基夫赛特炼铅工艺实践

蒋建兴，李样人，郭海军

（江西铜业集团有限公司，江西 南昌330000）

2009年9月，江铜铅锌公司正式落户湖口县金砂湾工业园（现更名为：江西湖口高新技术产业园区，以下简称湖口园区），并由江铜集团和湖口县国有资产经营公司共同出资，组建江西铜业铅锌金属有限公司（以下简称：铅锌公司）。

铅锌公司项目一期工程规模为20万吨/年铅锌综合生产能力，其中，基夫赛特炼铅工艺年产10万吨电解铅，常规湿法炼锌工艺年产10万吨电解锌，配套铅锌综合回收项目，借助长江及鄱阳湖优势建设水运码头。

铅锌公司主要生产铅、锌锭，综合回收金、银、铟、镉、铜等稀贵金属和硫酸产品。其中，基夫赛特炼铅厂现有工人总数为230人，为国内同等级炼铅工艺职工最少的企业。

2013年，该项目获得了中国有色金属工业科学技术一等奖。

1 基夫赛特炉法直接炼铅工艺介绍

基夫赛特炉法直接炼铅工艺，不仅能全部搭配处理10万吨/年锌冶炼产生的锌浸出渣，还可以处理低品位铅精矿；目前，铅锌公司含铅物料入炉最低品位可以控制在21%。

1.1 基夫赛特炼铅炉物料

江铜基夫赛特法炼铅物料除了采用铅精矿外，完全吃干榨净了厂区所有铅渣、锌浸出渣、硫酸铅泥、中和渣等含铅物料。其中，烟化炉产生的次氧化锌进入锌系统回收处理，克服了国内常规炼锌工艺锌浸出渣进入挥发窑处理带来的高耗能及低浓度二氧化硫烟气的治理问题，有效提升了铜、金、银、铟、镉等有价金属回收率，既解决了尾气脱硫问题，又解锁了锌浸出渣的库存难题。

截止2018年8月已累计生产电解铅52.22万吨；电解锌52.05万吨。同时，消化了铅锌公司的锌浸出渣、铅渣、硫酸铅泥、中和渣、铜浮渣等全部的厂区含铅物料累计超过60万吨，最终的烟化炉渣用作水泥材料对外销售。

1.2 基夫赛特炼铅备料系统

基夫赛特炉原辅料通过两种方式进入备料精矿库内。

一是用管式皮带输送机，从长江边的水运码头输送，主要为进口铅精矿；

二是用汽车输送，主要为国内采购的铅精矿、熔剂、燃料煤、焦炭等。

（1）原料分库堆放

精矿库内共设13个库位，其中6个用于堆放各种铅精矿；其余7个料库分别堆存烟灰等中间物料返料、基夫赛特炉燃料煤、经过预干燥的锌浸出渣、熔剂石英砂、熔剂石灰石、反应塔及电炉焦炭、烟化炉用烟煤。

（2）原辅料输送除杂

原辅材料通过精矿库内3台行车抓入混合皮带布置的12个配料仓内，含铅物料、熔剂、燃料煤等通过各自配料仓下的计量皮带输送到混合料皮带，混合料皮带设有一台电磁除铁器，用于除去原料中混入的金属夹杂物后，输送到直线振动筛进行脱除大块杂物工序。

（3）物料混匀干燥

含水份8%～12%的混合物料经过振动筛下方的皮带，进入一台回转式蒸汽干燥机内进行混匀和干燥，通过和干燥机换热管内的蒸汽换热，干燥机内的混合矿混合均匀，并将残留水分干燥至1%以下，生产上一般控制在0.2%～0.5%之间，蒸干机出料温度为110℃左右。

（4）球磨回筛入仓

干燥过的原料通过刮板输送到球磨机，磨细到不超过0.1～0.2mm的颗粒大小再进一步的混匀。混合干矿通过一台刮板输送机送至6目筛网进行筛分，筛下物进入中间仓内。中间仓设有2台气流仓式输送泵，将物料直接输送到基夫赛特炉炉顶容量为200吨的干矿仓内或临时输送到一座1200吨大储仓内。

（5）计量喷料熔炼

干矿仓内的混合干矿通过环状天平秤，焦炭仓中的焦炭通过计量皮带计量。精矿通过刮板输送机、混料回转阀、混料螺旋后，由静态分料器均匀带入4个炉料喷嘴和工艺氧混合，喷入基夫赛特炉反应塔内进行闪速熔炼。

1.3 基夫赛特炉闪速熔连原理

基夫赛特炉是由反应塔、上升烟道和电炉3个部分以及一个共同的熔池组合的矩形组合体，3部分由水冷元件组成的隔墙在气相中分开。江铜基夫赛特炉3D效果如图1所示。

图1 江铜基夫赛特炉3D效果图

（1）直接喷射型精矿喷嘴

反应塔顶对角线上分布有4个12～16t/h的直接喷射型精矿喷嘴，安装4个喷嘴有助于火焰熔体液滴均匀分散在所有的“焦滤层”表面，通常4支喷嘴同时运行，在清理喷嘴或降低投料量时只运行2支喷嘴。

表1 几种含铅物料和浸出渣料处理方法比较

表2 铅锌公司各种冶炼渣料主要化学成分（%）

（2）反应塔与熔池温控

塔顶中央设有一个天然气辅助烧嘴，用于炉子升温以及停炉时的保温。氧料混合物在燃烧过程中形成竖直火焰，反应塔下方火焰温度一般控制在1380℃～1420℃。反应塔和电炉之间的隔墙浸没在渣熔池内，渣温一般控制在1280℃～1350℃；铅温控制在850℃～950℃。

（3）熔体反应差异控制

靠近液体熔池表面设计有14个烧嘴孔，用于塞入移动烧嘴进行炉子升温、停炉时的保温、熔体取样、测量“焦滤层”厚度及温度。熔体反应样良好，表面有少量金属铅滴，渣片用手摇动发出清脆声音；熔体反应样不好，应对精矿喷嘴进行清理，铅锌公司每8小时清理一遍。

（4）粗铅排放口与寿命

基夫赛特炉熔体排放口的设计较为复杂。在电热区熔池部分距炉底中心线725mm设有4个直径50mm的放铅口，4个铅口顺序使用，每4小时放铅一次。铅口铜水套插件为易损件，发现有磨损后可以进行更换，每个插件一般寿命为放铅200次左右。

（5）炉底三种耐火砖砌筑

基夫赛特炉底采用三种材质耐火砖反拱形砌筑。直接和粗铅接触的是一层425mm厚镁铬砖，炉周最外4圈采用铝铬砖，镁铬砖底是1mm厚的不锈钢板，不锈钢板底是一层150mm厚的类似石墨砖。

（6）循环水与关键控制

基夫赛特炉铅口铜水套及其插件采用10Bar压力冷却水，其余采用3.5Bar，循环水低压量约2000m3/h、高压压量约350m3/h，进水温度控制30±2℃，出水温度在34℃左右。基夫赛特炉炼铅工艺控制的关键在是保持反应塔内合适的氧化还原条件，维护好焦滤层的厚度及温度，保持合理的铅温、渣温以及铅层、渣层液面高度，加强锅炉振打系统点检，注意电炉锅炉烟气入口日常清灰等工作。

1.4 基夫赛特连续脱铜炉

基夫赛特采用CDF炉连续脱铜炉，将粗铅由溜槽排出，以熔融状态加入连续脱铜炉进行脱铜。脱完铜的粗铅含铜0.07%～0.08%，流入熔铅锅进一步脱铜精炼，除去粗铅中的铜、锡等杂质，铅液通过铅泵打到阳极浇铸锅，然后再利用自动机组将铅液送入定量浇铸勺后注入阳极浇铸模具。

1.5 基夫赛特渣直入烟化炉

基夫赛特炉的热渣，通过溜槽直接流入烟化炉。铅锌公司配置了1台18㎡的烟化炉、2个粉煤仓和2套给煤机装置。

（1）烟化炉作业与配料

烟化炉采用间断作业，操作周期为160～180分钟，8～9炉/天。吹炼用空气由离心鼓风机供给，粉煤采用气力输送装置送至粉煤仓，再由一次空气通过螺旋泵送入喷嘴，在喷嘴内再与二次空气混合后鼓入烟化炉内。

（2）烟尘净化与炉渣水淬

采用烟化炉—余热锅炉一体化装置，产生的烟气经余热锅炉回收余热，与基夫赛特炉电热区余热锅炉烟气一起进入净化系统处理。炉渣经水淬，采用链斗捞渣机捞渣；当烟化炉检修时，基夫赛特炉产出的炉渣直接进行水淬，水淬渣以冷料的形式进入烟化炉处理。

经过3年建设和6年的生产实践证明：当我国铅冶炼行业苦苦追寻综合回收、渣料零库存和闭环发展模式的解决方案时，基夫赛特炼铅工艺早已经在湖口园区绽放异彩。

2 基夫赛特炉法优势

站在基夫赛特熔铅炉旁，三伏天依旧感受不到高温的炙烤；探访基夫赛特炼铅厂区全流程，见不到同行业厂区拥挤的人群；徒步基夫赛特炼铅基地，几乎没有嗅到一丝的铅酸味道。

2.1 我国含铅物料处理工艺方法

目前，我国处理含铅物料和浸出渣料的主要方法是回转窑法、烟化炉法、澳斯麦特法、基夫赛特炉法等。几种含铅物料和浸出渣料处理方法比较见表1。

由表1可看出，基夫赛特炉法对渣料含铅锌铜银铟的回收率最高，并且渣料中的硫全部进入竖炉烟气制酸，从根源上消除了单独处理含铅物料和浸出渣料产生的低浓度二氧化硫脱硫的成本问题，其作业率高、渣处理综合能耗也较低。

2.2 铅锌公司联合冶炼实践结果

基夫赛特炉经过6年多的生产实践，铅锌公司完全实现了联合冶炼和资源综合利用。锌系统每年产出的11～12万吨锌浸出渣及废水处理的中和渣，全部流入基夫赛特炼铅系统进行处理；而铅系统年产出的5万吨次氧化锌全部进入湿法炼锌工艺系统处理，工厂年产的15万吨高温固化烟化炉渣全部外销用作水泥厂建材使用（在矿山开采环保压力的今天，已成为水泥厂的抢手产品）。

经过生产实践分析，铅锌公司的主要金属回收率为：铅98.5%、锌97.5%、金98%、银97%、硫96.5%等。铅锌公司各种冶炼渣料成分见表2。

3 结论

基夫赛特炉是目前处理含铅物料的最佳首选工艺。利用基夫赛特冶炼工艺，联合蓄电池生产厂商和销售平台，构建再生铅绿色回购发展机制和全流程网络信息监管，推动基夫赛特冶炼铅工艺朝着铅精矿资源与再生铅（及含铅物料）资源融合发展，既是不忘初心务实求真的科学追求，也是发挥技术先进性和清洁生产的不二选择。