶金焦做焦炭过 滤层，生产费用低。 试生产期问处理的是含铅4 0 ％、含锌6 ％、含铜 0 ．4 ％的低品位杂矿 由4 种杂料配制而成 。为降 低油耗，额外配入3 ％～5 ％的碎煤。闪速熔炼日处 理炉料6 0 0 ～7 2 0t 。闪速熔炼渣含铅通常保持在 1 0 ％～1 5 ％ 最低降至6 ％ 。经电炉贫化还原，电 炉弃渣含铅1 ．5 ％～3 ％、含锌小于3 ％、含银4 ～6 g ／t 、含金0 ．1g ／t 、含铜小于0 ．1 ％；冰铜含铜8 ％、 含铅3 2 ％、含硫1 6 ％；粗铅品位大于9 8 ％；闪速熔 炼烟尘含铅大于6 5 ％、含锌小于3 ％，烟尘率小于 6 ％且全部闭路返回熔炼；电炉烟尘含锌大于4 5 ％、 含铅小于3 0 ％。 正常生产情况下，闪速熔炼可以不消耗柴油，但 为了保证生产的稳定运行，塔顶油枪保持3 0L ／h 的 给油量。 由于建设资金比较紧张，灵宝1 0 万t ／a 铅富氧 闪速熔炼项目余热锅炉产生的蒸汽除部分供物料干 燥使用外，大部分直接排空，热能浪费较大。能耗方 面，如果不考虑余热锅炉的蒸汽利用，按目前日处理 6 0 0t 含铅约4 0 ％的物料计算，吨粗铅综合能耗按 老标准 1k W h 电 0 ．4 0 4k g 标煤 计算约4 4 3 k g 标煤／t ，按新标准 1k W h 电一0 ．1 2 29k g 标 煤 计算约3 1 7k g 标煤。如果考虑蒸汽的利用，按 老标准约3 6 2k g 标煤，按新标准约2 3 6k g 标煤。 3结语 经北京矿冶研究总院冶金研究设计所和灵宝市 华宝产业有限责任公司2 年多的努力，我国第一台 具有完全自主知识产权的铅富氧闪速熔炼项目一 H U A S 闪速炼铅法最终取得了圆满的成功，试生产 期间取得的多项技术经济指标表明，我国铅冶炼技 术已跨入了世界先进水平行列。 参考文献 [ 1 ] 何蔼平．面向二十一世纪我国铅冶炼技术的改造和发展 思考口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 0 6 2 ～6 ． [ 2 ] 徐堵伦．西北铅锌冶炼厂Q S L 反应器开炉实践[ J ] ．有 色冶炼，1 9 9 8 7 1 7 1 9 ． 下转第1 7 页 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 1 7 能源公司测试提供。 5结论 经过分离的废锌极板进行连续循环的浸出一电 积锌粉一制作锌阳极板的工艺是可行的。与树脂分 离的废锌渣溶解浸出一还原电解的条件为浸出介 质为氢氧化钾溶液，浓度6 ～8m o l ／L ，电解电流密 度18 0 0 ～20 0 0A ／m 2 左右，电解液循环量8 0 0 m L ／m i n ，溶液中Z n 2 浓度2 0 ～2 5g ／L ，电解温度 3 5 ℃，刮粉间隔时间1 ～2h 。所得锌粉放电活性较 好，适合作为锌一空气电池用锌粉。 参考文献 [ 1 3 叶红齐，李艳红，赖延清．碱性锌～空气电池的研究现状 [ J ] ．电源技术，2 0 0 3 ，2 7 2 1 0 8 1 1 2 ． [ 2 ] 褚有群，马淳安，张文魁．碱性锌空气电池的研究进展 [ j ] ．电池，2 0 0 2 ，3 2 5 2 9 4 - 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