一种炼铅渣入炉粒料及其制备方法与流程

本发明属于炼铅领域，具体涉及一种炼铅渣入炉粒料及其制备方法。

背景技术：

氧气底吹～侧吹直接炼铅工艺是直接炼铅法的一种。即在氧化炉中将铅渣中的硫化铅转化为氧化铅，然后在还原炉中将氧化铅还原得到粗铅。在氧化过程中得到硫酸和氧化炉烟灰，在还原炉中得到还原炉烟灰；其中硫酸被去除精制浓硫酸，两种烟灰闭环使用。整个工艺的经济性在于粗铅的收得率和热损耗、杂矿铅银渣的使用比例、烟灰的使用比例等。

而收得率基本在95％以上，但是热效率损失比较大；其次是铅银渣和烟灰的使用比例受限。其原因分别为：1、很多企业采用的入炉料为初压之后的粉料，粉料的含水量较高(约20％～30％)，有的企业为了让入炉料的成型状态更好会额外加入水。这往往会导致热损失非常高：一个年产量5万吨铅的生产线会额外增加200～500万元的能源消耗。其次，炉料的冶金性能也不稳定，可能影响粗铅的收得率。2、因为铅银渣成分不稳定且容易团聚、烟灰不易成型等特性，在入炉料中加入这三种原料的时候必须综合考虑成分和粒料物理性能的平衡。在保证成分合理的同时，粒料的物理性质必须有聚合度好、不易散碎且在氧化过程中能迅速熔化等特点。因此铅银渣和烟灰的比例不能太高，这提高入炉料的水含量(现行工艺)、并使铅精矿的使用量增大，降低经济效益。

如果粒料的物理性能很好而且水分含量很低，热效率和物料的冶金性能就会明显提高；适当增大铅银渣和烟灰的含量虽然对入炉料的成分(铅含量和可燃硫的含量)造成一定的影响，但是优良的冶金性能可以弥补成分不足带来的影响。如何在低水分的条件下实现制得的粒料有良好的物理性质，是本申请要解决的核心问题。

如本部分第二段所述，粒料的物理性质好是指聚合度好、不易散碎但又不过于坚硬，在高温氧化过程中能迅速熔化、反应。目前的文献显示，并没有成熟的方法用于炼铅入炉料的制粒，有些工艺中显示的制粒工艺也只是简单的预压成型。在现实中的调研发现，有企业使用滚筒制粒。这种方法在钢铁工业中应用比较广泛，主要是用于制备高炉球团。这种方法的优点在于适合大规模的制造，至少可具备100t/d以上的每条生产线的规模。缺点在于，小规模制造的成本比较高，如果每天仅有30t的需求，产能浪费较大。另外一个缺陷是，滚筒制得的球团初始强度并不高，需要经过烧结才具备一定的强度，还会带来额外的成本。

采用压制粉料的方法制备入炉粒料，在冶金工业中并非是首创，但因为其产能问题应用并不广泛；甚至在滚筒或圆盘制备球团的工艺广泛应用之后，在国内的企业中再难以见到。但相关的研究者只关注了效益问题，并没有关注核心的适用性问题，全盘否定这种方式并不严禁。在生产铅的企业中，普遍的产能在5万吨至20万吨之间，每天对精矿的需求大约在350吨至1500吨。总需求量并不大，2～3条压矿制粒的生产线就可以满足生产需求。而且对于有色企业而言，过于复杂的炉前原料处理系统，相对产能、效益来说并不划算，简单、清洁、规模易控制且投资不高的工艺才是首选。

目前和本申请有关的中文文章基本与铅渣制粒无关。小尺寸的制粒主要是关于制粒机和制粒工艺，主要是关于生物、食品、动物饲养技术等领域，所用方法主要是添加粘结剂、采用膨化工艺制备粒装物料；少部分是关于富矿粉的制粒，但主要是采用球团烧结工艺。较大尺寸的压块主要是关于压块机或制块机，用于橡胶制造或者农产品处理。与本申请有关的中文专利和期刊文献一样，都比较少。主要和其他领域有关，例如制药和固体废弃物处理。其中申请号：201610621909.8的专利《直接还原铅渣的处理方法和处理系统》与本申请为一个专业领域。区别在于，该专利主要用于处理还原铅渣的处理，用于尾渣的二次利用；成型机理也主要是球团烧结，从而得到金属含量较高的入炉料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种炼铅渣入炉粒料及其制备方法，解决了现有的炼铅渣入炉粒料存在物理性质差的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按照质量百分比计，称取以下原料：烟灰2～10％，铅精矿60～70％，铅银渣18～22％，硫铁矿5～10％和硫磺2～5％；

s2、将步骤s1中称取的烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿放入搅拌机中进行滚筒混匀，得到混合预料；

s3、采用机械压力压制步骤s2制备所的混合预料，得到炼铅渣入炉粒料。

优选地，步骤s1中，烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿的含水率均为6～13％。

优选地，步骤s2中，得到的混合预料的含水率为8～9％，整体粒度为60～200目。

优选地，步骤s3中，机械压制为竖向压力机或压球机压制，其工艺条件是，压力为5～60mpa，其中，

当混合原料的含水率在10.5～13％之间时，采用的压力为5～15mpa；

当混合原料的含水率在8％～10.5％之间时，采用的压力为16～35mpa；

当混合原料的含水率＜8％时，采用的压力为35～60mpa。

优选地，步骤s3中，所得的炼铅渣入炉粒料为球形、圆柱形、六面体或不规则多面体结构。

一种炼铅渣入炉粒料，基于一种炼铅渣入炉粒料的的制备方法制备所得的球形、圆柱形、六面体或不规则多面体结构。

优选地，当炼铅渣入炉粒料为球形时，直径＞35mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

优选地，当炼铅渣入炉粒料为圆柱形时，0.7＜高径比＜1.3；公称直径＞35mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜公称直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜公称直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

公称直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

优选地，当炼铅渣入炉粒料为六面体时，0.7＜长宽比＜1.3；当长l＞35mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜长l＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜长l＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

长l＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

优选地，当炼铅渣入炉粒料为不规则多面体时，则外切圆直径＞35mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜外切圆直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜外切圆直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

外切圆直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，利用铅银渣原本存在的粘性，采用压力直接成型的办法制备铅渣入炉料，该方法制备工艺简单，初期投资以及生产成本，均低于滚筒制粒。制得的粒料水分含量很低，可节约冶金热，冶金热消耗降低3万/日。

进一步的，将烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿的含水率均控制在6～13％，制备所得的入炉粒料的最佳的抗压强度达到了7mpa，5米高度跌落轻微破碎；在1100℃高温下，粒料迅速溶解成渣进行氧化反应，烟尘逸出量明显降低。

进一步的，通过对直径与质量比的限定，主要在于对物料的级配程度进行控制，否则会导致物料不透气或者透气情况过好，影响炉内的反应。

综上所述，本发明主要是基于原料的自有粘性所设计的炼铅原料制取方法。这种方法较其他方法的优越性在于：原料含水量低、强度高、形状可控制，基本不需要添加粘结剂或者额外的水分；原料制造成本低，生产线投资低；对火法炼铅工艺而言具有良好的适用性。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是抗压强度随水分变化的趋势图；

图3是跌落强度随水分变化的趋势图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，按照质量百分比计，称取以下原料：烟灰2～10％，铅精矿60～70％，铅银渣18～22％，硫铁矿5～10％和硫磺2～5％；

其中，烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿的含水率均为6～13％。

优选地，烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿的含水率均为9％。

步骤2，将步骤1中称取的烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿放入搅拌机中加水进行滚筒混匀，得到混合预料；

其中，混合预料的含水率为8～9％，整体粒度为60～200目；

步骤3，采用竖向压力机或压球机压制步骤2制备所的混合预料，得到炼铅渣入炉粒料。

本发明包括不同原料的配比、混匀、压制粒料等程序；利用本专利提供的方法，可以获得优质的炼铅入炉粒料，这样降低氧化炉中的热损失，提高炉内物料的反应性能和速度；同时对环境更加友好，可以广泛推广到工业化过程中。

其中，步骤3中，压制时的工艺条件：压力为5～60mpa，其中，

当混合原料的含水率在10.5～13％之间时，可采用的压力为5～15mpa；

当混合原料的含水率在8％～10.5％之间时，可采用的压力为16～35mpa；

当混合原料的含水率＜8％时，可采用的压力为35～60mpa，水含量越低，采用压力越高。

其中,所得的入炉粒料为球形、圆柱形、六面体或不规则多面体结构，其中：

当入炉粒料为球形，直径＞35mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

当入炉粒料为圆柱形，则0.7＜高径比＜1.3；其中，

公称直径＞35mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜公称直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜公称直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

公称直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

当入炉粒料为六面体，则0.7＜长宽比＜1.3；其中，

当长l＞35mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜长l＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜长l＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

长l＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

当入炉粒料为不规则多面体时，则外切圆直径＞35mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的20％；

20＜外切圆直径＜35mm时，则每个入炉粒料的质量大于原料总量的30％；

5＜外切圆直径＜20mm时，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的40％；

外切圆直径＜5mm，则每个入炉粒料的质量小于原料总量的15％。

通过对直径与质量比的限定，主要在于对物料的级配程度进行控制，否则会导致物料不透气或者透气情况过好，影响炉内的反应。

步骤1中，步骤1中，烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿的含水率均为6～13％，其中，各种原料的基础水含量均为9％，则每种原料实际应增加的水含量的表达应该为：基础水含量减去原料中的水含量。

当步骤1中的烟灰总含量大于8％时，则每增加1％的烟灰含量，烟灰原料的基础水含量增加0.5％；

当步骤1中的铅银渣大于18％时，则每增加2％的铅银渣含量，铅银渣原料的基础水含量则减少0.3％。

当在开放性环境中进行水和原料混匀时，空气湿度<45％时，在水与原料混合搅拌时应增加水分1％～1.5％/3h；当空气湿度>65％时，在水与原料混合搅拌时应减少水分1％～1.5％/3h；在45％～65％之间不用调整。

当原料的混合搅拌在密闭空间中时，各个原料的基础水含量降低0.5％；

当原料的混合搅拌在半密闭空间时，则各个原料的基础水含量保持不变。

当制得的粒料将在24h之内使用，基础水含量可提高为11％～13％，制得的原料在80℃～110℃的环境中进行烘干。

当制得的粒料将在15d之后使用，在空气湿度>65％的地区，基础水含量可以降低到7％；在空气湿度<45％的地区，基础水含量可以提高到11％。

实施例1

本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，按照质量百分比计，称取以下原料：烟灰总含量2％，铅精矿60％，铅银渣18％，硫铁矿5％和硫磺2％；

步骤2，将步骤1中称取的烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿放入搅拌机中进行强制混匀，得到混合预料；

其中，混合预料的含水率为8％，整体粒度为60目；

步骤3，采用竖向压力机或压球机压制步骤2制备所的混合预料，得到炼铅渣入炉粒料。

实施例2

本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，按照质量百分比计，称取以下原料：烟灰总含量10％，铅精矿70％，铅银渣22％，硫铁矿10％和硫磺5％；

步骤2，将步骤1中称取的烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿放入搅拌机中进行强制混匀，得到混合预料；

其中，混合预料的含水率为9％，整体粒度为200目；

步骤3，采用竖向压力机或压球机压制步骤2制备所的混合预料，得到炼铅渣入炉粒料。

实施例3

本发明提供的一种炼铅渣入炉粒料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，按照质量百分比计，称取以下原料：烟灰总含量6％，铅精矿65％，铅银渣20％，硫铁矿7.5％和硫磺3.5％；

步骤2，将步骤1中称取的烟灰、铅精矿、铅银渣和硫铁矿放入搅拌机中进行强制混匀，得到混合预料；

其中，混合预料的含水率为8.5％，整体粒度为130目；

步骤3，采用竖向压力机或压球机压制步骤2制备所的混合预料，得到炼铅渣入炉粒料。

实验室采用某厂提供的预混料进行压力制粒，发现水分对粒料强度的影响很大，在8％～10％达到最大值，详见图2和图3。而该厂的预混料水含量在20％以上，完全可以在混匀过程中将水含量调整到9％左右，虽然进行直接压制。最佳的抗压强度达到了7mpa，5米高度跌落轻微破碎。在1100℃高温下，粒料迅速溶解成渣进行氧化反应，烟尘逸出量明显降低。

相对于未使用前，烟尘收集系统负荷降低32.5％，冶金热消耗降低月3万/日。