專利名稱：硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶金工藝技術(shù)，具體涉及硫化鉛精礦的火法冶煉及實 現(xiàn)工藝釆用的專門設(shè)備。
背景技術(shù)：
鉛冶煉方法可概括為傳統(tǒng)煉鉛法和直接煉鉛法兩大類。傳統(tǒng)煉鉛法即燒結(jié)機——鼓風爐熔煉法；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)法是鉛的主要生產(chǎn)方法，但隨著人類對環(huán)保、節(jié)能 認識和要求的不斷提高，傳統(tǒng)煉鉛法的缺點日顯突出，世界上很多鉛冶煉廠逐 步釆用直接煉鉛法替代傳統(tǒng)煉鉛法。直接煉鉛法可歸納為一段爐法和兩段爐法 兩種。 一段爐法，如吉夫賽特法、澳斯麥特法、QSL法、卡爾多法、瓦紐柯夫 法等，是在一臺爐中完成粗鉛冶煉的氧化熔煉和還原熔煉兩個過程。兩段爐法， 如艾薩法、水口山法等，是在兩臺爐中完成粗鉛生產(chǎn)氧化熔煉和還原熔煉兩個 過程。
目前，中國大多數(shù)鉛冶煉生產(chǎn)企業(yè)仍然釆用傳統(tǒng)的燒結(jié)機——鼓風爐熔煉 法生產(chǎn)粗鉛，其中部分企業(yè)正著手釆用先進技術(shù)進行改造；有少量生產(chǎn)企業(yè)釆 用了艾薩法、水口山法和QSL法生產(chǎn)粗鉛。
傳統(tǒng)煉鉛法存在人們較難繼續(xù)接受的缺點燒結(jié)機、鼓風爐產(chǎn)生的煙氣量 大，而煙氣S02濃度又較低，難以經(jīng)濟地治理，以致對環(huán)境會造成嚴重污染； 燒結(jié)過程中大量氧化反應(yīng)熱未得到充分利用，而燒結(jié)塊冷卻后在鼓風爐熔煉又 要大量消耗昂貴的冶金焦，能耗高；工藝流程長、設(shè)備多；物料周轉(zhuǎn)多；燒結(jié) 塊返回破碎、混合料燒結(jié)、鼓風爐熔煉這些作業(yè)會產(chǎn)生含鉛粉塵、含鉛蒸汽和 S02的煙氣，造成低空污染嚴重，操作環(huán)境差，勞動和工業(yè)衛(wèi)生條件差，對職工 身體健康有較大危害。目前，我國已經(jīng)禁止使用燒結(jié)機作為新建工廠硫化鉛精 礦的處理設(shè)備，對原有傳統(tǒng)煉鉛法也要求必須限期進行技術(shù)改造。
水口山(SKS)法、艾薩法煉鉛屬于典型的兩段煉鉛法，其粗鉛冶煉工藝 釆用艾薩爐(或SKS爐)——鼓風爐——煙化爐聯(lián)合工藝完成。兩段煉鉛法作 為硫化鉛精礦的氧化熔煉爐，在熔煉段，能產(chǎn)生入爐總鉛量的30~70%的粗鉛， 煙氣量較小，S02濃度高，煙氣易于治理，90%以上的硫得到回收利用，對環(huán)境 污染及勞動工業(yè)衛(wèi)生條件比傳統(tǒng)法有較大改善。但是，熔煉爐產(chǎn)生的爐渣(富 鉛渣)定期放出，需冷卻、破碎到一定粒度后，再在鼓風爐還原熔煉，配加昂
貴的冶金焦，存在反應(yīng)熱利用不充分，能耗仍然較高的問題；由于鼓風爐熔煉
段產(chǎn)生的煙氣含S02較低，還原段的煙氣S02無法用于生產(chǎn)硫酸，必須進行治
理后才能排放；鼓風爐產(chǎn)出的爐渣送到煙化爐煙化，進一步回收鋅等有價金屬。
煙化爐煙氣也含有低濃度S02，必須進行治理后才能排放。
澳斯麥特法、卡爾多爐法、QSL法、瓦紐柯夫法煉鉛屬在同一冶金爐內(nèi)完
成氧化熔煉和還原熔煉兩個過程。但是這些冶金爐產(chǎn)出的爐渣需要送到煙化爐 煙化，進一步回收鋅等有價金屬，爐渣需要冷卻后再用另外的爐子加熱熔化并
煙化才能產(chǎn)出含鋅煙塵，爐渣潛能得不到充分利用，且氧化段和還原段煙氣S02 濃度波動很大，制酸系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行。煙化爐煙氣含有低濃度且不穩(wěn)定的S02,
必須進行治理后才能排放。也就是說，整個冶金過程至少需要在兩座冶金爐內(nèi)
完成。而且，低濃度S02往往都得不到充分利用，還必須花費較多資金進行治
理后尾氣才能排放。
吉夫賽特法基本實現(xiàn)了硫化錯精礦在同一爐內(nèi)完成三個冶煉過程，但是這
一方法物料制備復(fù)雜，需要磨細和干燥；還原需要昂貴的冶金焦；需要用功率 很高的電爐作為還原和煙化的供熱，能耗高；設(shè)備復(fù)雜，投資高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的方法及相應(yīng) 的專用設(shè)備，其工藝路線短，爐渣熱量得到充分利用，節(jié)能效果明顯，冶金爐
設(shè)備投資少，作業(yè)成本低，S02濃度波動小，還原劑價廉且資源廣。
解決本發(fā)明的技術(shù)問題所釆用的專用設(shè)備的方案是在爐體熔池的液態(tài)爐 渣層中以上空間設(shè)有隔墻，將其分隔為互不連通的氧化區(qū)、還原區(qū)和煙化區(qū)三 個區(qū)域，每個區(qū)域頂有各自的煙氣出口并分別裝有噴槍，冶煉物料入口設(shè)在氧 化區(qū)頂部，在爐體底部的粗鉛層處設(shè)置有虹吸放出口，爐渣放出口設(shè)置在煙化 區(qū)液態(tài)爐渣層處。在爐體的底部煙化區(qū)處設(shè)有斜坡，將粗鉛層集中在氧化區(qū)和 還原區(qū)范圍，虹吸放出口設(shè)在粗鉛層底部，爐渣放出口設(shè)在液態(tài)爐渣層上部， 隔墻下緣設(shè)置在液態(tài)爐渣層的下部。
本發(fā)明的工藝技術(shù)方案是將一座冶金爐的液態(tài)爐渣層中以上空間分隔為 互不連通的氧化區(qū)、還原區(qū)和煙化區(qū)三個區(qū)域，冶煉物料從氧化區(qū)頂加入，同 時通過噴槍將氧氣和壓縮空氣噴入氧化區(qū)液態(tài)爐渣層中，進行硫化礦的氧化熔 煉，含S02的煙氣從氧化區(qū)的煙氣出口排出、處理;從氧化區(qū)與還原區(qū)的隔墻 下部流到還原區(qū)的液態(tài)爐渣，與加入該區(qū)的還原劑混合，同時將燃料煤粉和壓 縮空氣通過噴槍噴入還原區(qū)液態(tài)爐渣層中，還原產(chǎn)生的煙氣通過還原區(qū)煙氣出 口排出、處理，氧化熔煉和還原熔煉產(chǎn)生的液態(tài)金屬鉛通過虹吸放出口連續(xù)地 放出爐外；從還原區(qū)與煙化區(qū)的隔墻下部流到煙化區(qū)的液態(tài)爐渣由噴槍噴入還
原及燃料煤粉和壓縮空氣，使其中的鋅等有價金屬揮發(fā)進入煙氣，進行價金屬 回收和尾氣處理，貧爐渣從爐渣放出口連續(xù)放出爐外。還原劑釆用無煙煤，還
原段和煙化段通過噴槍補充噴入的部分燃料為無煙煤粉煤；氧化區(qū)煙氣出口得到的S02利用來制備硫酸。
本發(fā)明的有益效果是
(1) 只需要用一座冶金爐就可以完成硫化鉛精礦的氧化熔煉、還原熔煉和 爐渣煙化三個冶金過程， 一步冶煉出高質(zhì)量的粗鉛以及較純的含鋅等有價金屬 煙塵。
(2) 爐渣熱量得到充分利用，節(jié)能效果明顯，冶金爐設(shè)備投資少，作業(yè)成本低。
(3) 由于液態(tài)爐渣層之上每個區(qū)域是完全分開的，用此種工藝方法S02濃 度波動小，濃度穩(wěn)定在8~15%之間，制酸系統(tǒng)可連續(xù)、穩(wěn)定運行，S02的利用率 大于95%,而還原區(qū)和煙化區(qū)得到的煙氣含S02濃度很低，只需簡單治理后， 即可排放，環(huán)保條件好，最終尾氣實現(xiàn)達標排放。
(4) 用此種工藝方法，原料制備簡單，還原劑只需要普通無煙煤，還原段 和煙化段需要補充的部分燃料也普通無煙煤粉煤，價值低，易獲得。
圖1是本發(fā)明的專用冶煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標號依次表示氧化區(qū)煙氣出口 1、噴槍2、冶煉物料入口 3、冶煉 物料4、氧化區(qū)5、液態(tài)爐渣層6、粗鉛層7、隔墻8、還原區(qū)9、虹吸放出口 10、 隔墻ll、爐體外爐墻12、爐渣放出口 13、煙化區(qū)14、煙化區(qū)煙氣出口 15、噴 槍16、還原區(qū)煙氣出口 17、噴槍18、還原劑19、還原劑加入口 20。
具體實施例方式
實施例
參見圖1,在本硫化鉛精礦連續(xù)冶煉爐的熔池的液態(tài)爐渣層6中以上熔煉空 間設(shè)有隔墻8和11，將液態(tài)爐渣層6的部分及上部空間分隔為互不連通的氧化 區(qū)5、還原區(qū)9和煙化區(qū)14三個區(qū)域，每個區(qū)域的頂部都有各自的煙氣出口， 即氧化區(qū)煙氣出口 1、煙化區(qū)煙氣出口 15還原區(qū)煙氣出口 17，并各裝有噴槍2、 16和18,冶煉物料入口 3設(shè)在氧化區(qū)5頂部，在爐體底部的粗鉛層7處設(shè)置有 虹吸放出口 10,而爐渣放出口 13設(shè)置在煙化區(qū)14的液態(tài)爐渣層6處。本發(fā)明 爐體的底部煙化區(qū)14處設(shè)有斜坡，使熔煉時形成的粗鉛層7集中在氧化區(qū)5和 還原區(qū)9范圍，虹吸放出口 10設(shè)在粗鉛層7的底部，便于連續(xù)排出；爐渣放出 口 13設(shè)在煙化區(qū)14的液態(tài)爐渣層6上部，將完全處理過的爐渣排出爐外；隔 墻8和11下緣設(shè)置在液態(tài)爐渣層6的下部，使硫化鉛精礦連續(xù)處理更完全。
在進行連續(xù)冶煉時，硫化鉛精礦等冶煉物料4從冶煉物料入口 3加入到氧 化區(qū)5所在的液態(tài)爐渣層6中;氧氣和壓縮空氣從氧化熔煉噴槍2噴入氧化區(qū)5 熔煉渣池渣層中，實現(xiàn)硫化礦的氧化熔煉；含S02的煙氣從氧化區(qū)煙氣出口 1 排出，經(jīng)余熱鍋爐和收塵處理后送去制酸。經(jīng)氧化熔煉脫硫后的液態(tài)爐渣，從 氧化熔煉區(qū)與還原熔煉區(qū)的隔墻8下部流到還原區(qū)9，與從還原劑加入口 20加 入的還原劑19混合；燃料煤粉和壓縮空氣通過還原熔煉噴槍18加入到還原熔 煉區(qū)熔池渣層中，在此將爐渣中的氧化鉛還原成金屬鉛(粗鉛)；還原產(chǎn)生的煙 氣通過還原區(qū)9爐膛空間，經(jīng)還原區(qū)煙氣出口 17排出爐外，進行收塵和尾氣處 理；氧化熔煉和還原熔煉產(chǎn)生的液態(tài)粗鉛層7通過粗鉛虹吸放出口 IO連續(xù)地放 出爐外。經(jīng)還原熔煉后的液態(tài)爐渣層6，從還原熔煉區(qū)與煙化揮發(fā)區(qū)之間的隔墻 11下部流到煙化區(qū)14;還原及燃料煤粉和壓縮空氣通過煙化揮發(fā)噴槍16加入 到煙化揮發(fā)區(qū)熔池渣層中，在此將爐渣中的鋅等有價金屬揮發(fā)進入煙氣；揮發(fā) 產(chǎn)生的煙氣通過煙化揮發(fā)區(qū)爐膛空間，經(jīng)煙化區(qū)煙氣出口 15排出爐外，進行鋅 等有價金屬回收和尾氣處理；煙化揮發(fā)后的貧爐渣從爐渣放出口 13連續(xù)地溢流 放出爐外。
權(quán)利要求
1、一種硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的設(shè)備，其特征是在爐體熔池的液態(tài)爐渣層中以上空間設(shè)有隔墻，將其分隔為互不連通的氧化區(qū)、還原區(qū)和煙化區(qū)三個區(qū)域，每個區(qū)域頂有各自的煙氣出口并分別裝有噴槍，冶煉物料入口設(shè)在氧化區(qū)頂部，在爐體底部的粗鉛層處設(shè)置有虹吸放出口，爐渣放出口設(shè)置在煙化區(qū)液態(tài)爐渣層處。
2、 按權(quán)利要求l所述的硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的設(shè)備，其特征是爐體的底 部煙化區(qū)處設(shè)有斜坡，將粗鉛層集中在氧化區(qū)和還原區(qū)范圍，虹吸放出口設(shè)在 粗鉛層底部，爐渣放出口設(shè)在液態(tài)爐渣層上部，隔墻下緣設(shè)置在液態(tài)爐渣層的 下部。
3、 一種硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的方法，其特征是將一座冶金爐的液態(tài)爐渣 層中以上空間分隔為互不連通的氧化區(qū)、還原區(qū)和煙化區(qū)三個區(qū)域，冶煉物料 從氧化區(qū)頂加入，同時通過噴槍將氧氣和壓縮空氣噴入氧化區(qū)液態(tài)爐渣層中， 進行硫化礦的氧化熔煉，含S02的煙氣從氧化區(qū)的煙氣出口排出、處理；從氧 化區(qū)與還原區(qū)的隔墻下部流到還原區(qū)的液態(tài)爐渣，與加入該區(qū)的還原劑混合， 同時將燃料煤粉和壓縮空氣通過噴槍噴入還原區(qū)液態(tài)爐渣層中，還原產(chǎn)生的煙 氣通過還原區(qū)煙氣出口排出、處理，氧化熔煉和還原熔煉產(chǎn)生的液態(tài)金屬鉛通 過虹吸放出口連續(xù)地放出爐外；從還原區(qū)與煙化區(qū)的隔墻下部流到煙化區(qū)的液 態(tài)爐渣由噴槍噴入還原及燃料煤粉和壓縮空氣，使其中的鋅等有價金屬揮發(fā)進 入煙氣，進行有價金屬回收和尾氣處理，貧爐渣從爐渣放出口連續(xù)放出爐外。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的方法，其特征是還原劑 釆用無煙煤，還原段和煙化段通過噴槍補充噴入的部分燃料為無煙煤粉煤；氧化區(qū)煙氣出口得到的S02利用來制備硫酸。
全文摘要
硫化鉛精礦連續(xù)冶煉的方法及設(shè)備。本發(fā)明涉及硫化鉛精礦的火法冶煉的工藝及實現(xiàn)工藝采用的設(shè)備。本裝置中，在爐體熔池的液態(tài)爐渣層中以上空間設(shè)有隔墻，將其分隔為互不連通的氧化區(qū)、還原區(qū)和煙化區(qū)三個區(qū)域，每個區(qū)域頂有各自的煙氣出口并分別裝有噴槍，冶煉物料入口設(shè)在氧化區(qū)頂部，在爐體底部的粗鉛層處設(shè)置有虹吸放出口，爐渣放出口設(shè)置在煙化區(qū)液態(tài)爐渣層處。冶煉物料從氧化區(qū)頂部連續(xù)加入爐內(nèi)，液態(tài)金屬鉛通過虹吸放出口連續(xù)地放出爐外，氧化區(qū)得到的SO<sub>2</sub>用來制備硫酸，煙化區(qū)得到的高鋅等有價金屬煙塵被再利用。本發(fā)明的工藝路線短，爐渣熱量得到充分利用，節(jié)能效果明顯，冶金爐設(shè)備投資少，作業(yè)成本低，SO<sub>2</sub>濃度波動小，還原劑價廉且資源廣。
文檔編號C22B13/02GK101200777SQ20071006622
公開日2008年6月18日 申請日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者宋興誠 申請人:云南錫業(yè)集團(控股)有限責任公司