专利名称：硫化铅精矿一步氧化熔炼、还原熔炼及炉渣烟化挥发方法
技术领域：
本发明涉及有色金属冶金工艺技术，具体涉及硫化铅精矿的火法冶炼工艺技术。
背景技术：
硫化铅矿的冶炼方法可概括为传统炼铅法和直接炼铅法两大类。传统炼铅法即烧结机——鼓风炉熔炼法；直接炼铅法即取消硫化铅精矿烧结过程，生精矿直接入炉熔炼的方法。多年来传统法是铅的主要生产方法，但随着人类对环保、节能认识和要求的不断提高，传统炼铅法的缺点日显突出，世界上很多铅冶炼厂逐步采用直接炼铅法替代传统炼铅法。直接炼铅法可归纳为一段炉法和两段炉法两种。一段炉法，如吉夫赛特法、澳斯麦特法、QSL法、卡尔多法、瓦纽柯夫法等，是在一台炉中完成粗铅冶炼的氧化熔炼和还原熔炼两个过程。两段炉法，如艾萨法、水口山法等，是在两台炉中完成粗铅生产氧化熔炼和还原熔炼两个过程。目前，中国大多数铅冶炼生产企业仍然采用传统的烧结机——鼓风炉熔炼法生产粗铅，其中部分企业正着手采用先进技术进行改造；有少量生产企业采用了艾萨法、水口山法和QSL法生产粗铅。传统炼铅法存在人们较难继续接受的缺点烧结机、鼓风炉产生的烟气量大， 而烟气中的SA浓度又较低，一般低于4%，难以经济地治理和利用，以致对环境会造成严重污染；烧结过程中大量氧化反应热未得到充分利用，而烧结块冷却后在鼓风炉熔炼又要大量消耗昂贵的冶金焦，能耗高；工艺流程长、设备多；物料周转多；烧结块返回破碎、混合料烧结、鼓风炉熔炼作业产生含铅粉尘、含铅蒸汽和SA的烟气，低空污染严重，操作环境差， 劳动和工业卫生条件差、对职工身体健康有较大危害。目前，我国已经禁止使用烧结机作为新建工厂硫化铅精矿的处理设备，对原有传统炼铅法也要求必须限期进行技术改造。水口山(SKS)法、艾萨法炼铅属于典型的两段炼铅法，其粗铅冶炼工艺采用艾萨炉 (或SKS炉)一鼓风炉一烟化炉联合工艺完成。两段炼铅法作为硫化铅精矿的氧化熔炼炉，在熔炼段，能产生入炉总铅量的30 70%的粗铅，烟气量较小，SO2浓度高，烟气易于治理，90%以上的硫得到回收利用，对环境污染及劳动工业卫生条件比传统法有较大改善。熔炼炉产生的炉渣(富铅渣)定期放出，需冷却、破碎到一定粒度后，再在鼓风炉还原熔炼，配加昂贵的冶金焦；反应热利用不充分，能耗仍然较高。鼓风炉产出的炉渣送到烟化炉烟化， 进一步回收锌等有价金属，能耗较高。澳斯麦特法、吉夫赛特法、卡尔多炉法、QSL法、瓦纽柯夫法炼铅属在同一冶金炉内完成氧化熔炼和还原熔炼两个过程。但是这些冶金炉产出的炉渣需要送到烟化炉烟化，进一步回收锌等有价金属。也就是说，整个冶金过程至少需要在两座冶金炉内完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种在同一冶金炉内依次完成硫化铅精矿氧化熔炼——还原熔炼——烟化挥发三个冶炼过程，一步冶炼出粗铅、锌烟尘和可以抛弃的炉渣。
解决发明的技术问题所采用的方案是硫化铅精矿在同一冶金炉内先后依次进行氧化熔炼、还原熔炼和烟化挥发，一步冶炼出粗铅、锌烟尘和可以抛弃的炉渣；冶金炉采用喷枪顶吹炉，在氧化熔炼时，硫化铅精矿连续从炉顶进料口加入炉内，并连续通入压缩空气和氧气，进到设定的物料量后，控制炉渣中的PbO含量为35% 40%、S含量为0. 5% 1.0%，炉渣留在炉内直接转入还原熔炼；还原熔炼时，加入硫化铅精矿和还原煤，并加入压缩空气将尾气CO浓度控制在低于lOOOppm，氧化熔炼和还原熔炼产生的含铅烟尘返回炉内熔炼，同时分次从排铅口放出氧化熔炼和还原熔炼的全部粗铅，而高温液态炉渣继续留在炉内，转入炉渣烟化挥发；烟化挥发时，加入还原煤和压缩空气，并控制尾气CO浓度低于 lOOOppm，回收锌烟尘，达到抛渣含量标准时，从排渣口放出炉渣，进入下一生产循环。发明的具体技术方案是①在氧化熔炼时，以加入硫化铅精矿35 45t/h (平均为40t/h)、返回铅烟尘15 23t/h(平均为18t/h)的速率，连续进料4 6小时，根据加入物料的含硫量，加入压缩空气13000 21000Nm7h和氧气3500 7500Nm7h的混合气体， 混合气体含A控制在32士3%，使精矿中的硫氧化产生的随烟气排出到制酸系统制取硫酸；②还原熔炼连续进行50 70分钟，前半段还原熔炼时间加入14 16t硫化铅精矿和 0. 8 1. 2t普通还原煤，后半段还原熔炼时间加入1. 8 2. 8t普通还原煤，停止加入硫化铅精矿，为保证还原温度，在这一阶段还需要以1. 5 2. 0t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以15000 M000Nm7h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并以尾气CO浓度低于IOOOppm 为标准，加入二次燃烧风；③炉渣烟化挥发时为了保证还原气氛和提高温度，应以3. 0 4. 0t/h的速率加入普通还原煤，2. 5 3. 0t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以16000 28000Nm3/h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并加入二次燃烧风来控制以尾气CO浓度低于 lOOOppm。本发明的有益效果是用此种工艺方法只需要一座冶金炉就可以完成硫化铅精矿的氧化熔炼、还原熔炼和炉渣的烟化三个冶金过程，一步冶炼出高质量的粗铅以及较纯的含锌烟尘；炉渣热量得到充分利用，节能效果明显。用此种工艺方法，原料制备简单，还原剂只需要普通无烟煤，还原段和烟化段需要补充的部分燃料为粉煤，价值低，易获得。由于只需要一座冶金炉及配套设施，设备投资少，操作人员少，作业成本低。
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1
将硫化铅精矿加入到一座喷枪顶吹沉没熔炼炉内熔炼，在同一炉内连续进行氧化熔炼一还原熔炼一烟化挥发，在氧化熔炼和还原熔炼过程中分次排放粗铅，产生的铅烟尘返回炉内熔炼。还原结束时排放出所有粗铅，进入烟化挥发段，生产高锌烟尘。烟化结束后，将可以丢弃的炉渣排放出熔炼炉。氧化熔炼时，以加入硫化铅精矿36t/h、返回铅烟尘 15t/h的速率，连续进料4 6小时，根据加入物料的含硫量，加入压缩空气13000Nm3/h和氧气3500Nm3/h的混合气体，混合气体含&控制在32士3%，使精矿中的硫氧化产生的SO2随烟气排出到制酸系统制取硫酸，且控制炉渣中的PbO含量为40%、S含量为小于1. 0%。还原熔炼连续进行50分钟，前25分钟加入14t硫化铅精矿和0. 8t普通还原煤，后25分钟加入 1. 9t普通还原煤，同时在这一阶段还以1. 5t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以16000Nm3/ h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并以尾气CO浓度低于IOOOppm为标准，加入二次燃烧风；炉渣烟化挥发时，以4. Ot/h的速率加入普通还原煤，3. Ot/h的速率从喷枪加入粉煤， 同时以28000Nm3/h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并加入二次燃烧风来控制以尾气CO 浓度低于lOOOppm。产出粗铅含铅97. 84% ；高锌烟尘含锌54. 11%，含铅19. 83% ；抛渣含铅 0. 92%，含锌 1. 67%。实施例2
将硫化铅精矿加入到一座喷枪顶吹沉没熔炼炉内熔炼，在同一炉内连续进行氧化熔炼——还原熔炼——烟化挥发，在氧化熔炼和还原熔炼过程中分次排放粗铅，产生的铅烟尘返回炉内熔炼。还原结束时排放出所有粗铅，进入烟化挥发段，生产高锌烟尘。烟化结束后，将可以丢弃的炉渣排放出熔炼炉。氧化熔炼时，以加入硫化铅精矿45t/h、返回铅烟尘 23t/h的速率，连续进料4 6小时，根据加入物料的含硫量，加入压缩空气21000Nm3/h和氧气7500Nm3/h的混合气体，混合气体含&控制在32士3%，使精矿中的硫氧化产生的SO2随烟气排出到制酸系统制取硫酸，且控制炉渣中的PbO含量为35%、S含量为0. 5%。还原熔炼连续进行70分钟，前35分钟加入16t硫化铅精矿和1. 2t普通还原煤，后35分钟加入2. 8t 普通还原煤，同时在这一阶段还以2. 0t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以M000Nm7h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并以尾气CO浓度低于IOOOppm为标准，加入二次燃烧风；炉渣烟化挥发时，以3. 5t/h的速率加入普通还原煤，2. 5t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以 16000Nm3/h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并加入二次燃烧风来控制以尾气CO浓度低于IOOOppm0产出粗铅含铅97. 38% ；高锌烟尘含锌53. 85%，含铅20. 14% ；抛渣含铅0. 87%， 含锌0. 96%ο实施例3
将硫化铅精矿加入到一座喷枪顶吹沉没熔炼炉内熔炼，在同一炉内连续进行氧化熔炼——还原熔炼——烟化挥发，在氧化熔炼和还原熔炼过程中分次排放粗铅，产生的铅烟尘返回炉内熔炼。还原结束时排放出所有粗铅，进入烟化挥发段，生产高锌烟尘。烟化结束后，将可以丢弃的炉渣排放出熔炼炉。氧化熔炼时，以加入硫化铅精矿40t/h、返回铅烟尘 18t/h的速率，连续进料4 6小时，根据加入物料的含硫量，加入压缩空气17000Nm3/h和氧气5600Nm3/h的混合气体，混合气体含&控制在32士3%，使精矿中的硫氧化产生的随烟气排出到制酸系统制取硫酸，且控制炉渣中的PbO含量为37%、S含量为0. 7%。还原熔炼连续进行60分钟，前30分钟加入15t硫化铅精矿和1. Ot普通还原煤，后30分钟加入2. Ot 普通还原煤，同时在这一阶段还以1. 7t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以19000Nm3/h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并以尾气CO浓度低于IOOOppm为标准，加入二次燃烧风；炉渣烟化挥发时，以3. 5t/h的速率加入普通还原煤，2. 8t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以 23000Nm3/h的速率加入压缩空气，不加入氧气，并加入二次燃烧风来控制以尾气CO浓度低于IOOOppm0产出粗铅含铅98. 25% ；高锌烟尘含锌56. 70%，含铅18. 92% ；抛渣含铅0. 68%， 含锌1. 29%ο
权利要求
1.一种硫化铅精矿一步氧化熔炼、还原熔炼及炉渣烟化挥发的方法，其特征是硫化铅精矿在同一冶金炉内先后依次进行氧化熔炼、还原熔炼和烟化挥发，一步冶炼出粗铅、锌烟尘和可以抛弃的炉渣；冶金炉采用喷枪顶吹炉，在氧化熔炼时，硫化铅精矿连续从炉顶进料口加入炉内，并连续通入压缩空气和氧气，进到设定的物料量后，控制炉渣中的PbO含量为35% 40%、S含量为0. 5% 1. 0%，炉渣留在炉内直接转入还原熔炼；还原熔炼时，加入硫化铅精矿和还原煤，并加入压缩空气将尾气CO浓度控制在低于lOOOppm，氧化熔炼和还原熔炼产生的含铅烟尘返回炉内熔炼，同时分次从排铅口放出氧化熔炼和还原熔炼的全部粗铅，而高温液态炉渣继续留在炉内，转入炉渣烟化挥发；烟化挥发时，加入还原煤和压缩空气，并控制尾气CO浓度低于lOOOppm，回收锌烟尘，达到抛渣含量标准时，从排渣口放出炉渣，进入下一生产循环。
2.按权利要求1所述的硫化铅精矿一步氧化熔炼、还原熔炼及炉渣烟化挥发方法，其特征是①在氧化熔炼时，以加入硫化铅精矿35 45t/h、返回铅烟尘15 23t/h的速率， 连续进料4 6小时，根据加入物料的含硫量，加入压缩空气13000 21000Nm3/h和氧气 3500 7500Nm3/h的混合气体，混合气体含仏控制在32士3%，氧化产生的随烟气排出到制酸系统制取硫酸；②还原熔炼连续进行50 70分钟，前半段还原熔炼时间加入14 16t硫化铅精矿和0. 8 1. 2t普通还原煤，后半段还原熔炼时间加入1. 8 2. 8t普通还原煤，停止加入硫化铅精矿，在这一阶段还需要以1. 5 2. 0t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以15000 M000Nm7h的速率加入压缩空气；③炉渣烟化挥发时，以3. 0 4. 0t/h的速率加入普通还原煤，2. 5 3. 0t/h的速率从喷枪加入粉煤，同时以16000 ^OOONm3Ai的速率加入压缩空气，并加入二次燃烧风来控制以尾气CO浓度。
全文摘要
本发明涉及有色金属冶金工艺技术，具体涉及硫化铅精矿的火法冶炼工艺技术。本工艺方法是将硫化铅精矿在同一冶金炉内先后依次进行氧化熔炼、还原熔炼和烟化挥发三个冶炼过程，一步冶炼出粗铅、锌烟尘和可以抛弃的炉渣。氧化熔炼阶段，进料到设定量后，不放出氧化铅炉渣，直接在炉内利用高温液态炉渣转入氧化铅渣的还原阶段，氧化熔炼和还原熔炼产生的烟尘返回炉内熔炼。还原结束后，放出全部粗铅，高温液态炉渣继续留在炉内，转入炉渣烟化阶段，炉渣烟化的锌烟尘回收，进入下一个冶炼周期。本发明炉渣热量得到充分利用，节能效果明显，该方法原料制备简单，还原剂只需要普通无烟煤，还原段和烟化段需要补充的部分燃料为粉煤，价值低，易获得。
文档编号C22B13/02GK102268557SQ20111021966
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者兰旭, 宋兴诚, 皇甫智伟, 顾鹤林 申请人:云南锡业集团(控股)有限责任公司