富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿工艺的设计研究

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湖南有色金属

HUNAN NONFERROUS METALS

第34卷第3期 2018年6月

治金

富氧恻吹炉处理铅铎氧化原矿工艺的设计研究

刘生长

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙410011)

摘要:介绍了富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿的生产工艺,在高温熔炼下，铅锌氧化原矿熔化分解，再保持炉内强还原气氛，使铅锌金属挥发进人烟尘，送下一步浸出处理。这种直接处理氧化原矿的 工艺,相比原来先选矿得到精矿再送冶炼的工艺，缩短了工艺流程,提高了金属回收率。关键词：富氧侧吹熔炼；铅锌氧化原矿；回收率；节能环保

中图分类号：TF 806.29 文献标识码：A 文章编号：1003 -5540(2018)03 -0024 -03

铅锌在国民经济中占有重要地位，广泛应用于 电气、机械、军事、化工、医药等行业。锌主要以硫化 物形态存在于自然界，其次少部分以氧化物形态存 在。铅矿石在自然界中大部分也以硫化物和氧化物 形态存在，硫化矿属于原生矿物，分布极广，目前世 界矿产铅和锌大部分是从硫化矿提炼的。随着全球 铅锌冶炼的大力发展，易处理的铅锌硫化矿已越来 越少。对于复杂难选铅锌氧化矿，因其矿石结构复 杂，矿泥含量大，目前尚无理想的处理技术，难以大 规模地开发利用[1’2]。目前具有工业应用价值的氧 化铅锌矿主要有白铅矿、铅矾、菱锌矿和异极矿等。 本文论述了采用富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿的工

艺设计，旨在提供一种直接处理氧化铅锌矿的冶炼 工艺。

1原料

所用原料为从矿区直接采出的铅锌氧化矿，未

经浮选直接冶炼。铅锌氧化矿化学成分见表1。

表1铅锌氧化矿的化学成分 ％

成分Pb Zn S

Ga

Ag

Fe

SK 〇CaO

含量4. 72 24. 73

0.49

0.01

5

3.27

3.98

8.36

注:

Ag 含量单位为

2工艺方案选择

铅锌氧化矿主要以碳酸盐型氧化矿的物相形式

存在，氧化率极高，难以通过选矿方法进行富集和分

离。选矿试验表明，采用四段磨矿一四段摇床重选一

作者简介:刘生长（1984 -)男，工程师,主要从事有色金属冶炼设计

及研究工作。

粗精矿精选工艺流程，虽然可获得铅品位45%〜 50%、含锌15% ~20%的铅精矿，但是铅回收率仅为 50%〜55%，铅锌分离效果很差。因此考虑直接冶炼。

原料采用原矿冶炼，原料含锌很低，需要进行预 处理，以提高原料中锌的品位。氧化铅锌矿火法富 集通常采用侧吹炉法、回转窑挥发法、烟化炉法等。

其基本原理都是使矿中的碳酸盐分解，生成氧化锌、 氧化铅，二氧化碳随烟气排走。氧化锌被碳或一氧 化碳还原形成锌蒸汽进入气相，在炉子上部被二次 空气氧化生成氧化锌，通过收尘得到次氧化锌烟尘。

1.

回转窑挥发法工艺发展时间较长，工艺比较

成熟，同时存在能耗高、环境差、窑衬寿命短、金银等 有价金属不能回收等问题。

2. 烟化炉采用粉煤作为还原剂，需配套建设相 应粉煤制备系统，成本高。

3. 侧吹炉采用富氧熔炼，烟气量小、热效率高、 能耗低。熔炼过程中直接加入碎煤做还原剂，铅、 锌、锗等金属挥发率高。

富氧侧吹炉已经成功应用于铅、铜、镍等金属的 冶炼。侧吹炉与烟化炉、回转窑相比，由于侧吹炉采 用富氧熔炼烟气量小，配套的余热锅炉、收尘设施等 比回转窑、烟化炉投资省。用煤取代焦炭作燃料和 还原剂，原料制备简单，生产流程短，金属回收率高， 生产成本较低，环保效果好。综上所述，氧化铅锌矿 火法富集设备选择侧吹炉法。

3富氧侧吹炉生产系统

富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿的工艺系统包括

六个部分:原矿破碎系统、配料系统、熔炼挥发系统、

第3期刘生长：富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿工艺的设计研究25

余热利用和收尘系统、尾气处理系统、弃渣处理系 统。原则工艺流程如图1所示。

铅锌原矿

I一级破碎I

厂

粒煤|二级破碎| 熔剂

1I

丨混料丨

i■

_溶炼挥发I

I富氧烟化挥发I

烟化烟气水碎渣

I余热利用I

I

I冷去收尘I

次氧化锌尾气

(送锌系统）（送脱硫）

图1富氧侧吹炉处理铅锌氧化原矿工艺原

则流程图

原矿破碎系统:从矿区采出的原矿大小不一，有 各种粒径规模的。为了满足侧吹炉入炉物料需要，对 矿区来的原矿需经过破碎处理。对块径特别大的，先 用移动式挖掘破碎机破碎至150 mm以下，其它规模 粒径的原矿经颚式破碎机破碎至50 mm以下。

配料系统:铅锌氧化原矿中除铅锌外，剩余中大 部分为碳和氧，还含有少部分铁硅钙等。为了降低 原矿熔炼温度，调整渣中FeO- Si〇2 - C aO比值在合 理范围，需配入部分熔剂造渣。氧化原矿中含硫很 少，不能满足自热熔炼的要求，还需补充燃煤作为高 温熔炼的燃料。

熔炼挥发系统:氧化原矿熔炼系统包括两个部 分，熔炼挥发和烟化挥发。配料后的混合炉料在熔 炼挥发炉高温下熔化分解，铅锌碳酸盐分解为氧化 铅和氧化锌，碳和氧进入烟气，部分易挥发金属随烟 气进入余热利用系统。剩余物料进入烟化挥发炉 内，控制煤氧比，保持炉内强还原气氛，铅和锌还原 成金属后挥发，随烟气进入后续余热利用系统。

余热利用和收尘系统:熔炼挥发炉和烟化挥发 炉产生的烟尘和烟气进入余热利用系统降温，分别 经电收尘和布袋收尘后得到铅锌氧化物烟尘，送往 后续的锌系统和铅系统分别回收锌和铅，收尘后的 尾气送后续系统处理。

尾气处理系统:铅锌原矿含S较低，熔炼产生的 烟气含S浓度较低，不能直接制酸，采用脱硫处理。尾气处理采用离子液脱硫工艺，包括烟气净化、S〇2

吸收和S〇2再生工序等。

弃渣处理系统:烟化挥发炉产生的炉渣有价金

属含量低，没有回收价值，直接作弃渣处理。采用渣

粒化系统，减少循环水量的消耗，大大改善现场操作

环境。弃渣水淬沥干送临时堆场，水淬产生的蒸汽

经收集处理。

4主要设备

富氧侧吹炉生产系统的主要设备包括熔炼挥发

炉和烟化挥发炉，均为富氧侧吹炉。炉子由多层冷

却水套围成，横截面呈矩形，自下而上分为炉缸、炉

身、炉顶三部分。侧吹熔炼炉示意图如图2所示。

上升烟道 炉顶加料口

图2侧吹熔炼炉示意图

4. 1炉缸

炉缸用镁铬砖砌于钢板焊接而成的钢槽内，炉

底呈倒拱形，炉缸边上沿铺水平钢板，支撑炉身下层

水套。炉缸的作用是使渣、金属相分层，并通过虹吸

道分别排出。

4.2炉身

炉身分为熔池区和再燃烧区，其两侧装有熔池

风口和再燃烧风口，一^端为加料室，另一^端为渣虹吸

井，有放渣口和虹吸放金属口，放渣口高于下风口以

便形成熔池，即熔池的深度可由放渣口高度调整。

1.熔池区:熔池区包括下、中层水套，均为铜水 套，中层水套向外倾斜，炉子宽度加大，降低了气流

速度，有效地减少了被炉气带走的细炉料。

2.再燃烧区:再燃烧区炉壁用内砌镁铬砖的钢 水套(上层水套）围成，两侧壁装有再燃烧风口。炉

气中的S、C O及Sb、P b的硫化物等在此区域进行氧

化反应。

4.炉顶及直升烟道

炉顶均为钢质水套内衬耐火涂层，并设置加料

口和直升烟道，直升烟道也由膜式水冷壁围成。

混合炉料通过侧吹熔炼炉顶的加料口加入炉

内，富氧空气从熔炼炉侧墙上位于静置熔体平面以

下约0. 50m处的风口送入炉内。

在富氧空气的强