底吹炉高铅渣还原的新方法解析

底吹炉高铅渣新的还原方法
一、底吹炉高铅渣还原现用工艺及存在的缺点：
高铅渣鼓风炉还原，是目前在没有新的还原方法而不得不为之的方法，它不是中国冶金发展的方向。

众所周知，高铅渣鼓风炉还原有以下几个主要缺点：
1、将熔体高铅渣重新冷却铸锭，白白的浪费了大量的热能，大大提高了生产成本。

2、冷却后的高铅渣块，从铅的化学性质看，主要成份是低熔点的PbO.SiO2 ；从物理性质上看，密实而坚固；给还原疏松多孔烧结块的传统鼓风炉还原铅带来了极大的困难，迫使鼓风炉还原采用高焦率，且渣含铅居高不下，还原效果不理想。

3、鼓风炉产出的烟气量大，产出低浓度的SO2，不易处理，设备庞大，运行费用高。

因此，众多的冶金工作者正在探索新的冶炼出路。

二、高铅渣熔体直接还原的研究现状。

高铅渣熔体直接还原曾进行过或正在进行。

如氧气侧吹炉还原（新乡中联）、旋涡炉还原（河南豫光）、底吹炉还原（豫光等）、充焦炭电热炉还原（湖南水口山）、QSL还原炉（安阳岷山）、氧气煤气侧吹炉还原（济源金利）。

豫光早前进行的高铅渣熔体旋涡炉直接还原，所用旋涡炉是一
园形竖炉，风口略向下并偏离中心轴线，鼓风时熔体成旋涡旋转，用焦粒作还原剂，传热传质良好，还原速度快。

但终因墙体耐火材料抗不住熔体的冲刷而仃止了试验。

底吹炉还原是QSL所采用的方法，它所用的还原剂是粉煤，据传瓜州和池州也在试验用粉煤底吹炉还原。

豫光则采用了天然气加粒煤（焦），已成功用于生产，取代了鼓风炉，有关炉子的详细数据没有报道。

充焦电热还原实质上是借鉴了一种炼锌电炉，高铅渣熔体从上而下通过充满焦炭的竖炉，竖炉上、下方有电极，焦炭柱成为发热体而变灼热，将氧化铅还原，还原后的铅和炉渣流到熔池分层。

此法的试验进展情况不详。

金利进行的氧气煤气侧吹炉还原高铅渣正在试验之中。

可以认为：将底吹炉的风咀用于侧吹炉是可行的，侧吹炉还原效果也是好的。

上述还原工艺相比较，大规模、加高温熔体、间断还原作业在能耗上和技经指标上，都具有明显的优势。

但是新乡中联的氧气侧吹炉与其相比，更有其独特之处。

其不足之处就是，中联氧气侧吹炉尽管已成功的取得了连续还原的结论，但是加入炉内高铅渣是冷料，与其他方法不在同等前提条件下，因此需要进行加熔体高铅渣的实验。

经专家多次论证，新乡中联的氧气侧吹炉完成熔体高铅渣的还原是完全可行。

三、氧气侧吹炉
1、氧气侧吹炉的试验情况：
氧气侧吹炉炼铅技术，是新乡中联总公司与俄罗斯专家合作开发的一项熔池熔炼炼铅新技术。

炉子由俄专家设计（1.5m2试验炉），配套设施由长沙有色冶金设计院设计。

硫化铅精矿直接炼铅包括氧化熔炼和还原熔炼两个过程。

为节约试验的设备投资，试验装备采用一台侧吹炉分段完成精矿的氧化熔炼和富铅渣的还原熔炼，即氧化熔炼所产的富铅渣水淬—堆存，至一定数量后返回同一侧吹炉进行还原熔炼。

供料系统、烟气冷却、收尘系统也是共用一套。

2001年11月建成并开始进行硫化铅精矿直接炼铅的工业试验，炉子和各辅助设备经过多次改造，到2004年5月共进行了24次开炉试验，证明已能长时间稳定生产(最长时间连续运行62天)，共处理精矿近万吨，产铅4600余吨。

由于设备条件的限制，铅的还原采用经过水淬过的高铅渣冷料投入，连续还原，可确保实现渣含铅不大于3%的水平。

铅的还原也是非常成功的。

2004年7月“氧气侧吹直接炼铅炉”申报了国家专利。

2004年8月通过河南省科技厅组织的技术成果鉴定，认定“是一项高效、节能、环保炼铅的新技术…技术经济指标己接近国际先进水平”。

2. 工业试验获得的指标.
工业试验采用中等品位（50%Pb）铅精矿，所取得的指标列于下表。

硫化铅精矿氧气侧吹熔池熔炼工业试验主要技术经济指标
指标氧化熔炼还原熔炼
温度℃
风口压力 MPa 床能力t.m-2.d-1吨精矿耗氧气(100% ) m3
煤率（占炉料）%
粗铅产率（从精矿中）%
(从初渣中) %
粗铅含 Pb %
含 S %
烟尘率（占炉料）%
炉渣含Pb %
含Zn %
含Ag g. t-1
离炉烟气SO2浓度%（V）入化工车间SO2浓度%（V）Au回收率%
Ag回收率%1050-1150
0.085~0.095
110~125
210~250
4.79
65~70
>98
0.3
20~25
28~35
7~9
50-55
20-24
7-8
99
96
1200-1230
0.08~0.09
90~100
275~300
20
91~95
>96
22~29
1~3
4~6
18-25
0.027-0.03
65-70
说明：上表中铅还原熔炼指标是用水淬高铅渣冷料还原
四、实现侧吹炉接底吹炉还原高铅渣的优势：
1、侧吹炉采用竖炉结构，占地面积小，可在底吹炉现有的配置情况下，直接用溜槽连接。

2、根据厂家生产需要，可实现高铅渣连续还原或间断还原。

可控制还原深度，实现保留锌在渣中或挥发进入烟尘。

3、固定在侧墙上的水冷风口、结构简单、造价低廉，开风、
仃风快捷方便，工作时无需更换风口，风口寿命长达数年。

同时风口可配置天然气或煤气燃烧装备，可实现用天然气、煤气加热或辅助还原。

4、.从侧吹炉两侧鼓入熔融渣层的富氧空气或工业氧保证了熔体的强烈鼓泡搅拌，搅拌功率达40-100kw/m3。

在此种情况下，液、固、气反应极快，而且在饱和度不大的条件下，新相生成并加速生长，靠团聚（碰撞）作用使炉渣中的金属长大至0.5-5mm的液滴，能迅速地下沉与炉渣分层，因此与其它冶金炉相比，无须设置大面积的沉淀区域。

因而，炉子床能力高（最高可达100t/(m2.d）），还原效果和渣铅分离比其他方法好，占地小适宜于改造工程，可以使用也可以不用天然气等气体燃料，可以先还原后烟化等等。

5、侧吹炉的炉身由铜质水套围成矩形，靠铜水套工作面上形成的冷凝炉渣层来抵御炉渣的冲刷和腐蚀，其使用寿命在5年以上。

尽管铜水套比用耐火砖衬里的热损量大，但冶炼单位能耗仍可维持在较低的水平。

因为高床能力和高氧鼓风使得烟气体积大大减少，烟气带走的热量大大降低。

6、侧吹炉的鼓风工作压力较低，0.08-0.1MPa，风口无需氮气保护，这使得有可能降低工业氧纯度要求和氧气的输送压力。

五、氧气侧吹还原炉的基本结构
（如下图）
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六、氧气侧吹炉还原炉还原高铅渣的主要技经指标
铅还原熔炼综合能耗193.84 kg标煤/t铅
七、侧吹还原炉及配套主要设备
1、8.4m2氧气侧吹炉1台
2、10t/h余热锅炉1台（或汽化冷却器加表冷）
3、新增制氧机1200m3/h（100%氧）
注：还原是间断作业，放渣时完全不用氧气，此时的氧应贮存在贮罐中。

若如此，则制氧机还可减小一点。

4、新增空压机能力2000 m3/h（）
5、布袋收尘1200m2及烟尘收集（现鼓风炉用）
6、煤粒、石子加入及控制系统（从炉顶加）
7、炉冷却水循环系统
8、富氧空气配气及控制系统
9、（烟化炉）、渣水淬及运出系统
10、烟囱
八、侧吹炉投资估算
氧气侧吹炉预计投资2178万元（其中未含收尘、氧站、烟囱等系统），投资估见下表：
侧吹炉投资估算表
九、经济效益分析
不论是氧气侧吹炉、鼓风炉，生产直接费用主要是由：焦或煤、电、氧气、人工工资等构成。

从鼓风炉的富氧鼓风用氧、电、人工工资的费用来看，与氧气侧吹炉都差不太多；单从燃料上计：鼓风炉用的是焦炭，焦率在16-18%，目前价格在1600-1800元/吨，即处理一吨富铅渣的费用在于290元/吨；氧气侧吹炉用的是块炭，煤率在8-10%,目前价格在1000-1200元/吨，即处理一吨富铅渣的费用在于120元/吨，每处理一吨高铅渣价差170元/吨。

按每小时平均产出15吨高铅渣、年生产330天，底吹炉可产出11.88万吨高铅渣。

每年可节约燃料费用2000万元。

同时，还原炉放出的炉渣，可直接流入烟化炉或吊包运至烟化炉，可省去原鼓风炉前的电热前床，不考虑电极损耗的费用，电热前床按用电功率1300KV A计，电费按0.6元/KV A，每小时节电780
元，年可节电620万元。

如果考虑鼓风炉与侧吹炉处理废气、废水处理的费用差值及环保效果，将会产生更大的经济效益和社会效益。

目前，侧吹炉还原高渣渣技术改造替代鼓风炉的项目，已成功在河南济源万洋冶炼（集团）及金利集团运行（见中国有色金属报11年3月22日头版第二条报道），另外河南豫北金铅也处于安装的最后阶段，欢迎对此项目感兴趣的朋友光临咨询及提出建议和意见。