三连炉工艺技术的研发及产业化应用

李小兵， 张 立， 李伟伟

(济源市万洋冶炼(集团)有限公司, 河南 济源 454691)

三连炉工艺技术的研发及产业化应用

李小兵， 张 立， 李伟伟

(济源市万洋冶炼(集团)有限公司, 河南 济源 454691)

介绍了济源市万洋冶炼(集团)有限公司三连炉直接炼铅工艺的研发及产业化应用，分析了该炼铅法的特点及优势。实践表明，三连炉工艺生产效率高，节能效果好，是目前国内铅冶炼最佳组合方式，具有广阔的推广前景。

三连炉； 高铅渣； 侧吹还原炉

底吹炉加鼓风炉工艺已在国内铅冶炼行业普及应用，虽然相对于过去烧结加鼓风炉工艺，其节能降耗优势明显，但是此工艺只改变了氧化方式，铅的还原熔炼仍采用落后的鼓风炉，存在着很大的缺陷。近年来我国的直接炼铅技术不断出现，呈现出各自的特点和优势。济源市万洋冶炼(集团)有限公司响应国家节能减排和清洁生产政策，2009年开发了熔炼效率高、环保效果好的三连炉直接炼铅工艺，淘汰了能耗高环保差的鼓风炉，为我国铅冶炼行业发展提供了可借鉴的经验。

1 新旧两种炼铅工艺对比

万洋公司有两套铅冶炼生产系统，旧的工艺流程为底吹炉—鼓风炉—电热前床—渣包—烟化炉，新的工艺流程为底吹炉—侧吹炉—烟化炉。两种工艺流程见图1、图2。

图1 底吹炉—鼓风炉—电热前床—渣包—烟化炉工艺流程

图2 三连炉工艺流程

对比图1、图2可以看出，在三连炉流程中，原流程中底吹炉和烟化炉之间的铸渣机、上料皮带、鼓风炉、电热前床、渣包、吊运系统全部取消，只用一台侧吹还原炉替代。三个炉子紧密布置，流程短，过程连续化，全部热渣直流。

三连炉流程，设备布置紧密，减少了设备占地，避免了无组织排放，环保状况得到改善；取消了渣包吊运，提高了生产安全系数；简化了作业流程，操作简单，生产效率大幅度提高，真正实现了铅冶炼的绿色生产[1]。

2 三连炉的作业制度

三连炉采用间断作业，每台炉子作业周期100～120 min，每天炉子可完成12～14个循环周期。

来自原料车间的铅精矿、辅料经过皮带配料输送到底吹炉，在炉内经过反应实现渣铅分离，加料过程60～70 min，之后进行放渣操作，高铅渣直接经溜槽流入侧吹还原炉，放渣时间40～50 min。底吹炉作业周期时间100～120 min。

底吹炉放渣期即为侧吹炉进渣期，也称为提温期，然后进入还原期，时间为40 min，渣含铅降至2%以下，这部分含锌炉渣进入烟化炉，放渣时间20～30 min。侧吹炉一个作业周期100～120 min。

侧吹炉放渣期即为烟化炉进渣期，然后进入烟化炉吹炼期，时间为60 min，吹炼结束，渣含锌降至2%以下，这部分熔渣排放水淬，放渣过程20～30 min。烟化炉一个作业周期100～120 min。

底吹炉、侧吹炉、烟化炉每个炉子的作业周期都为100～120 min，三连炉一个生产周期240～280 min。侧吹还原炉还原30 min即可使渣含铅降至2%以下，有充足的时间调配底吹炉和烟化炉的生产。每个炉子都有备用系统，如果侧吹还原炉发生事故，高铅渣可流至铸渣机或事故池；如果烟化炉出现故障，还原炉渣可流至事故池或冲渣池。

3 底吹氧化+侧吹还原的特点

3.1 底吹氧化熔炼

氧气底吹炼铅法开发始于1983年，其采用高氧浓富氧空气，无需燃料，可实现自热熔炼，充分利用了硫化铅精矿在底吹炉中的氧化热。该工艺用底吹炉取代传统炼铅工艺的烧结机，取消了烧结和返粉破碎工序，避免了铅扬尘污染；由于底吹炉烟气SO2浓度高，利于制酸，硫的回收率高；底吹炉产出部分粗铅捕银，银的回收率较高；原料适用性强，不需要对原料进行干燥处理。底吹炉熔炼氧枪插在底铅里，部分铅被氧化为氧化铅，其与加入的硫化铅进行交互反应，强化了氧化反应过程，更重要的是避免了泡沫渣的形成，从而使生产更稳定安全。

氧气底吹炼铅法解决了传统烧结机工艺的高污染和高能耗问题，与Kaldo法、QSL法、Kivcet法、顶吹法(Ausmelt、ISA)相比，该技术在国内的应用更为广泛。自2002年第一家应用氧气底吹炉炼铅法的工厂建成投产以来，采用该技术的工厂已达到30余家，设计产能超过250万t/a[2]。

3.2 侧吹还原熔炼

氧气侧吹熔池熔炼炼铅技术源于前苏联开发的瓦纽科夫熔池熔炼炉(属侧吹炉)，2001年河南新乡中联总公司率先将该技术引入国内并建造了1.5 m2试验炉。通过多次优化摸索、试验改进，形成了具有自主知识产权的氧气侧吹炉，并于2003年7月获得国家专利。

氧化段底吹炉产出的高铅渣通过溜槽流入侧吹炉，从侧吹炉的上部加入煤和石灰石，一次风口从两侧鼓入富氧空气进行强烈搅拌，气—液—固之间的物理化学反应达到或接近热力学平衡状态，还原熔炼过程得到强化。一次风形成的搅拌促使生成的铅滴相互碰撞聚合下沉到炉子下部，与炉渣分离。

该技术突破了传统的粉煤、各种气体燃料作还原剂模式，简化了还原剂的种类。经多次探索，液态渣还原仅用煤作为还原剂和发热剂取得成功。碎煤价格低廉，制备简单，容易定量控制，还原能力强，易于运输。故建厂不受燃气条件限制。

氧气侧吹还原炉床能率高，占地面积小，无需沉降区，年产10万t铅系统还原炉仅为8.4 m2。设备运行率高，采用铜水套和铜风嘴，整体炉寿命长，目前三连炉运行已达两年以上。风口模块化组合，便于更换，可灵活起用和关闭，能够方便处理异常问题[3-4]。

3.3 新型烟化炉

传统烟化炉为全水套，包括炉底。新型烟化炉炉底取消水套，改为耐火材料炉缸，其特点如下：

(1)炉子热损失少，降低了燃料的消耗，避免熔渣冲刷导致炉底水套漏水，寿命长(至少达一年)；安全可靠，检修次数少。

(2)烟化炉挥发熔炼初期不提温，控制较低的还原气氛，降低了燃料消耗；烟化后期提温，控制较强的还原气氛 使锌尽量挥发，提高了锌的回收率和锌尘质量。

3.4 底吹+侧吹+烟化三炉相连组合

万洋公司2009年拆除了烧结机、鼓风炉，与新乡中联公司共同开发三连炉工艺，其中氧化段为氧气底吹熔炼炉，还原段为氧气侧吹炉，用溜槽连接烟化炉。这种方式具有以下优点：

(1)氧气侧吹炉和烟化炉之间取消了电热前床，减少了人工及材料成本，降低了生产能耗。

(2)氧气侧吹还原炉搅拌功率强，还原30 min即可使渣含铅降至2%以下，与底吹炉、烟化炉时间匹配性好，三炉作业周期均为100～120 min。

(3)侧吹还原炉的高温炉渣直接流入烟化炉，烟化炉不需要再提温，充分利用熔渣的热能直接进行还原提锌，既节省了粉煤，又提高了生产效率，得到的氧化锌品质更好。

(4)三炉相连，热渣直流，占地很少，节省投资。生产操作简单，指标易于控制，工人劳动强度小，生产操作环境好。

万洋公司与中联公司开发的8.4 m2工业生产炉一次性试车成功，2011年3月10日开炉以来，生产稳定，技术经济指标均理想，还原炉渣含铅一直控制在2%以下。

4 三连炉的生产实践

万洋公司三连炉炼铅工艺系统紧凑，流程短，占地很少；DCS系统自动化程度高，工人劳动强度小；环保效果好，实现了铅冶炼生产的低碳模式。2011年3月开炉至今，已经运行25个月，生产连续平稳，设备运行率达到94.54%；工艺指标先进，渣含铅1.84%，渣耗煤88.3 kg/t，粗铅直接加工费成本只有580元/t，达到了目前炼铅行业的较好水平。

目前经济形势严峻，有色行业困难重重，万洋公司在这种背景下仍然取得了较好的经济效益。2012年，万洋公司完成产值70亿元，创造利税5.6亿元，生产电解铅21.2万t，硫酸22万t，氧化锌2.5万t，白银687 t，黄金1428 kg。

2012年三连炉工艺通过了中国有色协会的科技成果鉴定，鉴定结论为国际领先。该工艺在国内首创了以单一煤粒作为还原剂的新工艺，同时将氧化、还原、烟化相连，缩短了流程，减少了占地，实现了真正的绿色冶炼，先进的技术为经济效益的取得奠定了基础。目前，万洋三连炉已有四家六条生产线在运行，六家六条生产线在建设，正在进行洽谈的还包括俄罗斯企业在内的三家企业。而且水口山有色集团公司也已经决定使用三连炉技术对其现有的底吹炉加鼓风炉工艺进行改造。

5 结语

河南济源市万洋冶炼(集团)有限公司的三连炉工艺取得了很好的技术指标和经济指标，具有很好的推广前景，将对我国铅冶炼技术水平的提高，铅领域的节能降耗、低碳生产起到积极的推动作用。

[1]李小兵, 李元香, 蔺公敏, 等.万洋“三连炉”直接炼铅法的生产实践[J].中国有色冶金，2011,(6)：13-16,23.

[2]吴卫国, 李东波, 蒋继穆. 氧气底吹炼铅法的发展及应用[C].全国重有色金属冶炼资源综合回收利用与清洁生产技术经验交流会论文集，2011,11.

[3]蔺公敏，宾万达. 硫化铅精矿氧气侧吹炉熔池熔炼直接炼铅新技术[J].中国有色冶金，2005，(1)：15-17.

[4]张立, 蔺公敏, 宾万达, 等.氧气侧吹还原炉及高铅渣熔融还原过程研究[J].中国有色冶金，2012,(2)：12-14,19.

Developmentandcommercialapplicationof“tri-continuousfurnace”process

LI Xiao-bing, ZHANG Li, LI Wei-wei

The development and commercial application of direct lead smelting process with “tri-continuous furnace” in Wanyang smelting Group in Jiyuan were introduced. The characteristics and advantages of the lead smelting process were analyzed. The practice showed that the process has high production efficiency and good energy-saving effects, is the optimal combination ways of lead smelting at home at present, and has a bright prospect in application.

tri-continuous furnace; high lead slag; side-blown reducing furnace

李小兵(1972—)，男，河南济源人，济源市万洋冶炼集团有限公司副总经理，负责公司工程设计工作。

TF812

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