一种处理酸泥的冶炼新工艺

杨卫严，陈耿涛，周亮亮

(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

一种处理酸泥的冶炼新工艺

杨卫严，陈耿涛，周亮亮

(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

一种处理酸泥的冶炼新工艺是用富氧侧吹熔炼炉和富氧侧吹还原炉代替传统技术中使用的烧结机和密闭鼓风炉，同时在熔炼过程中加入硫铁矿使物料在炉内完全达到自热，熔炼炉产生的烟气能够满足制酸要求。该工艺改善了传统技术中存在的高焦率、烟气含硫低、大量返尘及高能耗等问题，具有可行性及潜在市场。

酸泥；富氧侧吹炉；熔炼；降低能耗

目前，国内处理酸泥冶炼的火法工艺仍然停留在烧结机—制团—鼓风炉传统工艺上[1]。此工艺的缺点是：1）流程长而繁琐，能耗高（超过450 kgce/t铅）；2）鼓风炉产出的烟气量大，烟气中SO2浓度低且不易处理，设备庞大，运行费用高，烟气余热难以得到充分利用；3）炉况的控制主要依赖操作工的操作经验和技能；4）烧结过程大量返料循环破碎作业带来的铅尘使低空弥散污染难以根治；5）对技术条件要求比较高，生产过程中需要热焦、热风；6）鼓风炉炉内和冷凝器内会产生炉结、劳动强度大；7）处理量小且占地面积大；8）自动化程度低，不利于工厂的清洁生产和环境保护，耗费大量人力物力。

烧结—鼓风炉熔炼技术在炼铅工艺上是我国产业结构调整指导目录（2011年）淘汰类项目。酸泥的冶炼主要是回收铅，虽然烧结机—制团—鼓风炉工艺目前在酸泥冶炼技术中还未在此列；但其炉料烧结环节带来的低空污染、烟气含硫低、大量返尘、高能耗等问题，终将被高效、低污染的新技术取代。

1 处理酸泥的冶炼新工艺介绍

1.1 新工艺流程

新技术建立在富氧侧吹熔池熔炼技术的基础上。随着富氧侧吹熔池技术在炼铅及处理含铅物料上的广泛应用以及实践经验的不断积累，用富氧侧吹炉对酸泥物料进行氧化脱硫，富氧侧吹还原炉对氧化渣进行还原在工业上已可行。

鉴于酸泥的含水率较高无法满足直接入炉要求[2-3]，一般处理方法是需要干燥后再入炉，本新工艺涉及的酸泥不需干燥，酸泥在精矿库内与返尘及硫铁矿一起湿式配料，酸泥、硫铁矿及返尘的配比约为：5：4：1，混合物料含水≤10%，即可满足富氧侧吹炉入炉要求。混合物料需要根据含铁、硅、钙元素的多少，配入相当的氧化钙和石英石作为熔剂，混合物料的配料渣型约为：Fe:SiO2=1.4:1,CaO:SiO2=0.5:1。混合物料经胶带运输至富氧侧吹熔炼炉，在鼓入富氧空气的状态下进行熔池熔炼充分脱硫，由于酸泥内硫元素主要呈硫酸根形态，硫酸根的分解属于吸热反应，需要大量的热量，而金属硫化物的氧化脱硫是放热反应。这正是湿式配料过程加入硫铁矿的原因所在。主要反应方程式如下：

硫铁矿的加入不但使酸泥前期不需要干燥，而且在熔炼过程中提供热量，炉内在鼓入富氧空气的条件下通过化学反应完全达到自热，满足炉内热平衡，熔炼炉的烟气含SO2浓度满足制酸要求，且熔炼炉内主要金属全部进入渣相。高温烟气通过氧气侧吹熔炼炉上的竖直烟道进入余热锅炉回收余热，降温烟气送至收尘系统，收尘后的烟气送入制酸系统（烟气中SO2浓度可达15%以上）。脱硫后的氧化金属熔体通过溜槽进入富氧侧吹还原炉，富氧侧吹还原炉在鼓入富氧的同时加入还原煤，在高温和强还原气氛下熔炼。在富氧侧吹炉还原炉内，加入石英石和其它熔剂造渣，入炉物料渣型约为：Fe:SiO2=1.3:1, CaO:SiO2=0.6:1。有价金属主要是铅铋则还原成铅铋合金，贵金属在铅铋合金内富集。还原渣则进入烟化炉进行烟化处理。新工艺流程见图1。

1.2 新工艺的设备改进

1）湿式配料代替干燥机。湿式配料代替干燥机的优点如下：（1）取消蒸汽干燥机或者电干燥机，降低能耗；（2）取消了制团机；（3）减少投资，节约用地。

2）富氧侧吹熔炼炉代替烧结机。用富氧侧吹熔炼炉取代烧结机的优点如下：（1）在酸泥中配入适当比例的硫铁矿，使熔炼过程中的反应热得到充分利用，熔炼渣以热态直接流入其后的侧吹还原炉，潜热得到充分利用，降低能耗；（2）酸泥配入硫铁矿后，烟气SO2浓度高，利于制酸；（3）床能率大，相对烧结机占地面积小很多，且与其后的侧吹还原炉用溜槽连接，配置紧凑；（4）环保效果好，余热有效利用；（5）自动化程度高，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。

图1 处理酸泥的冶炼新工艺流程示意

3）富氧侧吹还原炉代替鼓风炉。富氧侧吹炉为熔池熔炼，包括炉缸区、熔池区、再次燃烧区。熔池区侧壁设熔渣入口；所述炉缸区底部设底铅安全出口，中部设出渣口，上部设有虹吸井；再次燃烧区设置了向下的富氧鼓风的再燃烧风嘴，再次燃烧区上部设烟道出口[4]。

熔池区在还原过程中是用来实现冶金过程的区域，即在向炉体鼓入富氧空气的情况下，进行燃料燃烧对熔炼渣加热和对氧化渣等进行还原，产出还原渣和铅铋合金。再次燃烧区设置二次风口，目的是燃烧烟气中的CO，并将燃烧产生的热部分返回熔池。富氧侧吹熔池熔炼不仅利用富氧空气对炉内的熔体进行搅拌混合，而且加入炉内的是高温熔融体，与还原煤的混合时间相对较短，其煤率（控制在10%左右）远低于鼓风炉的焦率。

用富氧侧吹炉取代鼓风炉的优点如下：1）高铅渣还原只采用单一的煤作为燃料和还原剂，起到加热和还原的作用。与鼓风炉使用焦炭相比煤比焦炭价格低廉；2）侧吹还原炉床能率大，冶炼周期上可以与前面的富氧侧吹熔炼炉相匹配；3）取消了电热前床，节省大量的电能及石墨电极，使能耗降低；4）侧吹还原炉熔池熔炼还原彻底，渣含铅控制不大于2%；5）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。

2 新工艺与传统工艺比较

新工艺与传统工艺比较见表1。

表1 新工艺与传统工艺技术经济指标比较

3 结语

鼓风炉在处理酸泥及含铅锌物料上是一项了不起的技术成就，但随着社会和科学的进步，鼓风炉处理酸泥已不能满足社会对它的要求。处理酸泥的新工艺具有可行性和潜在市场，且在国内已有工业生产实践，符合我国的产业政策，也顺应我国在酸泥处理、铅锌及铅锌渣冶炼方面的技术发展趋势，具有广泛的应用前景。

[1]王玮,杨卫严.一种用于酸泥处理的冶炼装置：中国，2013 203 00489.5[P].2013-11-20．

[2]邢应祥.酸泥湿法处理初探[J].铜业工程，2001（3）：70–71.

[3]陆占清,朱丽苹，张良勤，等.含砷酸泥固化方法研究[J].设计与研究，2012（6）：25-28.

[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）：1－5.

One New Smelting Process for Treatment of Acid Mud

YANG Weiyan,CHEN Gengtao,ZHOU Liangliang
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Sintering machine and imperial smelting furnace used in conventional technology were replaced by oxygen-enriched side blown smelting furnace and oxygen-enriched side blown reduction furnace in new smelting process for treatment of acid mud.By adding pyrite during smelting,the materials can maintain auto-thermal situation in furnace,and the flue gas produced in smelting furnace can meet the requirement of acid-making.The technology solves the problems existed in the conventional technologies,such as high coke rate,low sulfur content in flue gas,large amounts of dust return and high energy consumption,and has feasibility and potential market.

acid mud;oxygen-enriched side blown furnace;smelting;energy consumption reduction

TF 09；TF812

B

1004-4345(2015)06-0020-03

2015-01－27

江西省科技计划项目（20124ACB01600）。

杨卫严（1984―），男，工程师，主要从事有色冶金工程设计工作。