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我國傳統(tǒng)煉鉛工藝主要是燒結焙燒—鼓風爐還原熔煉，由于燒結過程產生低濃度SO2煙氣，不利于制酸，環(huán)境污染嚴重，而鼓風爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，屬于國家明確淘汰工藝。目前我國應用比較多的鉛冶煉工藝為氧氣底吹氧化熔煉一鼓風爐還原熔煉，此工藝基本解決了低濃度SO2污染問題，但是熔煉的高鉛渣鑄塊再人鼓風爐還原熔煉，造成高鉛渣物理熱損失，且鼓風爐還原熔煉采用昂貴的冶金焦，生產成本較高。
富氧側吹熔池熔煉技術起源于瓦紐科夫熔池熔煉技術，起初用于銅冶煉。2000年開發(fā)出富氧側吹煉鉛技術，其在工業(yè)化過程中取得了良好的效果。
富氧側吹熔池熔煉技術在我國銅鎳礦冶煉領域已成功實施。2010年，我國開始采用富氧側吹熔池熔煉技術處理硫化銅鎳礦企業(yè)順利投產，各項技術經(jīng)濟指標均優(yōu)于目前其它銅鎳礦冶煉工藝。
富氧側吹熔池熔煉技術示意圖
1、富氧側吹直接煉鉛技術概述
1）富氧側吹熔池熔煉爐結構
圖1：富氧側吹氧化爐與還原爐結構圖
圖1中，布置在高處的為富氧側吹熔池熔煉氧化爐，布置在低處的為富氧側吹熔池熔煉還原爐。富氧側吹熔池熔煉爐呈長方形立式結構，主要由爐缸、爐身、爐頂、鋼架等部分組成。爐缸由耐火材料砌筑而成，爐缸以上部分為爐身，爐身由銅水套與鋼水套拼接而成。富氧側吹爐的特點是爐身兩側一層銅水套上設有數(shù)個一次風口，用于向熔體渣層鼓入富氧空氣。熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，快速反應。在爐身兩側三層銅水套上設有數(shù)個二次風口，用于向爐內鼓人一定量的空氣，使煙氣中的可燃成分充分燃燒。三層銅水套以上以及爐頂由鋼水套組成。爐頂鋼水套設有固態(tài)加料口、液態(tài)加料口以及排煙口。爐缸一端設有虹吸室，用于鉛與熔煉渣進一步澄清分離，鉛通過虹吸連續(xù)放出，渣從放渣口連續(xù)排出。富氧側吹氧化爐與富氧側吹還原爐通過溜槽連接，使得硫化精礦氧化脫硫與富鉛渣還原熔煉可以連續(xù)進行。富氧側吹還原爐一端靠近爐頂位置設有液態(tài)高鉛渣進口。
2）富氧側吹直接煉鉛工藝流程
圖2：富氧側吹直接煉鉛工藝流程圖
富氧側吹氧化爐與富氧側吹還原爐是富氧側吹直接煉鉛工藝的核心設備，兩臺富氧側吹爐通過溜槽連接，實現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)。富氧側吹氧化爐所產一次粗鉛與高鉛渣流入氧化爐虹吸室，一次粗鉛通過虹吸連續(xù)放出鑄錠，高鉛渣經(jīng)溜槽連續(xù)流入富氧側吹還原爐。還原爐所產二次粗鉛與還原熔煉渣流入還原爐虹吸室，二次粗鉛通過虹吸連續(xù)放出鑄錠，還原熔煉渣連續(xù)放出送煙化爐煙化提鋅。３臺爐子所產高溫煙氣均通過余熱鍋爐回收余熱，其中富氧側吹氧化爐高溫煙氣經(jīng)過余熱鍋爐、電收塵器后送制酸系統(tǒng)，還原爐與煙化爐高溫煙氣經(jīng)過余熱鍋爐、布袋除塵器后簡單脫硫處理即可排空。富氧側吹氧化爐與還原爐所回收的煙塵返回配料系統(tǒng)，煙化爐所回收的煙塵主要成分是ZnO，可以作為成品出售。
3）富氧側吹氧化熔煉過程
鉛精礦、熔劑、返料、碎煤經(jīng)計量皮帶從富氧側吹氧化爐爐頂加料口連續(xù)加入爐內，45%。85%的富氧空氣從爐身兩側的一次風嘴鼓入爐內渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，硫化鉛精礦快速氧化反應，生成一次粗鉛與高鉛渣，粗鉛與高鉛渣流入氧化爐一端的虹吸室進一步澄清分離，一次粗鉛經(jīng)虹吸室一側的虹吸放出口連續(xù)放出鑄錠，高鉛渣從虹吸室一端放渣口連續(xù)放出，通過溜槽流入富氧側吹還原爐。為使氧化爐高溫煙氣中的可燃成分充分燃燒，從爐身兩側的二次風嘴鼓入一定量的空氣。氧化爐所產高溫煙氣從爐頂排煙口排出進入余熱鍋爐回收余熱，煙氣經(jīng)余熱鍋爐后進人電除塵器，然后送制酸系統(tǒng)。余熱鍋爐及電除塵器回收的煙塵返回配料系統(tǒng)。
富氧側吹氧化爐一次粗鉛產率與鉛精礦的品位有關，品位越高，一次粗鉛產出率越高，一般情況一次粗鉛產率為鉛精礦含鉛50%左右。為控制PbS的揮發(fā)，氧化熔煉過程要控制氧化爐渣熔點不高于1000℃， CaO／SiO：為0.5～0.7為宜。富氧空氣壓力～0.1MPa，氧料比根據(jù)鉛精礦的成分而定。
4）富氧側吹還原熔煉過程
富氧側吹氧化爐生成的高鉛渣經(jīng)溜槽流入富氧側吹還原爐，熔劑、碎煤經(jīng)計量皮帶從還原爐爐頂加料口連續(xù)加入爐內，富氧空氣從爐身兩側的一次風嘴鼓人爐內渣層，熔體在富氧空氣作用下強烈攪動，高鉛渣、碎煤、熔劑快速混合均勻，反應生成粗鉛與爐渣，鉛滴相互碰撞長大，鉛滴逐漸下沉進入風嘴以下湍動較弱的區(qū)域，二次粗鉛與爐渣流入虹吸室進一步澄清分離，二次粗鉛從虹吸室一側的虹吸放出口連續(xù)放出鑄錠，還原熔煉渣從虹吸室一端的放渣口連續(xù)放出送煙化提鋅。還原爐高溫煙氣含有一定量的可燃成分（主要是CO），為使煙氣中的可燃成分充分燃燒，通過還原爐爐身兩側的二次風嘴鼓入一定量空氣使其充分燃燒。還原爐所產高溫煙氣進入余熱鍋爐回收余熱，再進布袋除塵器收塵，然后排空。余熱鍋爐與布袋收塵器所回收的煙塵返回配料。
2、富氧側吹直接煉鉛工藝應用前景
傳統(tǒng)的燒結～鼓風爐還原盡管工藝成熟，但是環(huán)境污染嚴重，能耗高， 屬于國家明確淘汰工藝。我國先后從國外引進的鉛冶煉方法中有的已經(jīng)停產（QSL），有些還在運行，由于存在一定的缺陷，未能得到推廣，正在建設的Kivcet法，期望取得良好的實施效果。目前國內鉛冶煉工藝應用比較廣泛的SKS法同樣存在某些缺陷，如對鉛精礦品位要求高、高鉛渣物理熱損失、還原劑為昂貴的冶金焦、氧氣噴槍使用壽命短等，其有待進一步改進、提高。
富氧側吹直接煉鉛工藝是我國自主開發(fā)、具有自主知識產權的煉鉛方法。實踐表明，該方法具有投資省、原料適應性廣、能耗低、環(huán)境好、勞動強度低、作業(yè)連續(xù)等優(yōu)點。富氧側吹還原段可以直接替代目前SKS鼓風爐還原工藝，便于SKS鼓風爐還原段的技術改造，省去了高鉛渣鑄塊工序，液態(tài)高鉛渣直接入富氧側吹還原爐還原，還原劑以煤代焦，降低生產成本。富氧側吹直接煉鉛工藝作為一種先進的煉鉛方法，具有廣闊的應用前景。
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