[发明专利]硫化铅精矿连续冶炼的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶金工艺技术，具体涉及硫化铅精矿的火法冶炼及实现工艺采用的专门设备。

背景技术

铅冶炼方法可概括为传统炼铅法和直接炼铅法两大类。传统炼铅法即烧结机——鼓风炉熔炼法；直接炼铅法即取消硫化铅精矿烧结过程，生精矿直接入炉熔炼的方法。多年来传统法是铅的主要生产方法，但随着人类对环保、节能认识和要求的不断提高，传统炼铅法的缺点日显突出，世界上很多铅冶炼厂逐步采用直接炼铅法替代传统炼铅法。直接炼铅法可归纳为一段炉法和两段炉法两种。一段炉法，如吉夫赛特法、澳斯麦特法、QSL法、卡尔多法、瓦纽柯夫法等，是在一台炉中完成粗铅冶炼的氧化熔炼和还原熔炼两个过程。两段炉法，如艾萨法、水口山法等，是在两台炉中完成粗铅生产氧化熔炼和还原熔炼两个过程。

目前，中国大多数铅冶炼生产企业仍然采用传统的烧结机——鼓风炉熔炼法生产粗铅，其中部分企业正着手采用先进技术进行改造；有少量生产企业采用了艾萨法、水口山法和QSL法生产粗铅。

传统炼铅法存在人们较难继续接受的缺点：烧结机、鼓风炉产生的烟气量大，而烟气SO₂浓度又较低，难以经济地治理，以致对环境会造成严重污染；烧结过程中大量氧化反应热未得到充分利用，而烧结块冷却后在鼓风炉熔炼又要大量消耗昂贵的冶金焦，能耗高；工艺流程长、设备多；物料周转多；烧结块返回破碎、混合料烧结、鼓风炉熔炼这些作业会产生含铅粉尘、含铅蒸汽和SO₂的烟气，造成低空污染严重，操作环境差，劳动和工业卫生条件差，对职工身体健康有较大危害。目前，我国已经禁止使用烧结机作为新建工厂硫化铅精矿的处理设备，对原有传统炼铅法也要求必须限期进行技术改造。

水口山(SKS)法、艾萨法炼铅属于典型的两段炼铅法，其粗铅冶炼工艺采用艾萨炉(或SKS炉)——鼓风炉——烟化炉联合工艺完成。两段炼铅法作为硫化铅精矿的氧化熔炼炉，在熔炼段，能产生入炉总铅量的30～70％的粗铅，烟气量较小，SO₂浓度高，烟气易于治理，90％以上的硫得到回收利用，对环境污染及劳动工业卫生条件比传统法有较大改善。但是，熔炼炉产生的炉渣(富铅渣)定期放出，需冷却、破碎到一定粒度后，再在鼓风炉还原熔炼，配加昂贵的冶金焦，存在反应热利用不充分，能耗仍然较高的问题；由于鼓风炉熔炼段产生的烟气含SO₂较低，还原段的烟气SO₂无法用于生产硫酸，必须进行治理后才能排放；鼓风炉产出的炉渣送到烟化炉烟化，进一步回收锌等有价金属。烟化炉烟气也含有低浓度SO₂，必须进行治理后才能排放。

澳斯麦特法、卡尔多炉法、QSL法、瓦纽柯夫法炼铅属在同一冶金炉内完成氧化熔炼和还原熔炼两个过程。但是这些冶金炉产出的炉渣需要送到烟化炉烟化，进一步回收锌等有价金属，炉渣需要冷却后再用另外的炉子加热熔化并烟化才能产出含锌烟尘，炉渣潜能得不到充分利用，且氧化段和还原段烟气SO₂浓度波动很大，制酸系统难以稳定运行。烟化炉烟气含有低浓度且不稳定的SO₂，必须进行治理后才能排放。也就是说，整个冶金过程至少需要在两座冶金炉内完成。而且，低浓度SO₂往往都得不到充分利用，还必须花费较多资金进行治理后尾气才能排放。

吉夫赛特法基本实现了硫化铅精矿在同一炉内完成三个冶炼过程，但是这一方法物料制备复杂，需要磨细和干燥；还原需要昂贵的冶金焦；需要用功率很高的电炉作为还原和烟化的供热，能耗高；设备复杂，投资高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硫化铅精矿连续冶炼的方法及相应的专用设备，其工艺路线短，炉渣热量得到充分利用，节能效果明显，冶金炉设备投资少，作业成本低，SO₂浓度波动小，还原剂价廉且资源广。

解决本发明的技术问题所采用的专用设备的方案是：在炉体熔池的液态炉渣层中以上空间设有隔墙，将其分隔为互不连通的氧化区、还原区和烟化区三个区域，每个区域顶有各自的烟气出口并分别装有喷枪，冶炼物料入口设在氧化区顶部，在炉体底部的粗铅层处设置有虹吸放出口，炉渣放出口设置在烟化区液态炉渣层处。在炉体的底部烟化区处设有斜坡，将粗铅层集中在氧化区和还原区范围，虹吸放出口设在粗铅层底部，炉渣放出口设在液态炉渣层上部，隔墙下缘设置在液态炉渣层的下部。