教学情景四.ppt

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1、 情景四情景四情景四情景四 硫化铅精矿的直接熔炼硫化铅精矿的直接熔炼硫化铅精矿的直接熔炼硫化铅精矿的直接熔炼4.14.1概述概述 金属硫化物精矿不经焙烧或烧结焙烧直接生产出金属的熔炼金属硫化物精矿不经焙烧或烧结焙烧直接生产出金属的熔炼方法称为直接熔炼。方法称为直接熔炼。对硫化铅精矿来说对硫化铅精矿来说,这种粒度仅为几十微米的浮选精矿因其微这种粒度仅为几十微米的浮选精矿因其微粒小粒小,比表面积大比表面积大,化学反映和熔化过程都有可能很快进行，充分化学反映和熔化过程都有可能很快进行，充分利用硫化矿粒子的化学活性和氧化热，利用硫化矿粒子的化学活性和氧化热，采用高效、节能、少污染采用高效、节能、少污染

2、的直接熔炼流程处理是合理的。传统的烧结的直接熔炼流程处理是合理的。传统的烧结鼓风炉流程将氧化鼓风炉流程将氧化还原两过程分别在两台设备中进行，存在许多难以克服的弊还原两过程分别在两台设备中进行，存在许多难以克服的弊端。随着能源、环境污染控制以及生产效率和生产成本对冶炼过端。随着能源、环境污染控制以及生产效率和生产成本对冶炼过程的要求越来越严格，传统炼铅法受到多方面的严峻挑战。具体程的要求越来越严格，传统炼铅法受到多方面的严峻挑战。具体说来，传统法有如下主要缺点：说来，传统法有如下主要缺点：（1 1）随着选矿技术的进步，铅精矿品位一般可以达到）随着选矿技术的进步，铅精矿品位一般可以达到60%60%

3、，这样，这样精矿给正常烧结带来许多困难，导致大量的熔剂、反粉或还有炉精矿给正常烧结带来许多困难，导致大量的熔剂、反粉或还有炉渣的加入，将烧结炉料的含量降至渣的加入，将烧结炉料的含量降至40%40%50%50%。送往熔炼的是低品。送往熔炼的是低品位的烧结块，致使每生产位的烧结块，致使每生产1t1t金属就产生金属就产生1t1t多炉渣，设备生产能力多炉渣，设备生产能力大大降低。大大降低。（2 2）1t 1t PbSPbS精矿氧化并造渣可放出精矿氧化并造渣可放出2x102x106 6kJkJ以上的热量，这种能以上的热量，这种能量在烧结作业中几乎完全损失掉，而在鼓风炉熔炼过程中又要另量在烧结作业中几乎完

4、全损失掉，而在鼓风炉熔炼过程中又要另外消耗大量昂贵的冶金焦。外消耗大量昂贵的冶金焦。（）铅精矿一般含硫，处理）铅精矿一般含硫，处理t t精铅矿可生产精铅矿可生产.t t硫酸，但烧结焙烧脱硫率只有左右，故硫的回收率往往硫酸，但烧结焙烧脱硫率只有左右，故硫的回收率往往低于，还有左右的硫进入鼓风炉烟气，回收很困难，低于，还有左右的硫进入鼓风炉烟气，回收很困难，容易给环境造成污染。容易给环境造成污染。（）流程长，尤其是烧结及其返粉制备系统，含铅物料运转量（）流程长，尤其是烧结及其返粉制备系统，含铅物料运转量大，粉尘多，大量散发的铅蒸汽、铅粉尘严重恶化了车间劳动卫大，粉尘多，大量散发的铅蒸汽、铅粉尘严重

5、恶化了车间劳动卫生条件，容易造成劳动者铅中毒。生条件，容易造成劳动者铅中毒。近年来，冶金工作者力图通过近年来，冶金工作者力图通过PbSPbS受控氧化即按反应式受控氧化即按反应式PbS+OPbS+O2 2 Pb+SOPb+SO2 2的途径来实现硫化铅精矿的直接熔炼，以简化生厂流程，降低的途径来实现硫化铅精矿的直接熔炼，以简化生厂流程，降低生产成本，利用氧化反应的热能以降低能耗，产出高浓度的生产成本，利用氧化反应的热能以降低能耗，产出高浓度的SOSO2 2烟气烟气用于制硫，减小对环境污染。但由于直接熔炼产生大量铅蒸汽、铅用于制硫，减小对环境污染。但由于直接熔炼产生大量铅蒸汽、铅粉尘，且熔炼产物不是

6、粗铅含硫高就是炉渣含铅高，致使许多直接粉尘，且熔炼产物不是粗铅含硫高就是炉渣含铅高，致使许多直接熔炼方法都不很成功。熔炼方法都不很成功。冶金工作者通过冶金工作者通过PbPbS SO O系化学势图的研究，找到了获得系化学势图的研究，找到了获得成分稳定的金属铅的操作条件，但也明确指出，直接熔炼要么产出成分稳定的金属铅的操作条件，但也明确指出，直接熔炼要么产出高硫铅，要么形成高铅渣；要获得含硫低的合格粗铅，就必须还原高硫铅，要么形成高铅渣；要获得含硫低的合格粗铅，就必须还原处理含铅高的直接熔炼炉渣。根据金属硫化物直接熔炼的热力学原处理含铅高的直接熔炼炉渣。根据金属硫化物直接熔炼的热力学原理，运用现代

7、冶金强化熔炼的技术，探讨结构合理的冶金反应器，理，运用现代冶金强化熔炼的技术，探讨结构合理的冶金反应器，对直接炼铅进行多种方法的研究，其中有些已经成功地用于大规模对直接炼铅进行多种方法的研究，其中有些已经成功地用于大规模工业生产，显示了直接熔炼的强大生命力。可以预言，直接熔炼将工业生产，显示了直接熔炼的强大生命力。可以预言，直接熔炼将逐渐取代传统法生产金属铅。逐渐取代传统法生产金属铅。4.2 4.2 4.2 4.2 硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法 4.2.14.2.1直接熔炼的基本原理直接

8、熔炼的基本原理 金属硫化物精矿直接熔炼的特点之一是利用工业氧气金属硫化物精矿直接熔炼的特点之一是利用工业氧气,二是二是采用强化冶炼过程的现代冶金设备采用强化冶炼过程的现代冶金设备,从而使金属硫化物受控氧化熔炼在从而使金属硫化物受控氧化熔炼在工业上应用成为可能。工业上应用成为可能。在铅精矿的直接熔炼中，根据原料主成分在铅精矿的直接熔炼中，根据原料主成分PbSPbS的含量的含量,按照按照PbSPbS氧化发生的基本反应氧化发生的基本反应PbS+OPbS+O2 2=Pb+SO=Pb+SO2 2,控制氧的供给量与控制氧的供给量与PbSPbS的加入的加入量的比例量的比例(简称为氧简称为氧/料比料比),),

9、从而决定了金属硫化物受控氧化发生的程从而决定了金属硫化物受控氧化发生的程度。度。实际上实际上,PbSPbS氧化生成金属铅有两种主要途径：一是氧化生成金属铅有两种主要途径：一是PbSPbS直接氧化生直接氧化生成金属铅，较多发生在冶金反应器的炉膛空间内；二是成金属铅，较多发生在冶金反应器的炉膛空间内；二是PbSPbS与与PbOPbO发发生交互反应生成金属铅，较多发生在反应器熔池中。为使氧化熔炼生交互反应生成金属铅，较多发生在反应器熔池中。为使氧化熔炼过程尽可能脱除硫（包括溶解在金属铅中的硫），有更多的过程尽可能脱除硫（包括溶解在金属铅中的硫），有更多的PbOPbO生生成是不可避免的，在操作上合理控

10、制氧成是不可避免的，在操作上合理控制氧/料比就成为直接熔炼的关料比就成为直接熔炼的关键。键。在理论上，可借助在理论上，可借助PbPb-S-O-S-O系硫势系硫势-氧势化学势图进行讨论。氧势化学势图进行讨论。在图在图4-14-1中，横坐标和纵坐标分别代表中，横坐标和纵坐标分别代表PbPb-S-O-S-O系中的硫势和氧势，系中的硫势和氧势，并用多相体系中硫的平衡分压和氧的平衡分压表示，其对数值分别并用多相体系中硫的平衡分压和氧的平衡分压表示，其对数值分别为为lgPslgPs2 2和和lgPolgPo2 2.图中间一条黑实线（折线）将该体系分成上下两个图中间一条黑实线（折线）将该体系分成上下两个稳定

11、区（又称优势区）。上部稳定区（又称优势区）。上部PbO-PbSOPbO-PbSO4 4为熔盐，代表为熔盐，代表PbSPbS氧化生成氧化生成的烧结焙烧产物。在该区域，随着硫势或的烧结焙烧产物。在该区域，随着硫势或SOSO2 2势增大，烧结产物中的势增大，烧结产物中的硫酸盐增多；图下部为硫酸盐增多；图下部为PbPb-PbSPbS共晶物的稳定区，由于共晶物的稳定区，由于PbPb和和PbSPbS的互的互溶度很大，因此在高温下溶解在金属铅中的溶度很大，因此在高温下溶解在金属铅中的S S含量可在很大范围内含量可在很大范围内变化。变化。如图所示，在低氧势、高硫势条件下，金属铅相中的硫可达如图所示，在低氧势、

12、高硫势条件下，金属铅相中的硫可达13%13%，甚至更高，这就形成了平衡于纵坐标的等硫量（甚至更高，这就形成了平衡于纵坐标的等硫量（S%)S%)线。随着硫势线。随着硫势降低，意味着粗铅中更多的硫被氧化生成降低，意味着粗铅中更多的硫被氧化生成SO2SO2进入气相。在这里，进入气相。在这里，用点实线（斜线）代表二氧化硫的等分压线（用用点实线（斜线）代表二氧化硫的等分压线（用P PSO2SO2表示）。等表示）。等P PSO2SO2线表示在多相体系中存在的平衡反应线表示在多相体系中存在的平衡反应1/2S1/2S2 2+O+O2 2=SO=SO2 2.在一定在一定P PSO2SO2下，体系中的氧势增大，则

13、硫势降低。反之亦然。下，体系中的氧势增大，则硫势降低。反之亦然。4.2.24.2.24.2.24.2.2直接炼铅的方法直接炼铅的方法直接炼铅的方法直接炼铅的方法 硫化铅精矿直接熔炼的方法：硫化铅精矿直接熔炼的方法：1.1.闪速熔炼法：是把精矿喷入灼热的炉膛空间，在悬浮状态下进闪速熔炼法：是把精矿喷入灼热的炉膛空间，在悬浮状态下进行氧化熔炼，然后在沉淀池进行还原和澄清分离，如基夫赛特法行氧化熔炼，然后在沉淀池进行还原和澄清分离，如基夫赛特法2.2.熔池熔炼法：是把精矿直接加入鼓风翻腾的熔体中进行熔炼，熔池熔炼法：是把精矿直接加入鼓风翻腾的熔体中进行熔炼，如如QSLQSL法、水口山法、奥斯麦特法和

14、艾萨法等。法、水口山法、奥斯麦特法和艾萨法等。按照闪速熔炼和熔池分类的硫化铅精矿直接熔炼的各种方法概括按照闪速熔炼和熔池分类的硫化铅精矿直接熔炼的各种方法概括起来列于起来列于 表表-。熔池熔炼法除了此表列出的底吹和顶吹法外，正在试验中瓦纽可熔池熔炼法除了此表列出的底吹和顶吹法外，正在试验中瓦纽可夫法，是一种侧吹的熔池熔炼法。夫法，是一种侧吹的熔池熔炼法。直接熔炼铅方法的优点：直接熔炼铅方法的优点：（）硫化精矿的直接熔炼取代了氧化烧结焙烧与鼓风炉还原熔（）硫化精矿的直接熔炼取代了氧化烧结焙烧与鼓风炉还原熔炼两过程，冶炼工序减少，流程缩短，免除了返粉破碎和烧结车炼两过程，冶炼工序减少，流程缩短，免

15、除了返粉破碎和烧结车间的铅粉、铅尘和间的铅粉、铅尘和SOSO2 2烟气污染，劳动卫生条件大大改善，设备投烟气污染，劳动卫生条件大大改善，设备投资减少。资减少。（）运用闪速熔炼或熔池熔炼的方法，采用富氧或氧气熔炼，（）运用闪速熔炼或熔池熔炼的方法，采用富氧或氧气熔炼，强化了冶金过程。由于细粒精矿直接进入氧化熔炼体系，充分利强化了冶金过程。由于细粒精矿直接进入氧化熔炼体系，充分利用了精矿表面巨大活性，反应速度快，加速了反应器中气用了精矿表面巨大活性，反应速度快，加速了反应器中气-液液-固固物料之间的传热传质。充分利用了硫化精矿氧化反应发热值，实物料之间的传热传质。充分利用了硫化精矿氧化反应发热值，

16、实现了自热或基本自热熔炼。能耗低，生产率高，设备床能率大，现了自热或基本自热熔炼。能耗低，生产率高，设备床能率大，余热利用好。余热利用好。（）氧气或富氧熔炼的烟气（）氧气或富氧熔炼的烟气SOSO2 2浓度高，硫的利用率高。浓度高，硫的利用率高。（）由于熔炼过程得到强化，可处理铅品位波动大、成分复（）由于熔炼过程得到强化，可处理铅品位波动大、成分复杂的各种铅精矿以及其他含杂的各种铅精矿以及其他含PbPb、ZnZn的二次物料，伴生的各种有的二次物料，伴生的各种有价元素综合回收好。价元素综合回收好。基夫赛特法炼铅基夫赛特法炼铅基夫赛特法炼铅基夫赛特法炼铅(KivcetKivcetKivcetKivc

17、et法法法法)前苏联有色金属科学研究院从六十年代开始研究开发的直接炼铅前苏联有色金属科学研究院从六十年代开始研究开发的直接炼铅工艺，八十年代用于大型工业生产，工艺，八十年代用于大型工业生产，19861986年初在哈萨克斯坦的乌年初在哈萨克斯坦的乌斯季斯季卡缅诺尔斯克建成基夫赛特法炼铅厂。卡缅诺尔斯克建成基夫赛特法炼铅厂。19861986年意大利威斯姆港铅锌厂购买其专利建成处理炉料年意大利威斯姆港铅锌厂购买其专利建成处理炉料600t/d600t/d铅铅厂厂(KSS(KSS厂厂)，目前在生产。，目前在生产。19961996年底，加拿大科明科公司年底，加拿大科明科公司120000t/a120000t

18、/a粗铅的基夫赛特炼铅厂投粗铅的基夫赛特炼铅厂投产成功，目前在生产。产成功，目前在生产。基夫赛特炉结构图基夫赛特炉结构图（1 1）生产过程）生产过程 干燥后的硫化铅精矿、细粒焦炭、熔剂和工业氧（干燥后的硫化铅精矿、细粒焦炭、熔剂和工业氧（95%95%）一起喷入反应塔，在一起喷入反应塔，在1300140013001400的氧化气氛中，硫化铅精矿在悬的氧化气氛中，硫化铅精矿在悬浮状态下完成氧化脱硫和熔化过程，生成粗铅、高铅炉渣和含浮状态下完成氧化脱硫和熔化过程，生成粗铅、高铅炉渣和含SOSO2 2的烟气，并放出大量热。由于氧气的烟气，并放出大量热。由于氧气-精矿的喷射速度达精矿的喷射速度达1001

19、00120m/s120m/s，炉料的氧化、熔化和形成初步的粗铅、炉渣熔体仅在，炉料的氧化、熔化和形成初步的粗铅、炉渣熔体仅在2 23s3s内完成。内完成。当焦炭通过约当焦炭通过约4m4m高的反应塔空间时，被灼热的炉气加热，但高的反应塔空间时，被灼热的炉气加热，但由于精矿粒度细，着火温度低，先于焦炭燃烧。焦炭在反应塔下由于精矿粒度细，着火温度低，先于焦炭燃烧。焦炭在反应塔下落过程中仅有落过程中仅有10%10%左右被燃烧。左右被燃烧。焦炭密度小，落在反应塔下方的沉淀池熔体上面形成赤热焦炭密度小，落在反应塔下方的沉淀池熔体上面形成赤热的焦炭层，这就像炼铅鼓风炉风口区的焦炭层一样，将含有一的焦炭层，这

20、就像炼铅鼓风炉风口区的焦炭层一样，将含有一次粗铅和高铅炉渣的熔体进行过滤，使高铅渣中的次粗铅和高铅炉渣的熔体进行过滤，使高铅渣中的PbOPbO被还原出被还原出金属铅来，故称为焦炭过滤层。在这里，约有金属铅来，故称为焦炭过滤层。在这里，约有80%80%90%90%的氧化的氧化铅被还原。铅被还原。（2 2）化学反应）化学反应在基夫赛特炉的反应塔内由上到下分为氧化脱硫、熔炼造渣和在基夫赛特炉的反应塔内由上到下分为氧化脱硫、熔炼造渣和焦滤还原三个基本过程。焦滤还原三个基本过程。氧化反应氧化反应(反应塔空间内）反应塔空间内）PbS+1.5O2 PbO+SO2+420KJZnS+1.5O2 ZnO+SO2

21、+441KJFeS+1.5O2 FeO+SO2+426KJPbS+O2 Pb+SO2+202KJPbS+2PbO3Pb+SO2-217KJPbSO4 3PbO+SO2+0.5O2-304KJ还原反应（焦炭过滤层）还原反应（焦炭过滤层）PbO+CO Pb+CO2+82.76KJPbO+C Pb+CO-108.68KJ CO2+C 2CO-165.8KJ基夫赛特工艺流程基夫赛特工艺流程基夫赛特工艺流程基夫赛特工艺流程石英石英石英石英铅精矿铅精矿铅精矿铅精矿二次铅料二次铅料二次铅料二次铅料石灰石石灰石石灰石石灰石配配配配 料料料料干干干干 燥燥燥燥破碎筛分破碎筛分破碎筛分破碎筛分基基基基 夫夫夫夫

22、赛赛赛赛 特特特特 炉炉炉炉焦炭焦炭焦炭焦炭干燥干燥干燥干燥纯氧纯氧纯氧纯氧竖炉烟气竖炉烟气竖炉烟气竖炉烟气竖竖竖竖 烟烟烟烟 道道道道余热锅炉余热锅炉余热锅炉余热锅炉电电电电 收收收收 尘尘尘尘烟气净化烟气净化烟气净化烟气净化SOSO2 2烟气烟气烟气烟气（送制酸）（送制酸）（送制酸）（送制酸）电炉烟气电炉烟气电炉烟气电炉烟气后燃烧室后燃烧室后燃烧室后燃烧室余热锅炉余热锅炉余热锅炉余热锅炉热交换器热交换器热交换器热交换器布袋收尘布袋收尘布袋收尘布袋收尘铅锌烟尘铅锌烟尘铅锌烟尘铅锌烟尘（送锌厂）（送锌厂）（送锌厂）（送锌厂）粗粗粗粗 铅铅铅铅精精精精 炼炼炼炼炉炉炉炉 渣渣渣渣水淬或烟化水淬或

23、烟化水淬或烟化水淬或烟化铅冰铜铅冰铜铅冰铜铅冰铜（回收铜）（回收铜）（回收铜）（回收铜）工 艺 流 程 演 示原材料仓库及配料工序尾矿渣尾矿渣 硫化物硫化物 滤渣滤渣金精矿金精矿 银精矿银精矿 铅精矿铅精矿 氧化锌氧化锌浸出渣浸出渣银浮银浮选矿选矿石英砂石英砂石灰石石灰石粉媒粉媒混料胶带输送机混料胶带输送机电动桥式抓斗起重机电动桥式抓斗起重机原料仓原料仓混合料（去干燥）混合料（去干燥）干燥及球磨工序工 艺 流 程 演 示回转干燥窑回转干燥窑混合料合格炉料（去熔炼）合格炉料（去熔炼）自配料自配料散落料散落料去二级布袋收尘去二级布袋收尘烟气烟气干物料干物料烟尘烟尘(去熔炼去熔炼)烟烟气气电电收收尘

24、尘器器旋旋涡涡收收尘尘器器干式球磨机干式球磨机基夫赛特熔炼工序工 艺 流 程 演 示合格炉合格炉料料 竖炉烟气竖炉烟气（去余热回收）（去余热回收）电炉区烟气电炉区烟气（去余热回收）（去余热回收）炉渣层炉渣层焦炭过滤层焦炭过滤层粗铅层粗铅层电电 炉炉反应竖炉反应竖炉直升烟道直升烟道电电极极电电极极电电极极焦焦炭炭焦焦炭炭粗铅（去精炼）粗铅（去精炼）渣渣氧气氧气水水淬淬水淬渣水淬渣送送渣渣场场4个给料烧嘴氧气牛鼻隔墙余热利用及烟气收尘工序工 艺 流 程 演 示辐辐射射段段下下降降段段对流锅炉对流锅炉蒸汽包蒸汽包烟烟气气（去去制制酸酸）烟尘（返熔炼）烟尘（返熔炼）竖竖炉炉烟烟气气电收尘器电收尘器电电

25、炉炉烟烟气气辐辐射射段段下下降降段段对流锅炉对流锅炉蒸汽包蒸汽包复燃段复燃段一级布袋收尘器一级布袋收尘器二级布袋收尘器二级布袋收尘器烟气（自回转干燥窑）烟气（自回转干燥窑）烟尘（送锌系统）烟尘（送锌系统）废废气气（排排空空）基夫赛特炉电炉基夫赛特炉电炉基夫赛特炉电炉基夫赛特炉电炉 焦炭溜子水冷水套铬镁砖氮气密封粗铅炉渣3根电极铬镁砖强制鼓风冷却炉膛炉膛中心线热膨胀调节用弹簧加载摇摆器石墨砖铬铝砖对流锅炉下降段蒸汽包直升烟道可拆卸板电炉反应竖炉辐射段原料水槽图7基夫赛特余热锅炉主要技术经济指标主要技术经济指标 1 1、炉料含水、炉料含水 1%1%2 2、干燥强度、干燥强度 35kg/m35kg/

26、m3 3.h.h3 3、干燥回收率、干燥回收率 99%99%4 4、KivcetKivcet炉料量炉料量 1583.81t/d1583.81t/d炉料炉料5 5、炉料含铅、炉料含铅 24.17%24.17%6 6、铅回收率、铅回收率 96.96%96.96%7 7、银入粗铅率、银入粗铅率 99.5%99.5%8 8、金入粗铅率、金入粗铅率 98.06%98.06%9 9、铜入粗铅率、铜入粗铅率 80%80%1010、锌入氧化锌率、锌入氧化锌率 50%50%主要技术经济指标主要技术经济指标 1111、烟尘率、烟尘率 5 57%7%1212、竖炉烟气、竖炉烟气SOSO2 2浓度浓度 18%18%1

27、313、渣率、渣率 49.5%49.5%1414、渣含铅、渣含铅 2.10%2.10%1515、硫酸净化工序、硫酸净化工序SOSO2 2回收率回收率 99.5%99.5%1616、硫酸总转化率、硫酸总转化率 99.75%99.75%1717、车间总硫回收率、车间总硫回收率 99.05%99.05%1818、尾气中、尾气中SOSO2 2含量含量 870.16 mg/m870.16 mg/m3 3(标标)1919、工作制度、工作制度 330d/a,24h/d330d/a,24h/d 基夫赛特熔炼的优点：基夫赛特熔炼的优点：基夫赛特熔炼的优点：基夫赛特熔炼的优点：劳动条件好；劳动条件好；对原料适应性

28、强对原料适应性强,PbPb 20 2070%,S 13.5%70%,S 13.5%28%,Ag 10028%,Ag 1008000g/t8000g/t的原的原料均能适应，且能处理渣料；料均能适应，且能处理渣料；连续作业，氧化和还原在一个炉内完成，生产环节少；连续作业，氧化和还原在一个炉内完成，生产环节少；烟气烟气SOSO2 2浓度高，可直接制酸；烟气量少，带走的热少，余热利用好，浓度高，可直接制酸；烟气量少，带走的热少，余热利用好，从而烟气冷却和净化设备小，烟尘率约从而烟气冷却和净化设备小，烟尘率约5%5%，烟尘可直接返回炉内冶炼；，烟尘可直接返回炉内冶炼；主金属回收率高（主金属回收率高（Pb

29、Pb回收率回收率98%98%），渣含铅低（），渣含铅低（2%)2%)，贵金属回收率，贵金属回收率高，金、银入粗铅率达高，金、银入粗铅率达99%99%以上，还可回收原料中锌以上，还可回收原料中锌60%60%以上；以上；能耗低，粗铅能耗为能耗低，粗铅能耗为0.35t0.35t标煤标煤/t/t；炉子寿命长，炉期可达炉子寿命长，炉期可达3 3年，维修费用低。年，维修费用低。基夫赛特熔炼的缺点：基夫赛特熔炼的缺点：基夫赛特熔炼的缺点：基夫赛特熔炼的缺点：原料准备比较复杂：对炉料和水分要求严格，粒度要控原料准备比较复杂：对炉料和水分要求严格，粒度要控制在制在0.5mm0.5mm以下，最大不能超过以下，最大

30、不能超过1mm1mm，需要干燥至含水在，需要干燥至含水在1%1%以下；以下；建设投资较高。建设投资较高。4.4 4.4 4.4 4.4 氧气底吹炼铅法氧气底吹炼铅法氧气底吹炼铅法氧气底吹炼铅法4.4.1 QSL4.4.1 QSL法法是利用熔池熔炼的原理和浸没底吹氧气的强烈搅动，使硫化是利用熔池熔炼的原理和浸没底吹氧气的强烈搅动，使硫化物精矿、含铅二次物料与熔剂等原料在反应器的熔池中充分物精矿、含铅二次物料与熔剂等原料在反应器的熔池中充分混合、迅速熔化和氧化，生成粗铅、炉渣和混合、迅速熔化和氧化，生成粗铅、炉渣和SOSO2 2烟气。烟气。德国鲁奇公司于七十年代研究开发的直接炼铅工艺。德国鲁奇公司

31、于七十年代研究开发的直接炼铅工艺。德国施托尔贝格炼铅厂和韩国温山德国施托尔贝格炼铅厂和韩国温山QSLQSL厂，先后于厂，先后于19901990年和年和19921992年建成投产年建成投产 。QSLQSL炉炉炉炉（1 1）QSLQSL反应器反应器QSLQSL反应器是反应器是QSLQSL法的核心设备法的核心设备，为变径圆筒形卧式转炉，内衬，为变径圆筒形卧式转炉，内衬铬镁砖。反应器设有驱动装置，可沿轴线旋转，以便更换喷枪铬镁砖。反应器设有驱动装置，可沿轴线旋转，以便更换喷枪或处理事故。或处理事故。反应器由氧化区和还原区组成，中间用隔墙（隔墙下部有连通反应器由氧化区和还原区组成，中间用隔墙（隔墙下部有

32、连通孔）将两区隔开。孔）将两区隔开。附有加料口、粗铅虹吸口、渣口、排烟口附有加料口、粗铅虹吸口、渣口、排烟口在氧化段熔池下安装有氧气喷枪，在还原段设有氧在氧化段熔池下安装有氧气喷枪，在还原段设有氧-还原剂喷枪还原剂喷枪炉子向氧化段倾斜炉子向氧化段倾斜5%5%，可，可9090度转动。度转动。（2 2）生产过程）生产过程 氧化段氧化段：炉料（精矿、二次物料、熔剂、烟尘等）均匀混合：炉料（精矿、二次物料、熔剂、烟尘等）均匀混合后从氧化区顶部的加料口直接加入，在炉渣后从氧化区顶部的加料口直接加入，在炉渣-金属金属-气体乳状熔体气体乳状熔体中发生反应，生产中发生反应，生产PbPb和和PbOPbO，放出热

33、量，实现自热熔炼，此时的氧放出热量，实现自热熔炼，此时的氧势较高，约势较高，约2.22.2左右。初铅含左右。初铅含S 0.3-0.5%,S 0.3-0.5%,初渣含铅初渣含铅40-45%40-45%，烟气，烟气SOSO2 2浓度为浓度为101015%15%。氧化段温度。氧化段温度1050105011001100o oC.C.还原段：还原段：粗渣从隔墙下流入到还原段。粉煤（或天然气）和氧粗渣从隔墙下流入到还原段。粉煤（或天然气）和氧气喷入产生气喷入产生COCO和和H H2 2，使高，使高PbOPbO炉渣被还原。还原区氧势较低，约为炉渣被还原。还原区氧势较低，约为0.20.2左右。温度较高，为左右

34、。温度较高，为115011501250 1250。炉渣在流向还原区端墙上的排渣口的过程中逐渐被还原，炉渣在流向还原区端墙上的排渣口的过程中逐渐被还原，还原形成的金属铅（二次粗铅）沉降到炉底流向氧化区与一次还原形成的金属铅（二次粗铅）沉降到炉底流向氧化区与一次粗铅（初铅）汇合。粗铅与炉渣逆向流动，从虹吸口排出；炉粗铅（初铅）汇合。粗铅与炉渣逆向流动，从虹吸口排出；炉渣从渣口连续或间断排出。与氧化段硫化物氧化速度比较，还渣从渣口连续或间断排出。与氧化段硫化物氧化速度比较，还原速度较慢，还原段长度约为氧化段的原速度较慢，还原段长度约为氧化段的2 2倍。倍。对含锌高的原料，对含锌高的原料，QSLQSL

35、法的终渣需送烟化炉进一步挥发锌。法的终渣需送烟化炉进一步挥发锌。反应器熔池深度反应器熔池深度直接影响熔体和炉料的混合程度。浅熔池操作直接影响熔体和炉料的混合程度。浅熔池操作不但两者混合不均匀，而且易被喷枪喷出的气流穿透，从而降不但两者混合不均匀，而且易被喷枪喷出的气流穿透，从而降低氧气或氧气低氧气或氧气-粉煤的利用率。因此适当加深反应器熔池深度对粉煤的利用率。因此适当加深反应器熔池深度对反应器的操作是有利的。由熔炼工艺特点所决定，反应器的操作是有利的。由熔炼工艺特点所决定，QSLQSL反应器内反应器内必须保持有足够的底铅层，以维持熔池反应体系中的化学势和必须保持有足够的底铅层，以维持熔池反应体

36、系中的化学势和温度的基本恒定。在操作上，为使渣层与虹吸出铅口隔开，以温度的基本恒定。在操作上，为使渣层与虹吸出铅口隔开，以保证液铅能顺利排出，也必须有足够的底铅层。底铅层的厚度保证液铅能顺利排出，也必须有足够的底铅层。底铅层的厚度一般为一般为200200400mm400mm，而渣层宜薄，为，而渣层宜薄，为100100150mm150mm。反应器氧化。反应器氧化区的熔池深度大，一般为区的熔池深度大，一般为5005001000mm1000mm。实践证明，还原段的起始处增设一个挡圈，使还原段始终保持实践证明，还原段的起始处增设一个挡圈，使还原段始终保持200mm200mm高的铅层，这有利于炉渣中被还

37、原出来的铅珠能沉降下来，高的铅层，这有利于炉渣中被还原出来的铅珠能沉降下来，从而降低终渣含铅；此外，降低还原段的渣液面高度，使还原从而降低终渣含铅；此外，降低还原段的渣液面高度，使还原段的渣层较薄，渣层与铅层的界面交换传质强度加大，同时渣段的渣层较薄，渣层与铅层的界面交换传质强度加大，同时渣层的涡流强度也减弱了，利于铅沉降。层的涡流强度也减弱了，利于铅沉降。反应器的氧枪（反应器的氧枪（S喷枪）和还原枪（喷枪）和还原枪（K喷枪）喷枪）S喷喷枪枪为为双双层层套套管管，内内管管通通氧氧气气，两两管管间间通通冷冷却却用用的的氮氮气气。K喷喷枪枪为为三三层层套套管管，中中心心管管内内通通粉粉煤煤，用用压

38、压缩缩气气体体作作载载体体。中中心心管管与与第第二二层层管管间间的的槽槽形形缝缝隙隙通通氧氧气气。第第二二层层管管与与第第三三层层管管间间的的槽槽形形缝缝隙隙通通冷冷却却气气体体以以保保护护粉粉煤煤喷喷枪。枪。实实践践证证明明，氮氮气气和和雾雾化化水水组组成成的的保保护护气气比比单单用用氮氮气气冷冷却却效效果果更更好好，由由于于在在喷喷枪枪尖尖端端形形成成稳稳定定的的蘑蘑菇菇状状凝凝渣渣，使使喷枪烧损程度大大下降，延长了喷枪的使用寿命。喷枪烧损程度大大下降，延长了喷枪的使用寿命。（3）QSL法直接炼铅工艺流程法直接炼铅工艺流程QSL法炼铅流程图法炼铅流程图 铅精矿铅精矿熔剂熔剂混合混合圆盘制粒

39、圆盘制粒球粒球粒QSL反应器反应器炉渣炉渣处理处理粉煤空气及粉煤空气及遮蔽气体遮蔽气体纯氧及遮纯氧及遮蔽气体蔽气体炉气炉气粗铅粗铅废热锅炉废热锅炉高压蒸汽高压蒸汽发电发电烟烟气气烟尘烟尘电收尘器电收尘器烟气烟气制酸制酸（4）工业应用）工业应用德国斯托尔贝格（德国斯托尔贝格（Stolberg）炼铅厂）炼铅厂原设计规模原设计规模500t/d处理量，处理量，1999年实际处理量达年实际处理量达50t/h。QSL反应器采用非全封闭式隔墙，氧化段和还原段烟气同用一套反应器采用非全封闭式隔墙，氧化段和还原段烟气同用一套烟气装置和收尘系统处理。烟尘除定期抽取少部分送浸出，以硫烟气装置和收尘系统处理。烟尘除定

40、期抽取少部分送浸出，以硫酸镉的形式回收镉外，大部分烟尘返回配料。炉渣经水淬后堆存酸镉的形式回收镉外，大部分烟尘返回配料。炉渣经水淬后堆存待处理。待处理。韩国高丽锌公司温山铅锌厂韩国高丽锌公司温山铅锌厂处理各种残渣和其他二次物料高达处理各种残渣和其他二次物料高达47%左右的原料，粗铅产量左右的原料，粗铅产量61kt/a炉料含锌高，反应器的氧化区和还原区炉气分开，分别产出含硫炉料含锌高，反应器的氧化区和还原区炉气分开，分别产出含硫烟气和含锌烟气。前者经电收尘后送往制酸，烟尘返回配料；后烟气和含锌烟气。前者经电收尘后送往制酸，烟尘返回配料；后者经布袋收尘得含锌高的烟尘，经浸出净化后溶液送去电解锌，者

41、经布袋收尘得含锌高的烟尘，经浸出净化后溶液送去电解锌，浸出渣返回浸出渣返回QSL炉。炉。QSL炉排出的终渣用顶吹炉（奥斯麦特法）炉排出的终渣用顶吹炉（奥斯麦特法）进行烟化，回收铅锌。进行烟化，回收铅锌。根据温山冶炼厂的数据，将根据温山冶炼厂的数据，将QSL流程与传统的烧结流程与传统的烧结-鼓风炉流程鼓风炉流程对比结果见表对比结果见表4-3.优点：优点：氧化脱硫和还原在一座炉内连续完成；氧化脱硫和还原在一座炉内连续完成；氧化脱硫和还原在一座炉内连续完成；氧化脱硫和还原在一座炉内连续完成；备料简单；备料简单；备料简单；备料简单；返料量少，有利于提高设备生产能力和降低包括能源、劳返料量少，有利于提高

42、设备生产能力和降低包括能源、劳 动力等消耗费用；动力等消耗费用；富氧使产生的烟尘量减少，烟中富氧使产生的烟尘量减少，烟中SOSO2 2浓度高，可直接制酸；浓度高，可直接制酸；以煤代焦，成本更低。以煤代焦，成本更低。主要金属回收率高。主要金属回收率高。缺点：缺点：操作条件控制难度较高；烟尘率高操作条件控制难度较高；烟尘率高(20(2030%)30%)；喷枪使用寿；喷枪使用寿 命短；渣含铅高，需进一步处理。命短；渣含铅高，需进一步处理。（5）QSL法的特点：法的特点：4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 水口山法（水口山法（水口山法（水口山法（SKSSKSSKSSKS法法法法)水水口口山

43、山炼炼铅铅法法是是我我国国自自行行开开发发的的一一种种氧氧气气底底吹吹直直接接炼炼铅铅法法。在在2020世世纪纪8080年年代代，水水口口山山三三厂厂在在规规模模为为2234mm2234mm7980mm7980mm的的氧氧化化反反应应炉炉进进行行半半工工业业试试验验成成功功后后，扩扩大大推推广广应应用用到到河河南南豫豫光光金金铅铅公公司司和和安安徽徽池池州州两两家家铅铅厂厂生生产产，从从而而形形成成了了氧氧气气底底吹吹熔熔炼炼-鼓鼓风风炉炉还还原原铅铅氧氧化化渣渣的的炼炼铅铅新新工工艺艺。生生产产实实践践证证明明，对对于于我我国国目目前前生生产产上上采采用用的的烧烧结结-鼓鼓风风炉炉炼炼铅铅老

44、老工工艺艺改改造造，水水口口山山法法是是一一项项污污染染少少、投投资资省省、见见效效快快的可取方案。的可取方案。SKS法法与与QSL法法相相似似，也也是是用用氧氧气气底底吹吹方方法法直直接接熔熔炼炼PbS精精矿矿，但但主主要要设设备备采采用用的的是是只只有有氧氧化化段段而而无无还还原原段段的的短短反反应应器器。不不同同之之处处在在于于对对高高铅铅炉炉渣渣（初初渣渣)的的处处理理方方法法不不同同。SKS法法用用炉炉外外贫贫化化，即即用用烧烧结结鼓鼓风风炉炉来来完完成成炉炉渣渣的的还还原原反反应应。而而QSL法法在在炉炉内内贫贫化化，即高铅渣在流经反应器还原带过程中完成炉渣还原反应即高铅渣在流经反

45、应器还原带过程中完成炉渣还原反应。氧氧气气底底吹吹熔熔炼炼一一次次成成铅铅率率与与铅铅精精矿矿品品位位有有关关，品品位位越越高高，一一次次粗粗铅铅产产出出率率越越高高，为为适适应应下下一一步步鼓鼓风风炉炉还还原原要要求求，铅铅氧氧化化渣渣含含铅铅应应在在40%40%左左右右，略略低低于于传传统统法法炼炼铅铅原原烧烧结结块块含含铅铅率率，相相应应地地，一一次次粗粗铅铅产产出出率率一一般般为为35%40%35%40%，粗铅含，粗铅含S0.2%S0.2%。在在氧氧气气底底吹吹熔熔炼炼过过程程中中，为为减减少少PbSPbS的的挥挥发发，并并产产出出含含S S、AsAs低低的的粗粗铅铅，需需要要控控制制

46、铅铅氧氧化化渣渣的的熔熔点点不不高高于于10001000，CaO/SiOCaO/SiO2 2比比为为0.5 0.5 0.60.6。而而对对于于铅铅鼓鼓风风炉炉还还原原工工艺艺较较高高的的 CaO/SiOCaO/SiO2 2 （0.70.70.80.8）有有利利于于降降低低鼓鼓风风炉炉渣含铅。因此，铅氧化渣中渣含铅。因此，铅氧化渣中CaO/SiOCaO/SiO2 2比控制在比控制在0.60.60.70.7之间为宜。之间为宜。和烧结块相比，铅氧化渣孔隙率较低，同时，由于是熟料，其熔化速度和烧结块相比，铅氧化渣孔隙率较低，同时，由于是熟料，其熔化速度较烧结块要快，熔渣在鼓风炉焦区的停留时间短，从而增

47、加了鼓风炉还较烧结块要快，熔渣在鼓风炉焦区的停留时间短，从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是，生产实践证明，采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺原工艺的难度。但是，生产实践证明，采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的，鼓风炉渣含上是可行的，鼓风炉渣含PbPb可控制在可控制在4%4%以内。通过炉型的改进、渣型的以内。通过炉型的改进、渣型的调整、适应控制单位时间物料处理量等措施，渣含调整、适应控制单位时间物料处理量等措施，渣含PbPb可望进一步降低。可望进一步降低。另外，尽管现有指标较烧结另外，尽管现有指标较烧结-鼓风炉工艺渣含鼓风炉工艺渣含PbPb量量1.5%1.5%2%2%的指标稍高，的指标稍高，但由

48、于新工艺鼓风炉渣量仅为传统工艺鼓风炉渣量的但由于新工艺鼓风炉渣量仅为传统工艺鼓风炉渣量的50%50%60%60%，因而，因而，鼓风炉熔炼铅的损失基本不增加。在技改过程中，利用原有的鼓风炉作鼓风炉熔炼铅的损失基本不增加。在技改过程中，利用原有的鼓风炉作适当改进即可，这样，可以节省基建投资。适当改进即可，这样，可以节省基建投资。该该工工艺艺的的一一个个重重要要组组成成部部分分是是氧氧气气站站，目目前前，国国内内工工业业纯纯氧氧的的制制备备技技术术有有两两种种，一一种种为为传传统统的的深深冷冷法法，一一种种为为变变压压吸吸附附法法。前前者者生生产产能能力力大大，氧氧气气纯纯度度高高，但但成成本本高高

49、，氧氧气气单单位位电电耗耗一一般般为为0.60.60.7kWh/Nm0.7kWh/Nm3 3；后后者者投投资资省省，成成本本低低，氧氧气气单单位位电电耗耗低低于于0.45kWh/Nm0.45kWh/Nm3 3。国国产产1500m1500m3 3/h/h的的吸吸附附制制氧氧设设备备已已研研制制成成功功，其其氧氧气气纯纯度度达达93%93%以以上上。对对于于1 110104 4t/at/a规规模模的的炼炼铅铅厂厂，氧氧气气需需要要量量一一般般为为700700800m800m3 3/h/h。采采用用变变压吸附法制氧完全能满足中型炼铅厂技改需要。压吸附法制氧完全能满足中型炼铅厂技改需要。水口山法氧气底

50、吹熔炼取代传统烧结工艺后，不仅解决了水口山法氧气底吹熔炼取代传统烧结工艺后，不仅解决了SOSO2 2烟气烟气及铅烟尘的污染问题，还取得了如下效益：及铅烟尘的污染问题，还取得了如下效益：（1)1)由于熔炼炉出炉烟气由于熔炼炉出炉烟气SOSO2 2浓度在浓度在12%12%以上，对制酸非常有利，以上，对制酸非常有利，硫的总回收率可达硫的总回收率可达95%95%。（2 2）熔炼炉出炉烟气温度高达）熔炼炉出炉烟气温度高达1000110010001100，可利用余热锅炉或汽，可利用余热锅炉或汽化冷却器回收余热。化冷却器回收余热。（3 3）采用氧气底吹熔炼，原料中）采用氧气底吹熔炼，原料中PbPb、S S含