一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备；属于有色冶金【技术领域】。本发明将含铅物料、碳酸钠和煤粒混合，制粒，均匀通过输送设备送到加入侧吹炉内，通入富氧空气，进行低温碱性熔炼，产出粗铅或贵铅、熔炼渣和烟气三种产物，金银等贵金属大部分进入粗铅中，粗铅由虹吸口排出，熔炼渣由放渣口流出，熔炼渣进行水浸后，滤液分步结晶，获得碳酸钠和硫化钠产品，烟气除尘后烟尘返回原料，废气进行碱液吸收后可直接排放。本发明技术方案具有能耗低、成本低、环保等优点，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利说明】一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备；属于有色冶金【技术领域】。
技术背景
[0002]我国是世界上铅资源丰富的国家，居世界第二位，不仅分布广，类型多，而且资源前景好。然而，随着近年大规模开发，我国铅资源中高品位矿逐年减少，同国际上的铅资源相比，大型矿床少、中低品位资源占50%以上，已开发利用的查明资源储量占近55%，可供设计和规划利用的查明资源储量的比重较低，未利用的储量大多集中在建设条件和资源条件不好的矿区。从2000年开始，我国已从铅锌原料净出口国变为进口国。
[0003]国内的铅消费主要是铅蓄电池，全国铅消费结构中铅酸蓄电池耗铅占总消费的78%。因此，从废旧铅蓄电池中回收铅成为再生铅回收的主要途径。再生铅占世界铅总产量的40 %，但90 %的再生铅来自废蓄电池。
[0004]我国目前大多数再生铅企业工艺上主要采用传统的反射炉、鼓风炉和冲天炉等熔炼工艺，板栅和铅泥一起混炼，基本上未经预处理工艺；一些小企业、个体户甚至采用原始的土窑土炉冶炼；存在着企业数量多、规模小、耗能高、污染严重、工业技术落后、金属回收率和综合利用率低等问题。主要是:铅回收率低，国内大多生产厂回收率一般为80%?85% (国外一般水平95%);环境严重污染，由于技术落后，熔炼过程中排放的铅蒸汽、铅尘、二氧化硫严重超标，达到国家标准的几十倍。
[0005]专利CN 102965510 A (低硫含铅二次物料和富铁重金属固废的还原固硫熔池熔炼方法和设备)进行富氧熔池熔炼，硫以铁锍的形式产出，消除低浓度二氧化硫污染，实现了低硫含铅二次物料的连续冶炼，具有环境友好的优点。但熔炼过程为高温反应，能耗较大，烟气中粉尘量大，而且铁锍产率大，回收铁锍后重新制酸，投资成本和生产成本较大。
[0006]由于以上种种原因，以上富氧熔池熔炼技术都没有得到工业利用，现行再生铅资源仍然采用原始的鼓风炉高温熔炼技术，因此亟需开发一种实用性强的技术。
[0007]现行工艺有利用侧吹炉进行富氧侧吹固硫熔炼，处理的物料主要分两类，一类是经焙烧后的原生矿，一类是再生铅物料；处理再生物料时，一般采用以铁质进行固硫，生成铁锍，铁锍破碎后进行焙烧制酸。但无论采用哪一种物料，其熔炼温度一般在1200°C左右，因此能耗高。当采用焙烧后的原生矿作为原料时，需提供配套的制酸系统，但制酸系统投资大，产品回收利润低；导致其无法实现大规模的低能耗、高效益的生产。采用再生铅物料，以铁质为固硫剂进行冶炼时，由于冶炼温度稿、硫以低价值的硫酸盐形式存在，也导致其无法实现大规模的低能耗、高效益的生产。
【发明内容】
[0008]针对现有再生铅资源鼓风炉挥发熔炼技术存在的高污染、高能耗以及现有富氧熔池熔炼技术无法切实产业化的不足，本发明旨在提供一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备。
[0009]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，包括下述步骤:
[0010]步骤一
[0011]将含铅物料、还原剂、碳酸钠混合均匀后加水制粒，得到冶炼备用颗粒；所述碳酸钠与含铅物料的质量比为0.4-5:1 ;还原剂的用量为将含铅物料中的铅全部还原为单质铅的理论用量的1.5-3倍；
[0012]步骤二
[0013]将步骤一所得冶炼备用颗粒，连续加入富氧侧吹冶炼炉内并通入富氧气体，在800?1000°C，进行还原恪炼，得到粗铅或贵铅、恪炼澄、烟气。
[0014]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述含铅物料选自再生铅原料或再生铅原料与铅矿粉的混合物，所述再生铅原料选自废蓄电池胶泥和栅板、硫酸铅渣、氧化铅烟灰、冰铜渣中的至少一种。
[0015]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述铅矿粉选自硫化铅矿粉、氯化铅渣粉、铅烟尘中的至少一种。
[0016]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述含铅物料的粒度< 5mm。
[0017]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述还原剂为固体还原剂，所述固体还原剂选自焦炭、活性炭、还原煤中的至少一种；所述固体还原剂的粒度< 10mm。
[0018]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述含铅物料中，铅的质量百分含量为30-90%。
[0019]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述富氧气体中O2体积浓度为30%?90%，富氧气体送入压力为0.1MPa?1.6MPa，富氧气体中O2流量与冶炼备用颗粒进料量的关系为:(180Nm3?420Nm 3) / (t冶炼备用颗粒)。
[0020]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，所述富氧气体由氧气和氮气组成。
[0021]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，冶炼备用颗粒的粒度为3mm?25mm ;冶炼备用颗粒中水的质量百分含量为7 %?15 %。
[0022]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，再生铅原料和/或铅矿粉中含有的硫以硫化钠的形式进入熔炼渣中，熔炼渣经水浸回收利用熔炼渣中的碳酸钠和硫化钠；所述水浸是:按液固质量比3-6:1将熔炼渣加入水中，直到炉渣完全松散粉碎后过滤，滤液经分步结晶，分别得碳酸钠和硫化钠产品；水浸时，控制温度为20-90°C。
[0023]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的设备，包括位于侧吹炉体底部的耐火砖砌筑炉缸(9)、位于炉体中部的铜水套(10)以及位于炉体上部的钢水套(11)、主加料口(3a)、辅加料口(3b)、排烟口(4)、炉渣放出口(7)、金属放出口(8)、主风口(2)、二次风口
(6)、三次风口(5);所述主风口(2)设置铜水套(10)的下部，所述二次风口(6)设置在钢水套(11)的上部；所述三次风口(5)设置在钢水套的上部；所述炉渣放出口(7)设置在主风口 (2)以下。
[0024]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的设备，所述主风口(2)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.4-0.7:1;
[0025]所述二次风口(6)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.5-0.9:1;
[0026]所述三次风口(5)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.7-1:1。
[0027]本发明一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的设备用于冶炼含铅物料时，通过主风口(2)、二次风口(6)、三次风口(5)往炉内通入富氧气体；冶炼时，主风口⑵的送气压力为0.2MPa?2Mpa，主风口(2)所送入富氧气体中O2流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足50Nm3?150Nm3)/(t冶炼备用颗粒);二次风口(6)的送气压力为0.1MPa?0.4Mpa，二次风口(6)所送入富氧气体中O2流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足(20Nm3?120Nm3)/(t冶炼备用颗粒)；三次风口(5)的送气压力为0.1MPa?0.4Mpa，三次风口(5)所送入富氧气体中O2流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足(5Nm 3?80Nm 3) / (t冶炼备用颗粒)。
[0028]有益效果
[0029]本发明先将碳酸钠、再生铅物料和还原剂进行配料，将配好后的混合料加入到侧吹炉中，鼓入富氧进行熔炼，熔炼过程富氧直接鼓入渣层，氧气与落入渣层中的煤粒直接反应，大大加快了反应速度，含铅物料中各组分发生氧化还原反应，析出液体铅，反应生成的金属铅由于密度较大而沉入到熔池的最底部，最终由虹吸口放出，渣层浮于熔池最上面，风口以下的熔炼渣搅动不大。
[0030]本发明的优势如下:
[0031]1.本发明由于采取碱性熔炼的方法，实现了铅在低温、低污染条件下的一步还原熔炼，使得整个冶炼过程简单、易控。同时还能产出高值的硫化钠。
[0032]2.本发明中硫以硫化钠的形式固定，产出高值硫化产品，在处理含金、银等贵金属的再生铅原料时，可综合回收金、银等贵金属，经济效益好。
[0033]3.利用侧吹炉在富氧条件下进行低温熔炼，能耗低，还原气氛控制良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明所述侧吹炉的正视图；
[0035]图2是本发明所述侧吹炉的侧视图。
[0036]在图中
[0037]1-熔池区；2-主风口； 3-加料口； 4-排烟口； 5-三次风口； 6_ 二次风口； 7-炉渣放出口； 8-金属放出口； 9-炉缸；10-铜水套；11-钢水套。
【具体实施方式】
[0038]实施例1:
[0039]设计炉缸尺寸为1600X 2500mm、炉缸面积为4m2的侧吹炉，炉两侧各设置3个主风口，通过炉渣放出口和放金属锑口位置设计确保渣层深度在1200mm、金属锑层深度在500mm，在熔体液面上1500mm处炉两侧各设置3个二次风口，二次风口上方100mm处炉两侧各设置2个三次风口，设置Φ 300mm加料口一个，排烟口尺寸为400 X 400mm。
[0040]在上述侧吹炉中进行试验。
[0041]备料:
[0042]取含铅68.76 %的废蓄电池胶泥与含铅93.12 %的破碎板栅混合，混合物料含铅76.31% ;碳酸钠加入量为相对铅物料质量的40%，加入煤粒量为相对铅物料质量的10%，将上述物料在圆筒制粒机中加水至物料水分为8%，制成粒径在5mm?18mm的球粒备用。
[0043]熔炼:
[0044]将上述球粒料以10t/h的加料速度加入到上述侧吹炉中，熔炼温度控制在800?900°C之间，主风口鼓入的富氧空气中O2浓度为50%，其余为N 2，富氧空气压力为0.8MPa，富氧空气流量为3000Nm3/h ;二次风和三次风中02浓度都为50%，其余为N2，压力控制在0.2MPa，二次风流量为500Nm3/h，三次风流量为300Nm3/h。铅回收率94.31 %，粗铅含铅
98.74%。取炉渣50kg用150L水在常温下浸泡，分步回收碳酸钠和硫化钠，分步浓缩结晶得硫化钠产品10kg，固硫率超过90%。
[0045]实施例2:
[0046]熔炼炉与实施例1相同。
[0047]备料:
[0048]取含铅68.76%的废蓄电池胶泥与含铅20.14%, Au 4g/t的硫化矿原矿粉混合，混合料含铅50.12%;碳酸钠加入量为相对铅物料质量的40%，加入煤粒量为相对铅物料质量的10%，将上述物料在圆筒制粒机中加水至物料水分为8%，制成粒径在5mm?18mm的球粒备用。
[0049]熔炼:
[0050]将上述球粒料以10t/h的加料速度加入到上述侧吹炉中，熔炼温度控制在800?900°C之间，主风口鼓入的富氧空气中O2浓度为50%，其余为N 2，富氧空气压力为0.8MPa，富氧空气流量为3000Nm3/h ;二次风和三次风中02浓度都为50%，其余为N2，压力控制在0.2MPa，二次风流量为500Nm3/h，三次风流量为300Nm3/h。铅回收率93.11%，粗铅含铅
99.12%，粗铅中含Au 8.2g/t，金直收率97.67%。取炉渣50kg用150L水在常温下浸泡，分步回收碳酸钠和硫化钠，分步浓缩结晶得硫化钠产品18kg，固硫率超过90%。
【权利要求】
1.一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一 将含铅物料、还原剂、碳酸钠混合均匀后加水制粒，得到冶炼备用颗粒；所述碳酸钠与含铅物料的质量比为0.4-5:1 ;还原剂的用量为将含铅物料中的铅全部还原为单质铅的理论用量的1.5-3倍； 步骤二 将步骤一所得冶炼备用颗粒，连续加入富氧侧吹冶炼炉内并通入富氧气体，在800?1000°C，进行还原熔炼，得到粗铅或贵铅、熔炼渣、烟气。
2.根据权利要求1所述的一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于: 所述含铅物料选自再生铅原料或再生铅原料与铅矿粉的混合物，所述再生铅原料选自废蓄电池胶泥和栅板、硫酸铅渣、氧化铅烟灰、冰铜渣中的至少一种；所述铅矿粉选自硫化铅矿粉、氯化铅渣粉、铅烟尘中的至少一种； 所述含铅物料中，铅的质量百分含量为30-90%。
3.根据权利要求1所述的一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于: 所述含铅物料的粒度< 5mm ； 所述还原剂为固体还原剂，所述固体还原剂选自焦炭、活性炭、还原煤中的至少一种；所述固体还原剂的粒度< 1mm0
4.根据权利要求1所述的一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于:所述富氧气体中O2体积浓度为30%?90%，富氧气体送入压力为0.1MPa?1.6MPa，富氧气体中02流量与冶炼备用颗粒进料量的关系为:(180Nm 3?420Nm 3) / (t冶炼备用颗粒)。
5.根据权利要求1所述的一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于:冶炼备用颗粒的粒度为3mm?25mm ;冶炼备用颗粒中水的质量百分含量为7%?15%。
6.根据权利要求1所述的一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法，其特征在于:再生铅原料和/或铅矿粉中含有的硫以硫化钠的形式进入熔炼渣中，熔炼渣经水浸回收利用熔炼渣中的碳酸钠和硫化钠；所述水浸是:按液固质量比3-6:1将熔炼渣加入水中，直到炉渣完全松散粉碎后过滤，滤液经分步结晶，分别得碳酸钠和硫化钠产品；水浸时，控制温度为20-90。。。
7.如权利要求1所述的富氧侧吹冶炼炉，其特征在于:所述富氧侧吹冶炼炉包括位于侧吹炉体底部的炉缸(9)、位于炉体中部的铜水套(10)以及位于炉体上部的钢水套(11)、主加料口(3a)、辅加料口(3b)、排烟口(4)、炉渣放出口(7)、金属放出口(8)、主风口(2)、二次风口(6)、三次风口(5);所述主风口⑵设置铜水套(10)的下部，所述二次风口(6)设置在钢水套(11)的上部；所述三次风口(5)设置在钢水套的上部；所述炉渣放出口(7)设置在主风口(2)以下。
8.根据权利要求7所述的富氧侧吹冶炼炉，其特征在于: 所述主风口(2)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.4-0.7:1 ; 所述二次风口(6)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.5-0.9:1 ; 所述三次风口(5)到炉缸(9)底部的垂直距离与炉高的比值为0.7-1:1。
9.根据权利要求7所述的富氧侧吹冶炼炉，其特征在于:用于冶炼含铅物料时，通过主风口(2)、二次风口(6)、三次风口(5)往炉内通入富氧气体；冶炼时，主风口(2)的送气压力为0.21？3?21%，主风口(2)所送入富氧气体中02流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足50跑3?150^^)/(1冶炼备用颗粒)；二次风口(6)的送气压力为0.11？3?0.41%，二次风口(6)所送入富氧气体中02流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足(20^113?120^1^)/(1^炼备用颗粒)；三次风口⑶的送气压力为0.1腿0.41%，三次风口(5)所送入富氧气体中02流量与冶炼炼备用颗粒进料量满足(5^11 3?80X111巧/ “冶炼备用颗粒)。
【文档编号】C22B5/10GK104498731SQ201410734457
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】宋巍, 程增强, 张立, 余德胜 申请人:扬州市华翔有色金属有限公司