第五章、炼铅炉渣及其烟化处理

第五章炼铅炉渣及其烟化处理

目的要求：要求同学们掌握炼铅炉渣的化学组成、炉渣的来源、炉渣烟化的基本原理、烟化的主要设备及生产实践。

重点难点：1、炉渣烟化的基本原理；

2、炉渣烟化的主要设备及生产实践。

5.1炼铅炉渣的化学成分

在火法炼铅过程中产出的炉渣主要由炼铅原料中脉石氧化物和冶金过程中生成的铁、锌氧化物组成，其组分主要来源于以下几个方面：

（1）矿石或精矿中的脉石，如炉料中未被还原的氧化物二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化镁，氧化锌等和炉料中被部分还原形成的氧化物氧化铁等。

（2）因熔融金属和熔渣冲刷而侵蚀的炉衬材料，如炉缸或电热前床中的镁质或镁铬质耐火材料带来的氧化镁、三氧化二铬等，这些氧化物的量相对较少。

（3）为满足冶炼需要而加入的熔剂，矿物原料中的脉石成分如二氧化硅，氧化钙，三氧化二铝，氧化镁等，而是单体氧化物的熔化温度很高，只有成分合适的多种氧化物的混合物才可能具有合适熔化温度和适合冶炼要求的物理性质。因此，各种原料中脉石的比例不一定符合造渣所要求的比例，必须配入熔剂如河砂（石英石）、石灰石等。

（4）伴随炭质燃料和还原剂（煤、焦炭）以灰分带入的脉石成分。

工业上对炉渣的要求是多方面的，选择十全十美的渣型比较困难。应根据原料成分、冶炼工艺等具体情况，从技术、经济等各方面进行比较，选择一种较适合本企业情况的相对理想渣型。

炼铅炉渣是一种非常复杂的高温熔体体系，它由FeO、SiO

2、CaO、Al

2

O

3

、ZnO、

MgO等多种氧化物组成，它们相互结合而形成化合物、固溶体、共晶混合物，还有少量硫化物、氟化物等。虽然各种炼铅方法（如传统的烧结---鼓风炉炼铅法、密闭鼓风炉炼铅锌和基夫赛特法、QSL法等）和不同工厂炉渣成分都有所不同，但基本在下列范围波动（%）：13～20 Zn

13～30 SiO

2,17～31 Fe,10～25 CaO，0.5～5 Pb,0.5～1.5 Cu,3～7 Al

2

O

3

,1～5

MgO等.此外，炉渣还含有少量铟、锗、铊、硒、碲、金、银等稀贵金属和镉、锡等其它重金属。其中含量较多的有价金属是铅、锌。

在铅鼓风炉中，烧结块中的锌一部分在炉内焦化区被还原挥发进入烟尘，大部分锌留下进入铅炉渣，少量进入铅锍。当烧结块含硫高，在熔炼中产出锍时，进入锍的锌会有所增加。值得注意的是，ZnS在粗铅和炉渣中的溶解度都较小，当其数量多时，会自行析出，形成熔点高、密度介于炉渣与粗铅之间的且黏度大的，以ZnS为主体的单独产品，称为“横隔膜层”,它是造成鼓风炉炉结的重要原因。所以处理含锌高的原料时，应在烧结时完全脱硫，使锌在熔炼时以ZnS

形态进入炉渣。

鼓风炉渣含Pb 1%～4%，约占熔炼过程铅总损失量的60%～70%，因此减少此项损失是十分重要的。损失于渣中的铅的形态可分三类：

（1）以硅酸铅形态入渣的化学损失；

（2）以PbS溶解于渣中的物理损失；

（3）以金属铅混杂于渣中的机械损失。

此三种何者为主，因各厂所用原料、渣成分、熔炼制度和技术条件及分离条件各不相同。

化学损失的原因在于熔炼速度大，炉料与炉气接触时间短以及还原气氛弱、炉温底，硅酸铅未来得及还原就进入炉缸等。另外，硅酸铅中的铅含量还随炉渣

中的CaO/SiO

2比值的增大而降低，这是因为CaO与xPbO.ySiO

2

的置换作用加强

的结果。

物理损失是不同成分的炉渣在不同的温度下对PbS均有一定的溶解度所造成的。当然粘稠的炉渣也会由于与铅锍分离不好，而使渣中PbS增高。一般来说，渣中FeO越高，SiO

2

越低，则对硫化物的溶解度愈大。

金属铅机械混杂于渣中的损失主要是由于渣铅分离不完全而造成的。如渣成

分不适宜，或渣含Fe

3O

4

,Al

2

O

3

和ZnS等较高而造成渣黏度大；炉温低，熔体过热

程度不够；炉内外分离澄清时间短等原因皆可导致机械损失的增加。鼓风炉熔炼

实践证明，渣含Pb与渣中Fe3+（呈Fe

3O

4

形态）含量几乎成直线关系。渣中Fe

3

O

4

高，主要是由于炉内还原能力不足，炉温低和炉料与炉气接触时间短等而造成的。

提高焦率，除去世15～20mm的碎焦（保证焦炭块度50～100mm）；提高渣中CaO

含量，增加炉料的软化温度；提高料柱和炉温都会使Fe

3O

4

含量降低，改变炉渣

性能，减少渣含铅。

综上所述，降低渣打含铅的途径有：1.提高烧结块的质量（强度、孔隙度软化温度和还原性等到）；2.选择最优的焦风比，控制适宜的还原气氛。最佳还原气氛应以开始有金属铁出现为标志；3.提高炉子焦点区温度，使熔体充分过热；

4.提高渣中CaO的含量；除去碎焦和细粉；创造良好的炉内外分离条件等。

5.2炉渣烟化处理的基本原理

烟化过程实质是还原挥发过程。即把粉煤（或其它还原剂）和空气（或富氧空气）的混合物鼓入烟化炉内的液体炉渣中，使熔渣中的铅、锌氧化物还原成铅锌蒸气，蒸气压比较高的氧化铅、硫化铅还可能以化合物形态直接挥发，金属蒸气、金属硫化物和氧化物随烟气一道进入炉子上部空间，被专门补入的空气（三次空气）或炉气再次氧化成PbO和ZnO，并被捕集于收尘设备中，以粗氧化锌产物回收。同时In、Cd、Sn及部分Ge也挥发，并随ZnO 一起被捕集。炼铅炉渣烟化炉烟化过程示意图如图5-1。

图5-1 烟化炉烟化过程示意图