浅谈炼铅工艺选型【摘要】本文介绍了国内外的主要炼铅技术,“三连炉”炼铅法的工艺特点，对比分析了主要炼铅工艺的优缺点，肯定了“三连炉”炼铅法的优势。

【关键词】铅冶炼；三连炉；底吹氧化；高铅渣；侧吹还原；综合能耗一、概述为促进铅锌行业的结构调整和产业升级，国家发改委发布了《铅锌行业准入条件》，从工艺、产能、环保等多方面对铅锌行业设立了准入门槛。

行业门槛的提高，促使我们在改建或新建冶炼项目的工艺选型上变得更加谨慎，对环境保护、再生资源的利用和节约能耗等方面变得更加重视，工艺选型成为了我们冶炼企业的首要课题。

粗铅冶炼可分为传统工艺和新工艺两大类。

长期以来，我国炼铅厂基本上都采用传统的烧结—鼓风炉工艺生产。

由于传统炼铅的工艺、环保及能耗指标已经不能满足日趋严格的环保法规和节能降耗等要求，故该工艺已被国家列为限期淘汰的生产工艺。

利用率低、铅蒸气和铅粉针对传统工艺的生产流程长、能耗高、返料量大、SO2尘污染环境、劳动条件差等问题, 世界各国开展了大量研究。

自20世纪50年代以来, 国内外先后研究开发了多种直接炼铅新工艺。

按照实现强化作业的技术手段可分为闪速熔炼和熔池熔炼两大类。

属于闪速熔炼的有：基夫赛特法( Kivcet)、奥托昆普熔炼法、柯明科法和沃克拉法。

其共同特点是：将炉料经过充分磨细和深度干燥后，用工艺过程气体高速送入高温反应器内，在高度分散状态下实现PbS的氧化和造渣过程，含PbO的炉渣再经过还原处理。

属于熔池熔炼的有：QSL法、艾萨法(ISASMELT)或赛罗炼铅法、奥斯麦特法、诺兰达法以及圣约瑟夫法等。

其冶金反应过程集中于被工艺气体强烈搅动的熔体中, 对炉料的物理状态要求不高。

瑞典波立顿公司开发的顶吹转炉熔炼法( TBRC法)，也称卡尔多法（Kaldo)。

兼有闪速熔炼和熔池熔炼的特点。

目前，国内大部分铅冶炼企业都在陆续引进国外炼铅技术或联合开发新技术，正在对传统的烧结焙烧—鼓风炉还原熔炼工艺进行改造升级。

传统的炼铅工艺正在逐渐被直接炼铅工艺所取代，直接炼铅已成为现代炼铅技术的主流。

国内自主联合开发的炼铅新技术有：I—Y炼铅法； SKS (水口山) 法；熔融铅氧化渣侧吹还原技术；“三连炉”炼铅等新工艺。

上述工艺中，I—Y炼铅法和SKS法已经实现了稳定持续的生产，并取得了良好的技术经济指标，为我国大部分的铅冶炼厂所采用。

SKS法和I—Y炼铅法在工艺上都是在熔炼炉内主要完成氧化脱硫，同时产出一部分粗铅和高铅渣。

高铅渣均是通过铸渣机铸成块状再送入鼓风炉进行还原熔炼，产出的炉渣流至电热前床贮存保温，用烟化炉提锌。

二、国外炼铅新技术2.1闪速熔炼2.1.1基夫赛特法（Kivcet）前苏联全苏有色金属矿冶科学研究所开发的“氧气鼓风旋涡电热熔炼”即基夫赛特法( Kivcet)，属于闪速熔炼一电热还原法。

其反应过程主要在基夫赛特炉的反应塔空间进行。

该法将含铅物料、熔剂同工业氧气（～95%）喷入竖炉内，反应温度1300-1400℃，硫化铅精矿在悬浮状态下完成氧化脱硫和熔化过程，生成粗铅、高铅的烟气，并放出大量热。

焦炭在反应塔内的沉淀熔体上面形成赤热的焦炭炉渣和含SO2层，将含有一次粗铅和高铅炉渣的熔体进行过滤，使高铅渣中的PbO被还原出金属铅来，在这里，约有80%～90%的氧化铅被还原。

熔体中氧化锌也被还原进入烟尘。

工艺特点:1.连续作业，氧化和还原在一个炉内完成，生产环节少；2.烟气量少，浓度高；3.烟尘率低，烟尘直接返回炉内冶炼；4.带走的热少，余热利用好。

烟气SO2工艺优点：1.原料适应性强,原料Pb 20～70%,也能处理含铅锌渣料;2.主要金属回收率高，综合回收较好；3.渣含铅低，＜2.0%；4.生产成本低，粗铅综合能耗0.35t 标煤/t ；5.炉子寿命长，炉寿可达3年，维修费用省。

6.劳动条件好；工艺缺点：1. 原料准备比较复杂：对炉料和水分要求严格，粒度要控制在0.5mm 以下，最大不能超过1mm，需要干燥至含水在1%以下； 2.一次性投资较高。

工业应用：80年代用于大型工业生产。

1986年初在哈萨克斯坦的乌斯季—卡缅诺尔斯克建成基夫赛特法炼铅厂。

1986年意大利Samim公司购买其专利建维斯麦港KSS厂，目前在生产；1996年底，加拿大Cominco公司120000t/a粗铅的基夫赛特炼铅厂投产成功。

工业生产实践充分证明该技术的工业应用是成功的。

2.1.2 奥托昆普熔炼法奥托昆普熔炼法是芬兰奥托昆普公司开发的一种熔炼法。

从60年代起，该公司便在原来炼铜的试验炉上进行炼铅试验，并在1980~1981年完成了中间试验工作，试验结果良好。

奥托昆普熔炼法与基夫赛特熔炼法设备很相似。

氧化段为闪速熔炼炉，还原段为电炉。

奥托昆普法是熔炼炉与还原电炉分开设置，其间用溜槽连接，在电炉中顶吹粉煤进行熔体的还原作业。

生产的灵活性好，控制比较方便。

硫化铅精矿炉料在回转窑内顺流干燥至含水小于0.3%。

熔炼炉和电炉的温度为1200~1300℃。

产出粗铅含硫0.1~0.5%，渣含铅20%~40%，炉渣放入电炉，并在炉内浓度为40~65%。

用两个粉煤喷嘴连续进行还原，使废渣含铅降至1%~3%。

烟气中的SO2目前，此工艺已在灵宝市华宝公司投产应用。

闪速熔炼工艺流程复杂、设备庞大、投资较大,是目前几种直接炼铅技术中单位产品投资最高的工艺。

基夫赛特法特别适合于大型冶炼厂，规模在10 ×104 t/ a 以上的炼铅厂采用该工艺还是比较适宜的。

2.2 熔池熔炼2.2.1 QSL法德国鲁奇公司开发的氧气底吹直接炼铅法(QSL法)属于底吹熔池熔炼。

原料适应性强, 可以处理二次铅物料和块状物料, 炉料不需要干燥可直接入炉, 备料简单,流程简短, 投资相对较低。

采用氧气底吹熔炼, 底喷粉煤还原, 工艺操作难度大, 还原段工艺技术条件复杂, 还原深度不易控制, 熔池底部的铅层直接暴露在喷枪口高温燃烧气体的冲击搅动下, 不可避免地将增大铅的挥发损失, 炉内澄清分离条件不良。

喷枪外径仅35～40mm , 氧化段喷枪由2 根同心管组成, 还原段喷枪分3 层。

氧、氮、粉煤、空气的供应系统过于精细和复杂, 维修困难, 喷枪使用寿命短, 需经常停风换枪, 影响生产稳定连续运行。

QSL 法投产周期长, 烟尘率和渣含铅高, 炉渣需进一步贫化处理,因此直收率低。

目前采用QSL 法的炼铅厂有3 家: 中国西北铅锌冶炼厂, 德国施托贝尔格厂和韩国温山冶炼厂。

其中德、韩两厂已有8 年以上连续生产经验,实际生产能力已达到和超过设计能力。

西北铅锌冶炼厂经过试车、局部改造, 再试车后还需进一步改造, 现尚未正式投产。

2.2.2 艾萨熔炼法澳大利亚MIM公司和CSIRO共同开发的顶吹浸没熔炼法(简称TSL)，也称艾萨法(ISASMELT)或赛罗炼铅法。

其源技术赛罗熔炼法(Sirosmet),由澳大利亚联邦科学与工业研究组(CSIRO) 开发。

其特点是流程短, 设备结构简单,备料过程很简单, 熔炼技术易于掌握, 可用任何一种当地最经济的燃料,烟气SO2 浓度大于10 %或更高一些。

该法可以在同一台反应器内分阶段完成氧化熔炼、还原熔炼和烟化炉渣的整个冶金过程。

但一炉制不利于回收处理烟气中的硫, 可采用两段式,在第一台炉子内完成氧化熔炼, 产出约50%的金属铅和富铅渣, 富铅渣流入第二台炉内进行还原熔炼和再进一步烟化, 最终产出符合环保要求的炉渣。

该法投资较低, 能力规模可大可小, 对原料的适应性强,既可单独处理铅精矿, 也可单独处理蓄电池泥等二次资源, 或两者混合处理, 计算机过程控制技术成熟。

近几年来, 世界范围内推广应用的速度较快。

顶吹沉没还原熔炼的工业生产实践也暴露出富铅渣还原段存在某些技术问题, 如粉煤制备和用量的控制难度较大,导致还原炉的操作不太稳定, 渣含铅波动较大, 烟尘率高、炉期短等问题尚需进一步解决。

目前, 多采用氧化熔炼处理高品位原料回收金属铅, 高铅渣水碎后或配入烧结机物料中烧结后入鼓风炉还原熔炼, 或作为铅精矿出售。

德国诺丁汉冶炼厂处理物料为铅精矿+ 蓄电池泥, 入炉物料铅品位高达70%以上, 粗铅产率达90%。

2.2.3 卡尔多法（Kaldo）卡尔多炼铅法是瑞典波利顿公司开发的一项铅冶炼技术。

它是氧气在冶金顶吹转炉上的一种应用。

该技术通过一支多层结构的喷枪将氧气、燃料及炉料喷入自身旋转的梨型炉膛内, 在炉膛空间强烈氧化并熔融, 落入熔池后继续完成氧化熔炼过程。

当熔池达到一定深度后停止加料, 通过溜槽加入还原煤, 使渣中的氧化铅还原为金属铅, 并贫化炉渣。

当还原过程结束后提起喷枪, 倾动炉体倒渣和粗铅, 然后再重新开气体不连续, 因此, 应用受到一定始氧化熔炼。

由于采用阶段作业的工艺过程, SO2限制。

该法是将加料、氧化、还原、放渣/放铅四个步骤在一台炉内完成，周期性作业。

还原期SO2烟气很少，不得不在氧化期吸收、压缩冷凝一部分SO2为液体，在还原期再气化后补充到烟气中以维持烟气制酸系统的连续运行，操作麻烦。

工艺特点：1.对原料的适应性好。

既可用来冶炼铅精矿及铅尘，也用来处理废铅电池和炼铜；2.节省能耗。

氧化和还原在同一个炉子内完成，所需的能量主要由硫化铅精矿直接熔炼的反应提供；3.设备简单，自动化程度高；4.烟气采用湿式收尘；5.烟气SO2采用部分冷凝技术；6.作业环境好。

1979年，用来处理含铅烟尘的首台卡尔多炉在瑞典的隆斯卡尔冶炼厂诞生。

1992年，伊朗某公司用卡尔多炉处理氧化铅精矿生产铅，年生产能力4.1万t。

到目前为止，世界上已有12台卡尔多炉投产。

从国外已有的多台卡尔多炉的使用情况以及国内的试生产实际情况来看，卡尔多炉炼铅已是成熟的技术，该工艺有劳动条件好，生产效率高，成本低等优点，尤其是它在环保方面的先进指标，更使得它卓尔不群。

到目前为止，包括西部矿业股份有限公司的卡尔多炉在内，亚洲共引进了三套卡尔多炉炼铅技术。

该工艺的主要问题是：的回收利用；炉衬耐火材料寿命短，工艺周期性间断操作，作业过程繁杂，不利于SO2能耗较高；入炉物料需复杂的干燥系统。

2005年青海某公司引进后，由于炉衬寿命、成本等问题，一直未能连续正常运行。

卡尔多炉技术在国内并没有得到很成功的推广，包括西部矿业股份公司的卡尔多炉据说都已经停产了。

没有得到广泛推广。

三、国内目前自行开发的直接炼铅新技术3.1 ISA - YMG粗铅冶炼新工艺（富氧顶吹+鼓风炉还原炉）ISA - YMG炼铅法是云南冶金集团总公司引国外顶吹浸没熔炼技术而对烧结—鼓风工艺进行改造研发的一种新技术。

该技术引进了ISA炼铅法中的氧化熔炼部分，并结合其公司比较成熟的鼓风炉还原熔炼技术，在此基础上组合开发的一种新炼铅工艺。

硫化铅精矿、返回的烟尘和熔剂通过加料口加入ISA 炉, 富氧空气、煤经喷枪的烟气, 经收尘后送制酸系统, 烟尘喷入熔池, 使硫化铅物料氧化脱硫, 产出含SO2返回熔炼。