铅冶金的用氧分析

（甘肃有色冶金职业技术学院金昌，甘肃 金昌 737100）

1 铅冶金过程中氧气的功能

1.1 使冶金流程更短

火法冶金工艺在铅冶金行业有着广泛的运用，主要包括烧结工艺、还原熔炼工艺两大环节，所需时间相对较长。而随着科学技术的不断进步，在发挥氧气作用的情况下所形成的顶吹炼铅、氧气底吹炼铅和闪速炼铅等多种炼铅工艺更具优势，不仅直接有效，还大大节约了时间。在熔炼过程中运用氧气，能够强化效果，直接还原反应含硫物料的热态氧化渣、自热氧化，在2+2的两转两吸工艺流程下，SO2（浓度较大）烟气能够生成硫酸[1]。烧结操作在氧气的介入可以省略，整个流程更加简化，周转有价金属的时间缩短，相关损失也降到很小。

1.2 节能环保

借助火法工艺进行铅冶金时，在富氧、工业纯氧的作用下能够降低鼓风量、烟气量，也就降低了烟气所产生的热损，相当于大约节约了火法冶金工艺35%的热量。铅精矿内所含硫化物所发生的热反应是关键热来源，进行热平衡运算，得知发挥高浓度富氧、工业纯氧作用时，若总硫≥14%，其中涵盖单质硫、硫化物，直接熔炼硫化铅精矿就能够平衡热的支出及收入，使熔炼达到自热的效果[2]。

铅冶金工艺在运用氧气的情况下，可以有效降低烟气排放量，但是SO2的浓度明显增大，这就需要借助两转两吸制酸工艺来改善，实现环保的目的，同时也可以高效回收硫。在降低烟气量的同时，也有效控制了制酸尾气量，尾气中所含的SO2明显降低。在运用氧气后，大大优化了传统铅冶金的不足，铅火法冶金工艺下生成氮氧化物得到了控制，脱硝任务量也大大减少，还消除了SO2污染严重及脱硫烟气制酸难度大等弊端。

1.3 增强冶金强度

在氧气的作用下，铅冶金工艺下的熔炼热明显增强，炉床能力大大改善，所以能够在几秒钟气相内结束闪速炼铅反应塔下造渣反应、氧化熔炼反应，床能力约为65t/(d·m2)左右。而在富氧侧吹炼铅工艺下，借助具有搅拌功能的富氧气流，传质传热效率、速率有效改善，反映效果也更好，床能力提升至75t/(d·m2)左右[3]。同以往烧结脱硫设备相比，富氧熔池熔炼、闪速熔炼炉过程中的炉床能力更强，而且配置也相对合理。

1.4 改善原料适应性，提高综合回收效果

铅冶金工艺在氧气的作用下，能够对多种含铅杂料进行运用，包括铅渣、铅泥之类，对品味及硫含量的要求大大降低，使原料适应能力得到有效改善。

火法冶金工艺在运用氧气之后，能够高效的控制渣型，表明原料成分相差较大也不会影响整个生产工艺，对熔剂的需求量也明显降低。

2 铅冶金工艺的用氧分析

在传统铅冶炼方式下，大大污染了生态环境，而借助氧气底吹熔炼技术进行铅冶金生产后，研制出全新的工业化设备，也形成了鼓风炉还原炼铅工艺，有效解决了环境污染问题，不仅大大促进了国内有色金属行业的发展。

同时还推动了社会经济的发展。在新工艺生产过程中，能够对熔炼炉进行可旋转式氧气底吹，借助多元套管结构氧枪的功能，再加上速冷铸渣机、高料柱鼓风炉、防腐余热锅炉、氧枪口保护砖等多种先进的设备及技术，使生产装置更具产业化的特征，效率大大提升。当下所研制出的工业化装置、氧化底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅工艺技术，对冶金行业有着重大的意义，极大的提高了技术水平，缩短了同先进国家之间的差距。

该工艺技术主要借助氧气的作用，进行底吹炉氧化反应，弥补了原有工艺的缺陷，消除了原烧结存在的传统问题，环境污染状况也到了有效缓解。在底吹生产方式下，运用鼓风炉来还原高铅渣，提升了热能利用率，也能够有效回收金属，减少了出现挥发铅物（沸点较低）的现象，烟尘率大大降低，返尘量也得到明显控制[4]。

经过实际两厂投产效果得知，氧化底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅工艺技术降低了投资成本，且380kg标煤/t～400kg标煤/t粗铅左右的综合能耗明显优于传统工艺，再加上能够回收约98%的银和铅金属，还可以捕集99%以上的硫，使排放物符合国家标准，整个生产所需费用仅占85%的原有工艺耗费。

鼓风炉还原工艺、熔池熔炼技术二者在有机整合之后所形成的氧化底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅工艺在环境保护、经济效益方面具有明显的优势，在铅冶炼方面发挥着重要作用，并逐步向铜冶炼行业延伸。

基于多样化的铅冶金工艺下，对氧气的运用也会存在差异，需要结合工艺技术的操作条件来合理的控制和调整氧气压力、使用量及浓度大小。

高浓度富氧主要应用于氧气底吹和富氧侧吹工艺，其中后者能够大范围的调控氧气浓度。对于富氧顶吹来说，因为熔池较高，熔体下的气流面对着较大的阻力，这就要求提高富氧空气的搅动能量，应降低氧浓度，并增强氧气鼓吹量。而气相下的闪速熔炼的氧化反应，碳热、电热两大静止反应为还原反应，无需借助气体进行搅动，因此要求工业纯氧的氧气浓度≥95%[5]。

以10万t/a铅冶金规模为例，当进行富氧侧吹炼铅铅冶金工艺时，压力/MPa为0.1～0.2时，富氧用量/m3·h-1在13600左右，富氧浓度达到40%～80%，富氧侧吹氧化熔炼+富氧侧吹还原熔炼。

3 总结

在我国铅冶金行业不断的发展过程中，氧气所发挥的作用越来越重要，已经取代了原有的铅冶金技术。氧气冶金工艺具有多方面的优点，充分挖掘和发挥其作用能够有效推动铅冶金行业的发展和进步。