铅冶炼技术
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。
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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:
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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 46
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(a)氧化段与还原段烟气不分流
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(b)氧化段与还原段烟气不分流
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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。
粗铅的冶炼技术
杂质元素:1~4%
火法 粗炼 湿法 精炼 初步火法 精炼 电解精炼
粗铅
铅冶炼 工序
Pb:99.994%
1#电铅
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传 统 炼 铅 法
烧结—鼓风炉还原法 基夫赛特法
闪速熔炼
奥托昆普法
火 法
直 接 炼 铅 法 熔池熔炼
QSL法
富氧底吹熔炼法
SKS法
艾萨炉炼铅法 I-Y炼铅法 富氧顶吹熔炼法 奥斯麦特法 卡尔多炉法 富氧侧吹熔炼法
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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 艾萨炉示意图
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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。
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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)。
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带 式 烧 烧 机
图2.1 烧结机实物图
烧 结 机 台 车
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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1123~1173K下,先进行预先焙烧脱除 部分硫;再将烧结块破碎,在1273~1373K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。
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。
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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
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。
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。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
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鼓风炉的构造
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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
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。
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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%。
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ISP工艺特点
优点:① 对原料适应性强,尤其适合难分选的铅锌混合矿; ②实现铅、锌的直接分离。
面临的问题:
①烧结块的产量不能满足鼓风需要; ②环境问题; ③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。
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现将国内外直接炼铅法工艺及其现状列于下表。
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1.2.4奥斯麦特熔炼法
在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
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从上自下共分为五个区域:
1)炉料预热区(100~400℃).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(400~700℃).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(700~900℃).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(900~1300℃)。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。
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、
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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。
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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 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
我国铅资源的特点