专利名称：铅渣还原工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铅渣还原工艺，尤其是涉及一种铅氧化渣还原工艺。
背景技术：
传统的粗铅冶炼工艺主要有QSL法、SKS法、Kivcet法、顶吹浸没熔池熔炼技术(主要为Ausmelt法和ISA法)和卡尔多法。QSL法、顶吹浸没熔池熔炼技术和卡尔多法均 为一步炼铅法，硫化铅精矿加入炉内进行氧化熔炼，生成部分粗铅和铅氧化渣，铅氧化渣在 炉内继续进行还原熔炼，产出粗铅和终渣。QSL法和卡尔多法均已实现了工业应用，但其在 还原阶段的烟尘率高达30% -35%，造成了大量的铅在系统中循环，经济指标差。Ausmelt 一炉两段的操作方式已经被证明不是很成功，主要问题也是还原段烟尘率高。Kivcet法属 于悬浮熔炼过程，闪速炼铅法，除烟尘率高外，还要求极其严格的物料预处理，单位产能投 资相对最高。针对上述问题，传统解决方法为利用前段工艺的熔炼过程，产出部分粗铅和铅氧 化渣，铅氧化渣铸成块后进鼓风炉处理。鼓风炉的离炉烟气温度很低，因此烟尘率低于上述 工艺的还原段。但是，鼓风炉炼铅无法利用铅氧化渣的热焓，铅氧化渣铸块需使用铸渣机， 增大了设备投资和动力消耗，增加了占地面积，且还原过程需使用价格昂贵的块状冶金焦 炭作为还原剂，因此使用鼓风炉炼铅能耗大，成本高。中国专利申请CN101086038A “熔池熔炼直接炼铅的方法及装置”描述了一种液态 铅氧化渣直接还原方法及装置。该法采用底吹熔池还原炉，从还原炉底部或底侧部用喷枪 向炉内熔体中喷入氧气-天然气或氧气-煤气，同时在还原炉上部加料口加入炭粒，最终 产出粗铅、烟气和终渣。该方法基本等同于QSL法的还原段，只是还原剂不同，虽然解决了 铅氧化渣的热焓利用问题，但是炉内还原反应所需大量热能等均要靠燃烧天然气或煤气获 得。因此所需天然气或煤气量大，天然气和煤气价格相对昂贵，因此成本高。此外，产生的 烟气量大，烟尘率高，铅的直收率低，回收效果差，高温烟气带走的热量多，能耗相应增加， 回收这部分余热的基建投资相对较高，造成了浪费。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种铅渣还原工艺，包括以下步骤将熔剂和熔 融铅渣加入到铅渣还原炉的炉膛内；利用电极加热炉膛内的物料；从铅渣还原炉的底部向 炉内喷入粉煤；和从出铅口、放渣口、出烟口分别排出粗铅、弃渣和烟气。根据本发明实施例的铅渣还原工艺通过电极加热，从而粉煤用量少，通过电热贫 化，降低了弃渣中的铅含量，粉煤消耗少，从而烟气量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率 和总回收率，烟气带走的热量少，实现了节能减排。所述炉膛的底面沿炉体的纵向倾斜。通过将炉膛的底面形成为沿炉体纵向方向倾斜，可以实现与炉体倾斜支撑在支座上相同的效果。例如，可以使炉体内的耐火材料层的厚度不同来实现炉膛底面的倾斜。根据本发明实施例的铅渣还原工艺可以进一步包括向炉膛内加入固体还原剂。通过加入固体还原剂，结合电极加热，进行电热贫化，促进还原反应，能够进一步 降低弃渣中的铅含量。所述固体还原剂例如可以是焦炭颗粒或块煤。根据本发明实施例的铅渣还原工艺可以进一步包括向炉膛的上部鼓入空气。从而 使得炉膛上部烟气中的一氧化碳与空气中的氧气反应生产二氧化碳，消除对后面设备的损害。根据本发明实施例的铅渣还原工艺可以进一步包括回收烟气中的余热。由此，能 够循环利用烟气中的余热，实现了循环经济效益。根据本发明实施例的铅渣还原工艺可以进一步包括回收烟气中的铅。由于一部分 铅以铅蒸汽或氧化铅蒸汽的形式随烟气排出，在后续电除尘中予以回收，回收烟气中的铅 尘能够进一步提高铅的回收率。根据本发明实施例的铅渣还原工艺可以进一步包括从铅渣还原炉的底部与粉煤 一起向炉膛内鼓入空气和/或氮气。喷入空气中的氧气可以与粉煤反应生成一氧化碳，氮气可以冷却粉煤喷枪，搅动 炉膛内的熔体，进一步促进还原反应，提高铅的还原率。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1是根据用于实施本发明工艺的铅渣还原炉的示意图；图2是图1所示铅渣还原炉的右视图；图3是图1所示铅渣还原炉左视图；图4是图1所示铅渣还原炉的驱动装置和一个支座的俯视图；图5是用于实施本发明工艺的铅渣还原炉的另一个示意图；图6是根据本发明一个实施例的铅渣还原工艺的流程示意图；图7是根据本发明另一个实施例的铅渣还原工艺的流程示意图。
具体实施例方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为 对本发明的限制。下面参考图1-4描述用于实施本发明铅渣还原工艺的铅渣还原炉。如图1所示，铅渣还原炉包括炉体1、支座4、粉煤喷枪6和电极7。本发明的铅渣 还原炉可以用于处理铅渣，例如铅含量为25% -45%的高铅氧化渣。需要说明的是，由于铅 渣还原炉设置了电极7，因此也可以处理含铅二次物料，以及氧化铅矿。换而言之，铅渣还原 炉可以用于炼铅而不局限于处理铅渣。
如图1-4所示，在此示例中，炉体1为卧式圆筒形容器，但本发明并不限于此。炉 体1的内部限定了炉膛，其中炉膛的下部构成熔池。炉体1形成有加料口、出铅口 12、放渣口 13、放空口 18、位于炉体1顶部的电极插 孔17、出烟口 14、和粉煤喷枪插孔16，其中粉煤喷枪插孔16形成在炉体的底部。加料口用于向炉膛内添加物料，所述物料例如包括熔融铅渣，熔剂(例如石英石， 石灰石等)，固体还原剂(如焦炭颗粒或块煤)，或其他物料。在进一步的示例中，加料口 11包括第一加料口 111和第二加料口 112，第一加料口 111设在炉体1的一端(图1和5中的左端)上部，用于向炉膛内加入熔融铅渣，第二加料 口 112设在炉体的大体中部，例如第一加料口 111与电极插孔17之间，用于向炉膛内加入 固体物料，如熔剂、焦炭颗粒或块煤，由此熔融铅渣和固体物料的加入不相互影响。在一个示例中，炉体1还形成有补热烧嘴口 20和主燃烧器口 19。补热烧嘴口 20用 于插入补热装置(未示出)，例如补热烧嘴，从而辅助地加热炉膛内的物料，以迅速地提高 加入到炉膛内的熔融铅渣的温度，例如从大约950 1000摄氏度提高到大约1200 1250 摄氏度。如图1所示，补热烧嘴口 20位于与第一加料口 111相邻的炉体1 一端的端面上。 由于熔融铅渣从第一加料口 111加入到炉膛内，并且这里距离插入到炉膛内的电极7相对 较远，因此补热烧嘴口 20设置的与第一加料口 111相对较近。主燃烧器口 19用于插入主燃烧器(未示出)，主燃烧器用于在开炉时快速地提高 炉膛内部的温度。如图1-3所示，出铅口 12用于放出炉膛内还原出来的粗铅。放渣口 13用于放出 弃渣。出铅口 12例如为虹吸出铅口，可以与放渣口 13形成在炉膛1的相对两端，如图1所 示，即出铅口 12位于与加料口相邻的炉体1 一端，而放渣口 13形成在相对的另一端。可选 地，根据另一实施例，如图5所示，出铅口 12与放渣口 13形成在炉体1的同一端。当然，无 论出铅口 12与放渣口 13是形成在炉体1的同一端或相对端，放渣口 13应高于放铅口 12。如图3所示，如果炉体1固定地支撑在支座4上，放空口 18形成在炉体1的底部。 如果炉体1可旋转地支撑在支座4上(下面将会描述)，则放空口 18位于在炉体1旋转到 能够取出粉煤喷枪6的角度时的炉体底部，由此在维修还原炉时，可以排空炉膛内的铅和 弃渣。如图1和5所示，出烟口 14形成在炉体1的顶部，例如与第一加料口 111相邻，用 于排出炉膛内产生的烟气。出烟口 14可以与余热锅炉(未示出)相连，用于回收烟气中的 余热，烟气中的铅尘可以利用收尘系统回收。如图1和2所示，可选地，炉体1还形成有二次风口 15，通过二次风口 15可以向炉 膛上部(即熔池的上面)鼓入空气，空气中的氧气与炉膛上部的一氧化碳反应生成二氧化 碳，减少对后面设备(如电除尘器)的损害。炉体1支撑在支座4上。在一个可选示例中，炉体1由沿炉体1的轴向方向间隔开的两个支座4倾斜地支撑，且形成有出铅口 12的一端低于炉体1的另一端。例如，炉体1 的轴线与水平方向的夹角可以在0.5-5度的范围内。可选地，炉体1内的耐火材料层沿着 炉体的纵向设有一定的坡度，且出铅口所在的一端的耐火材料层的厚度小于另一端耐火材 料层的厚度。由此，沉在下面的粗铅聚集在炉体1的所述一端，从而粗铅更加容易的从出铅口12排出，减少了粗铅中夹杂的弃渣量，提高粗铅品位。如图1-4所示，为了使炉体1绕其轴线旋转从而便于更换粉煤喷枪6以及维修等 操作，在一个示例中，炉体1可旋转地支撑在支座4上，驱动装置5驱动炉体1绕其纵向轴 线转动。相应地，在炉体的外周表面上沿周向设有齿条3和托圈2。 在炉体1的两端分别设置有一个托圈2，托圈2可旋转地支撑在支座4上，齿条3 与驱动装置5相连以便由驱动装置5驱动从而旋转炉体1。如图1-4所示，每个支座4均包括基板41、支撑座42、中心支撑辊45和两个侧部 支撑辊43，44。两个支撑42座分别朝向炉体1倾斜地安装在基板41的两侧。中心支撑辊 45安装在支撑座42。两个侧部支撑辊43，44分别安装在支撑座42上并且分别位于中心支 撑辊45的上方两侧，两个侧部支撑辊43，44分别与中心支撑辊45和托圈2接触。驱动装置5可以为任何合适的形式，例如，如图4所示，驱动装置5包括电机51、减 速器52和齿轮53，齿轮与齿条3啮合，从而通过驱动齿条3驱动炉体1转动。如图1和5所示，三个电极插孔17设在炉体1的顶部且沿炉体1的纵向位于大体 中间部位，在图1和图5中，三个电极插孔17更靠近形成了放渣口 13的一端。电极7通过 电极插孔17插入炉体1内，电极7通电加热用于维持炉膛内的温度以及提供反应所需的热 量，例如熔剂熔化和还原反应所需的热量。粉煤喷枪插孔16设在炉体1的底部，粉煤喷枪6插入粉煤喷枪插孔16内，以向炉 膛内喷入粉煤，例如可以利用压缩空气将粉煤喷入到炉膛内。可选地，粉煤喷枪6为套管结 构，从而粉煤喷枪6还可以向炉膛内喷入空气和/或氮气。空气中的氧气可以与粉煤反应 生成一氧化碳，一氧化碳参与还原反应，还原出铅渣中的铅。(当然，少部分的粉煤也可能与 氧气反应生成二氧化碳。)氮气用于冷却粉煤喷枪6，同时搅动炉膛内的熔融铅渣，以促进 还原反应。由于保持炉膛内的温度及提供还原反应所需的热量主要靠电极7加热实现，粉煤 主要用作还原剂，因此能够减少粉煤的用量，粉煤大部分用作还原剂，从而烟气和烟尘量减 少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率。同时，由于烟气量少，带走的热量少，耗电 量和粉煤用量降低，降低了成本。使用粉煤用作还原剂，与天然气和煤气相比，成本进一步 降低。而且，由于粉煤的主要用作还原剂，绝大部分粉煤参与还原反应，因此，还原反应 充分，有利于降低了弃渣中的铅含量。此外，如果另外加入块煤或焦炭颗粒，结合电极7加热，能够对铅渣进行电热贫 化，从而进一步降低弃渣中的铅含量。上述铅渣还原炉可以与铅熔炼炉如氧气底吹炼铅炉相接，产出一次粗铅的铅渣可 以直接例如通过溜槽加入到炉体1的炉膛内，从而无需像鼓风炉还原一样需要铅渣的冷却 和铸块。然而，需要说明的是，由于设置了电极7，并且维持炉膛内的温度和提供还原反应所 需的热量主要是靠电极7加热实现，因此上述铅渣还原炉可以用于处理氧化铅矿及其他氧 化铅物料，而不限于处理铅渣。下面参考图6描述根据本发明一个实施例的利用上述铅渣还原炉进行铅渣还原 的工艺。如图6所示，分别通过第一加料口 111和第二加料口 112向铅渣还原炉的炉膛内加入物料，如熔融铅渣和熔剂(例如石英石，石灰石等)。
电极7通电供热，以便维持炉膛内的温度以及提供还原反应所需的热量，例如熔 剂熔化和还原反应所需的热量。此外，利用补热装置辅助地加热炉膛内部，以快速地提高熔 融铅渣的温度。同时，通过粉煤喷枪6从炉体1的底部向炉膛内喷入粉煤。喷入的绝大部 分的粉煤用作还原剂，其中粉煤可以与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳再将铅渣中的铅 还原出来，被还原出的铅沉在炉体的底部，还原出铅的弃渣浮在粗铅的上方。接着，通过出铅口 12、放渣口 13、出烟口 14分别排出粗铅、弃渣和烟气。当经过一段时间使用后需要更换粉煤喷枪6或维修时，可以停炉，并且通过驱动 装置5在90度的范围内旋转炉体1，从放渣口 18排空炉膛内部所有熔体，从而便于更换粉 煤喷枪和维修操作。如果仅更换粉煤喷枪6，只需将炉体1旋转90度，不必排空炉膛内熔 体。由于排出的烟气温度高，因此接下来利用余热锅炉回收烟气的余热，从而提高了 热能利用率，有利于发挥循环经济效益。此外，由于一部分铅以铅蒸汽的形式进入烟气，因 此，最后利用收尘系统回收其中的铅尘，进一步提高铅的总回收率。由于维持炉膛内的温度以及提供还原反应所需的热量主要靠电极7加热实现，粉 煤主要用作还原剂，而不用于为燃料供炉膛内部所需的热能，因此粉煤的用量减少，而且烟 气量和烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率。同时，由于烟气量少，带走 的热量少，耗电量和粉煤用量降低，降低了成本。并且与使用天然气或煤气相比，使用粉煤 进一步降低了成本。下面参考图7描述根据本发明另一实施例的铅渣还原工艺。如图7所示，除了向铅渣还原炉内加入熔融铅渣和熔剂，还同时加入固体还原剂， 例如焦炭颗粒或块煤。通过向炉膛内加入固体还原剂，结合电极加热，能够进行电热贫化， 进一步提高铅的回收率。此外，与粉煤一起向铅渣还原炉内喷入空气和氮气，空气中的氧气与粉煤反应生 成一氧化碳，生成的一氧化碳参与还原反应，从而促进还原反应，氮气用于冷却粉煤喷枪6， 同时对铅渣具有搅动作用，由此进一步提高还原反应的充分度，提高铅的回收率。而且，通过二次风口 15向炉膛上部烟气出口处鼓入空气，从而使得炉膛上部的烟 气中的一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，消除烟气中的一氧化碳对余热锅炉及其后设置 的收尘设施造成的爆炸危险。图7所示铅渣还原工艺的其他步骤可以与图6所示工艺的步骤相同，这里不再详 细描述。当然，根据本发明实施例的铅渣还原工艺并不限于处理铅渣，也可以处理氧化铅 矿及其他氧化铅物料。综上，根据本发明实施例铅渣还原工艺，由于保持炉内温度以及提供还原反应所 需的热量主要靠电极加热实现，粉煤主要用作还原剂，能够减少粉煤的用量，而且烟气量和 烟尘量减少，烟尘率降低，提高了铅的直收率和总回收率，弃渣中的铅含量低，例如弃渣中 的铅含量能够低于2. 5%。同时，由于烟气量少，带走的热量少，耗电量和粉煤用量降低，降 低了成本。而且与使用天然气或煤气相比，使用粉煤的成本进一步降低。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种铅渣还原工艺，其特征在于，包括以下步骤将熔剂和熔融铅渣加入到铅渣还原炉的炉膛内；利用电极加热炉膛内的物料；从铅渣还原炉的底部向炉内喷入粉煤；和从出铅口、放渣口、出烟口分别排出粗铅、弃渣和烟气。
2.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括向炉膛内加入固体 还原剂。
3.根据权利要求2所述的铅渣还原工艺，其特征在于，所述固体还原剂为焦炭颗粒或 块煤。
4.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括向炉膛的上部鼓入空气。
5.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括回收烟气中的余热。
6.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括回收烟气中的铅尘。
7.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括从铅渣还原炉的底 部与粉煤一起向炉膛内鼓入空气和/或氮气。
8.根据权利要求1所述的铅渣还原工艺，其特征在于，进一步包括利用补热烧嘴对炉 膛内进行补充加热。
全文摘要
本发明公开一种铅渣还原工艺，包括以下步骤将熔剂和熔融铅渣加入到铅渣还原炉的炉膛内；利用电极加热炉膛内的物料；从铅渣还原炉的底部向炉内喷入粉煤；和从出铅口、放渣口、出烟口分别排出粗铅、弃渣和烟气。根据本发明的还原工艺，需粉煤量少、烟气量小、烟尘率低、铅的回收率高、成本低。
文档编号C22B4/04GK101838741SQ20091017840
公开日2010年9月22日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者何志军, 何秋安, 刘家楣, 孙富有, 尉克俭, 崔大韡, 张振民, 李东波, 李栋, 桂江, 王建铭, 王忠实, 索云峰, 蒋继穆, 邓兆磊, 陆志方 申请人:中国恩菲工程技术有限公司