铅氧气底吹熔炼工艺的开发及应用研究

廖爱民

（沈阳有色冶金设计研究院 辽宁沈阳 110000）

铅氧气底吹熔炼工艺的开发及应用研究

廖爱民

（沈阳有色冶金设计研究院 辽宁沈阳 110000）

随着国家对环保事业的重视，高效节能项目推广与研究已经成为现代社会一种十分重要的工作。尽管我国已经开发出了氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅工艺，但在实际应用中却发现，它的节能效果却不是很好，因此，相关工作人员从未停止过对铅氧气底吹熔炼工艺的研究。所以，本文将对氧气底吹容量新工艺基本情况入手，结合其特点，重点研究铅氧气底吹熔炼新工艺的开发与应用。

铅氧气底吹；熔炼工艺；开发；应用

前言

为做好铅的冶炼工作，国内外专业人士从未停止过铅冶炼工艺的研究，但在利用这些工艺的过程中却发现，它们的所需投入较大，使用过程也较为复杂，尤其是在消化与吸收上存在较多困难，后来，我国自主研制了氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺，并在全国范围内得以应用，尽管解决了炼铅问题，但节能效果却很差，所以，这就需要开发出新型工艺。

1 氧气底吹熔炼工艺概述

以前的氧气底吹熔炼工艺效果存在较多问题，难以与现代发展要求相符，所以，开发新型铅熔炼工艺就成为了必然。河南新乡中联公司与时俱进，联系我国当前状况，开发出来了氧气侧吹金属熔融还原炉，它的应用使直接联铅成为了可能，不仅工作效果较好，操作也十分简单，并获得广泛好评[1]。

氧气侧吹金属熔融还原炉不仅可以使液态直接还原，还实现了以煤代焦，降低了煤率，还让氧化炉、侧吹炉以及烟化炉等三个炉连接在一起，有利于高温炉渣直接进入到另一个炉内，在更好的利用了热能的同时，减少了能耗，在实际利用中也发现，该技术的节能环保性也很好，不需要投入过多人力，真正实现了低碳炼铅的目标，最重要的是该技术中所使用的设备均是我国自主研发的[2]。氧气侧吹还原炉属于熔融热渣连续冶炼的中心设备，它的应用支撑着整个设备的运用。熔融热渣连续冶炼结构如图1所示。

图1 熔融热渣连续冶炼结构图

其中数字1～17分别代表底吹炉、侧吹还原炉、烟化炉、溜槽或渣包、炉缸、炉基、支撑架、支撑调节杆、排烟口、备用下料口、炉料下料口、液态高铅渣下料口、次风口、二次风口、三次风口高炉底、低炉底[3]。

2 铅氧气底吹熔炼工艺的特点

铅氧气底吹熔炼工艺的特点具体来讲主要有以下几点：①环保性能好。在氧气侧吹金属熔融还原炉的设计中，以富氧熔炼为主，所排放的烟气相对于以前要少很多，在节省了很多资金投入的同时，还降低了不良气体向大气的排放率，很多带有污染性的气体大部分都可以得到转化，而二氧化硫等，尾气的排放量也可以达到国家规定标准，可见，该技术的应用有利于环境保护，更有利于建设社会主义节约型社会。②现场工作环境好。由于该工艺整体结构较为紧密，不需要大量排放源，再加上应用了很多先进技术，净化了工作环境，尤其是粉尘污染得到了妥善解决，冶炼过程更显绿色化。国家环境保护部门在做过实验以后得知，利用该技术完成铅的冶炼，工作环境中每立方米铅尘的含量不足0.04mg，远远低于国家要求标准。③该技术的利用所需能耗较少。氧气侧吹金属熔融还原炉的应用，在很好的完成铅熔炼的过程中，还能及时回收高温烟气余热，所产生的渣量也很少，有利于节省对焦炭的使用。④原材料的适应能力较强。由于氧气侧吹金属熔融还原炉可以让液态直接还原，可见它对原材料的适应能力较强，同时还可以实现再生铅的生产，更有利于集约化的实现，更可以减少对环境的污染。⑤氧气侧吹金属熔融还原炉在铅冶炼中的应用，所需成本较少，生产效率却很高，能够满足现代生产需要，相对于后来的氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺要好很多，具有多种优势，更有效弥补了氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺的不足。

3 铅氧气底吹熔炼工艺的开发与应用

氧气侧吹金属熔融还原炉的开发为河南万洋，一经问世就投入使用，在使用中发现，该技术不仅生茶较为稳定，还能为企业带来可观的经济效益，其工作流程如图2所示。

图2 氧气侧吹金属熔融还原炉工作流程示意图

氧气侧吹金属熔融还原炉共分为四个区域，主要由炉缸区、熔池区、鼓泡区以及再燃烧区四部分构成，由于区域的不同也就具有不同的作用：

（1）对于炉缸区来说，它的作用是促进熔渣和铅的分离，然后分别将其排除炉内，在设计炉缸区的过程中，其外形是属于矩形钢质焊接容器，同时还对炉低进行了高低设计，通过这样的设计是为了缩减炉内空间，确保炉深，在炉内空间缩小以后，底铅量也会随之减少，这对加快底铅更新等具有重要作用，更可以避免渣铅层的形成。而保证炉深则有助于炉渣流动看，控制好含铅量与厚度，不至于发生溜渣等情况，这样的设计十分有利于侧吹还原熔炼。

（2）熔池区。它是铅冶炼中重要组成部分，主要是利用炉渣熔体鼓风完成有氧空气的运输，再燃烧燃料实现对熔体的加热，同时也可以做好氧化铅的冶炼，如果生成炉渣等，也可以将其分离，并将形成的各种物质排出炉内，这样不仅可以大大减少炉料颗粒，还能够让熔体液滴及时流出机械内部。在氧气侧吹金属熔融还原炉的底部，通常被认定为第一层水套，其形状为长方形，材质为铜，在其内部还设有环形铜管，将水套固定在角钢所制成的支架上，有利于支架相互间的联系，进而构成炉墙。由于水套所处位置不同，也就有不同的尺寸和形状。对于铜水套来说，其表面上设有很多槽沟，这样的设计主要是为了强化水套的挂渣能力，不仅可以保护水套不受影响，还能有效防止热量流失。一般来讲，冷却水很容易将水套上热量带走，在热量流失以后，水套表面就会出现冷凝渣壳，厚度多在2～4cm之间，这样也可以保护水套不受化学物质的腐蚀，更可以防止水套被冲刷。

（3）鼓泡区。它主要分布在熔池区静渣面到二次风口的底端，在有氧空气的影响下，气体就会让熔渣快速翻动，甚至发生喷溅的情况，这也是完成铅还原的必经流程。在此过程中，势必对产生二次燃烧高温气体加热，也可以通过这种方式完成热能再次利用。

（4）再燃烧区。主要是在炉侧墙的水套上安装一些风嘴，以此为炉内提供空气和必要的鼓风，这样做的意图在于充分燃烧炉内残留的一氧化碳，同时将燃烧中产生的热量送回到熔池中。

通过对比氧气侧吹金属熔融还原炉与鼓风炉还原工艺可以发现，前者可以将液态高铅渣直接灌入到炉中，铅渣的利用也更加高效，同时还可以大大缩减烟化提昕所需时间，在减少了煤炭消耗的过程中，还有利于生产效率的提升。再加上新工艺中不再设有电热前床，所需电能消耗也因此减少，在应用该技术的过程中还发现，煤炭与焦炭的价格要地很多，企业的投入成本也会因此降低，这对企业获得更多经济效益无疑是十分有利的。此外，在新工艺中也不再应用铸渣机，在改善了生产环境的同时，也节省下了不少资金，还避免了水汽等物质的产生，对净化工作环境较为有利。

4 结束语

通过以上研究得知，原有的铅冶炼工艺已经无法满足现代生产需求，还会污染环境，所需投入也较大，为解决好这一问题，就需要相关工作人员开发出新型铅冶炼工艺与技术，氧气侧吹金属熔融还原炉就是该工艺的典型代表，不仅可以为企业节省大量资金，还能减少对大气的污染，同时还能够及时回收与利用再燃烧所产生的热量，实现能源的充分利用，更可以净化工作环境，减少粉尘等对人体的威胁，再加上所需投入较少，操作简单，也不需要投入过多人力，这也是其被广泛应用的主要原因之一。

[1]廖立乐，郭学益，王亲猛，田庆华，张永柱.基于METSIM氧气底吹炼铜工艺性能分析[J].有色金属科学与工程，2014，05：49～55.

[2]姚建明，李东波.氧气底吹工艺处理复杂铅物料的生产实践[J].中国有色冶金，2015，02：30～33.

[3]许欣.氧气底吹连续炼铜技术的研发与应用[J].世界有色金属，2015，04：25～27.

TF812

A

1004-7344（2016）25-0256-02

2016-8-21

廖爱民（1983-），男，江西樟树人，工程师（2012年9月发证），2003～2007年就读于江西理工大学（原南方冶金学院）冶金工程专业，2007年8月～至今，在沈阳有色冶金设计研究院从事冶金设计工作。冶金室副主任。工作至今，参与设计的项目达40余项，其中获得省部级咨询设计三等奖1项，省部级咨询设计二等奖2项，省部级优秀工程设计一等奖1项，省部级优秀工程设计二等奖1项，省部级优秀工程设计三等奖1项。身份证号：362203198308027315。