|
1)粗铅冶炼工艺 目前世界上粗铅的生产方法主要采用火法，湿法炼铅尚未实现工业化。火法炼铅可分为传统炼铅法和直接炼铅法。传统炼铅法包括烧结一鼓风炉熔炼法、电炉熔炼法等。 (1)底吹一鼓风炉炼铅工艺（SKS法）铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、制粒后，由炉子上方的加料口加入炉内；工业氧气从炉底的氧枪喷入熔池，氧气进入熔池后，首先和铅液接触反应，生成氧化铅，其中一部分氧化铅在激烈地搅动状态下和位于熔池上部的硫化铅进行交互反应生成一次粗铅、氧化铅和二氧化硫；所生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后，粗铅虹吸或直接放出；铅氧化渣则由铸锭机铸块后，送往鼓风炉还原熔炼，产出二次粗铅。氧化熔炼产生的SO2烟气经余热锅炉和电收尘器后送硫酸车间制酸。 (2)富氧底吹＋液态高铅渣直接还原熔炼工艺该工艺的前面氧化炉熔炼部分与SKS法等熔炼工艺基本相同，还原炉采用富氧熔炼炉替代了鼓风炉，取消了铸渣机，用溜槽将氧化炉和还原炉进行连接。氧化炉产生的液态高铅渣经溜槽直接进入还原炉进行还原熔炼，有效利用高铅渣的显热，还原炉内加煤粒或焦炭，采用天然气或煤或煤气等进行还原熔炼。还原炉产出二次粗铅送后续的精炼系统，还原炉渣送后续的烟化炉处理，回收锌。 (3)基夫赛特直接炼铅工艺（Kivcet法）铅精矿、含铅锌渣料、熔剂及少量煤经计量、配料、干燥及磨矿后，混合炉料由反应塔顶的炉料一氧气喷嘴喷入炉内，进行工业纯氧熔炼，在一个熔炼炉中完成氧化、还原过程直接产出粗铅。基夫赛特炉有反应塔、电热区和竖烟道三个主要部分，设置在同一固定的炉床上，反应塔和电热区由隔墙分开。炉料在反应塔内完成硫化物的氧化反应并使炉料颗粒熔化，产出金属氧化物、金属铅滴和其他成分所组成的熔体，熔体在通过熔池表面的焦炭过滤层时，大部分氧化铅被还原成金属铅而沉降到熔池底部，熔体流经水冷隔墙下通道进入电热区：在电热区，部分氧化锌被加入电热区的焦炭还原挥发，同时渣、铅进一步沉降分离，然后分别通过渣口和放铅口放出。竖烟道区排出含高浓度SO2的烟气，经竖烟道和废热锅炉回收余热以及电收尘器收尘后送往硫酸车间制酸；废热锅炉和电收尘器所捕收的烟尘与计量后的炉料、焦炭混匀后一道直接返回反应塔熔炼。电热区产出烟气含有大量的锌蒸汽和一氧化碳，经过复燃室通入空气使锌蒸汽氧化成氧化锌，一氧化碳也得以充分燃烧呈二氧化碳形式进入电热区余热锅炉冷却，然后进入沉降斗沉降和布袋收尘器收尘，所得烟尘即为次氧化锌，作为锌冶炼的原料；收尘后的烟气可以单独排放也可以作为竖烟道烟气的稀释气体进入制酸系统。 基夫赛特直接炼铅工艺特点是闪速熔炼、炼铅的同时可以搭配处理大量锌浸出渣等含铅、锌渣料。 (4)富氧顶吹熔炼工艺（ISA法）富氧顶吹熔炼法系富氧顶吹浸没式熔池熔炼过程，ISA法为顶吹熔炼，核心设备为艾萨炉。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、制粒后，由炉子上方的加料口加入炉内；富氧空气从炉顶的喷枪喷入熔池，氧气进入熔池后，首先和铅液接触反应，生成氧化铅，其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下和位于熔池上部的硫化铅进行交互反应生成一次粗铅、氧化铅和二氧化硫；所生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后，粗铅虹吸或直接放出；铅氧化渣则由铸锭机铸块后，送往鼓风炉还原熔炼，产出二次粗铅。氧化熔炼产生的SO2烟气经余热锅炉和电收尘器后送硫酸车间制酸。 (5)富氧侧吹炼铅工艺富氧空气从炉子侧墙上位于静置熔体平面以下约0.5m处的风口以约100kPa的表压送入炉内，使熔体强烈鼓泡与激烈搅动，控制炉内温度及气氛灯完成熔炼过程。其核心设备是侧吹熔炼炉，炉子是由三层冷却水套围成的横断面呈矩形的炉子，自下而上分为炉缸、炉身（熔池区和再燃烧区）、炉顶三部分。炉缸用耐火材料砌筑于钢板焊接而成的钢槽内，呈倒拱形；炉身两侧装有熔池风口和再燃烧风口，炉一端为加料室，另一端为渣虹吸井，有放渣口和虹吸放铅口；炉顶有上层（熔炼室）炉顶和中层（加料室）炉顶，炉顶均为钢水套内衬耐火泥，加料室炉顶有主加料口。上层炉顶设有备用加料口和直升烟道，直升烟道也由水套围成。 富氧侧吹炼铅工艺由两台串联炉子组成，经过配料的炉料计量后送入氧化炉内进行富氧侧吹氧化熔炼，产出一次粗铅、富铅渣、含高浓度SO2烟气，其烟气送制酸；热态富铅渣经溜槽直接流入还原炉，加入还原剂进行富氧侧吹还原熔炼，产出二次粗铅和还原炉渣，还原炉渣进烟化炉吹炼进一步回收铅、锌。氧化炉和还原炉产出的粗铅送后续精炼系统。 (6)烧结一鼓风炉工艺我国采用该工艺的烧结设备主要有烧结机、烧结锅和烧结盘，还原设备主要是鼓风炉［[8]。目前该工艺己经列入产业结构调整指导目录（2011年版）淘汰类，属于淘汰工艺。 2)粗铅精炼工艺 我国的粗铅精炼基本上均采用初步火法精炼加电解的工艺，在电解前根据粗铅成分有一段火法除铜过程，除铜通常是采用熔析及硫化除铜法。 3)锌冶炼工艺 炼锌方法可分火法和湿法两大类，目前世界主要炼锌方法是湿法。火法炼锌有蒸馏法炼锌和密闭鼓风炉炼锌，蒸馏法炼锌又分为平罐蒸馏、竖罐蒸馏、电炉蒸馏等。平罐现已被淘汰，电炉由于耗电量大，现在国内已很少采用。目前，火法炼锌方法主要是密闭鼓风炉炼锌。湿法炼锌有常压浸出和氧压浸出，常压浸出又分为传统的两段浸出法和高温高酸浸出法。传统的湿法炼锌工艺包括焙烧、浸出、溶液净化、电解沉积、阴极锌熔铸5道工序。 (1)烧结一密闭鼓风炉工艺（ISP法）本工艺采用的主要生产原料是铅锌混合精矿、熔剂和焦炭等。 该工艺的特点是能同时炼铅、锌，可以处理难选的铅锌混合精矿、低品位复杂精矿及各种含铅、锌的二次物料。该法核心设备是烧结机、密闭鼓风炉、热风炉、铅雨冷凝器、烟化炉等。ISP熔炼系统的主要工艺过程包括鼓风返烟烧结、密闭鼓风炉熔炼、炉渣烟化处理，以及后续的粗锌精馏、粗铅精炼等精炼过程。 (2)传统湿法炼锌工艺传统的湿法冶炼，硫化锌精矿都需要先进行焙烧，实际上是火法和湿法的联合过程。世界各国电锌厂的主要流程即中浸一净化一电积一熔铸是相同的，浸出渣的处理方法则各不相同，根据对浸出渣处理工艺的不同，传统湿法冶炼又可以分为：常规浸出法和高温高酸法。其中，高温高酸法根据沉淀铁的形态不同又分为：黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法等。 高温高酸法即用热酸处理浸出渣，其特点为强化了浸出过程。热酸浸出的温度为85-95℃，终酸为60-100g/LH2SO4。因此，可使铁酸锌分解，明显地提高了锌、铜、镉、钴等有价金属浸出率，降低了产出酸浸渣渣率，仅为焙烧料的8%-12%，富集了铅及银等贵金属，有利于贵金属的回收，劳动条件也优于回转窑或烟化炉法。但也存在一些问题：由于采用高温高酸浸出，因此对设备材质及厂房防腐蚀措施要求较高，产出的铁渣含有重金属离子，存在环境二次污染风险。高温高酸法工艺流程。 高温高酸法包括黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法等，其共同特点是流程短、占地面积少、综合回收好。国内己实现工业生产的方法有铁矾法、针铁矿法，其回收率为89％-94%。其中黄钾铁矾法是目前运用成熟的先进工艺，是高温高酸法中运用较多的一种工艺。 (1)黄钾铁矾法黄钾铁矾法是目前国内外普遍采用的除铁方法，溶液中90%-95%的铁可以沉淀出来，残存的铁进一步以Fe(OH)3沉淀。 低污染沉矾除铁是在铁矾沉淀之前通过对含铁溶液的稀释以及预中和等手段，降低沉矾前液的酸度或Fe"的浓度，避免在沉矾过程中加入焙砂作中和剂，沉淀出纯铁矾渣。 低污染沉矾除铁工艺特点：首先，在沉矾过程中不加任何中和剂，提高了锌等有价金属的回收率，减少了矾渣对环境的污染；其次由于除铁效果好，对各种复杂原料的适应性强；最后该工艺具有很大的加酸能力，对系统酸平衡有利。因此该工艺是常规铁矾法的改进，有着广泛的应用前景。 生产实践表明：该工艺可使铁质量浓度30g/L的高铁溶液降低至1g/L以下，得到满足工艺要求的中浸前液和低污染铁矾渣。 (2)针铁矿法采用针铁矿法除铁有两种方式：一是先把Fe3＋离子还原成Fe2＋离子，然后通过加入氧化剂使Fe2+离子氧化成Fe3+离子，同时加入中和剂使Fe3+离子水解生成针铁矿沉淀；二是将含铁浓度高的溶液缓慢加入到不含铁的溶液中，通过加入氧化剂和中和剂使铁形成针铁矿沉淀。两种针铁矿法有一个共同条件：控制溶液中的Fe3+质量浓度小于1g/L[10]。 (3)赤铁矿法赤铁矿法沉铁于1972年在日本的饭岛炼锌厂投入生产，20世纪80年代日本帮助德国Datteln电锌厂建成了世界第二个赤铁矿法炼锌厂。 在高温条件下（185-℃200)，当硫酸浓度不高时，溶液中的Fe3+便会发生水解反应得到赤铁矿（Fe2O3）沉淀。 Fe2（SO4)3+3H20O=Fe2O3↓+3H2SO4 该法即基于在高温（200℃)、高压（1.8-2.0MPa）条件下，Fe3＋以赤铁矿（Fe2O3)形式沉淀。 4）氧压浸出技术 该法是将硫化锌精矿直接在高压釜内通过富氧进行高温高压浸出，得到硫酸锌溶液和硫黄与浸出混合物。前者净化后进行电积得出金属锌，后者分离成硫黄和铅银渣，获得3种均可出售的产品。相较于焙烧一浸出一电积工艺，硫化锌精矿加压浸出工艺对环境污染小，锌回收率高，工艺适应性好的优点，是一种具有发展潜力的工艺。 【关键词】冶炼 工艺 技术
|
|
|
