[发明专利]一种熔融氧化铅渣的冶炼方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域中的火法冶金过程，特别是从熔融氧化铅渣高效还原铅的方法及实现该方法的装置。

背景技术

现行硫化铅精矿的主要冶炼工艺是氧气底吹-鼓风炉还原熔炼，已在我国广为应用。但在这种工艺中，从氧气底吹氧化熔炼产出的高温熔融氧化铅渣（又称高铅渣），需采用铸渣系统浇铸并冷却成块，块状的高铅渣再投入鼓风炉重新用焦炭加热熔化并还原铅，造成能源浪费和成本增加；同时由于块状的高铅渣结构致密、鼓风炉还原的温度相对较低，高铅渣中的铅还原不彻底，还原后渣含铅较高。针对鼓风炉还原高铅渣的不足，目前有多种技术解决方案。发明专利“底吹炉高铅渣液态直接还原炼铅的方法”（专利号03126234.1），在还原炉的底部吹入空气，在炉内加入煤或焦炭，高铅渣熔体从还原炉顶加入炉内与炽热的煤层（或焦炭层）接触，从而实现高铅液态渣中铅的还原。但由于还原过程采用空气，导致冶炼过程烟气量大，能耗高，飞扬的粉尘、烟尘量大；高铅渣只是流过炽热的煤层（或焦炭层），两者没有充分混合，导致高铅渣的还原效果较差。发明专利“熔池熔炼直接炼铅的方法及装置”（专利号200710127659.3），采用的技术方案是在熔池还原炉的底部，用气体喷枪往高铅渣熔体中喷入氧气和天然气（或煤气），同时通过熔池还原炉的加料口往高铅渣的液面加入炭粒，在氧气、天然气（或煤气）、炭粒的共同作用下将高铅渣中的铅还原；但在还原过程中不仅使用氧气，而且还使用天然气（或煤气），同时还要用炭粒作还原剂，综合能耗较高，由于氧气是从还原炉的底部喷入，与沉积在炉底的铅熔体先接触再喷入高铅渣熔体，导致还原后的终渣中铅的含量较高。发明专利“熔融铅氧化渣冶炼方法及装置”（专利号200510200331.0）将熔融铅氧化渣在竖式侧吹炉中还原，炉顶设排烟口、熔剂加入口，铅氧化渣加料口设在上炉体的侧壁，下炉体一侧炉壁设喷嘴入口，另一侧设排渣口，氧气浓度为21~40%的富氧空气与还原剂（粉煤、天然气、煤气或液化石油气）一同由喷嘴喷入熔融的铅氧化渣还原铅；但富氧空气和还原剂需由结构复杂的专用喷嘴喷入，还原炉只有一侧炉壁设有喷嘴，炉内熔体的搅拌强度低，采用的富氧空气氧气浓度偏低，导致烟气量大，能耗偏高。此外，对于在没有气体燃料供应的地区该法的推广应用受到局限。申请号为200610066648.4，发明名称为“一种炼铅法及用于实现该炼铅法的装置”，将熔融高铅渣在两个电热区内还原，在第一电热区让熔融的高铅渣流过电加热的焦炭层，在第二电热区使熔融高铅渣与浮在熔体液面的热焦炭接触并还原；但整个系统用电加热，能耗高，还原过程中焦炭与熔体之间的混合程度不够，导致还原效果较差。此外，电极与炉壳间的气密性缺陷造成作业环境恶化。

现有的用于还原熔融高铅渣的侧吹炉，特点是放渣口开在炉子端墙上，其高度在熔池风口之上。这种设计的缺点是风口以下的渣层处于不流动状态，其结果是此渣层逐渐变得粘稠、铅与渣分层条件恶化；或者虽有放渣虹吸室，但因渣流小或中间加料时间过长，也会有类似现象产生。因无法对不流动的渣层进行加热，当渣层粘稠到一定程度时，还原出的金属铅熔体可能无法穿过此渣层，最终造成铜水套被金属铅熔体侵蚀损坏的事故。

发明内容

为了克服已有熔融氧化铅渣还原方法的不足，本发明提供一种能有效地还原铅，且综合能耗低、过程环境友好的熔池还原高铅渣熔体的方法及实现该方法的装置。

本发明为达到上述目的采用的技术方案是：将硫化铅精矿熔池氧化熔炼得到的高铅渣熔体通过溜槽流入矩型还原炉中，在还原炉的两侧墙通过风口向熔融高铅渣熔体中喷入富氧空气，从设置在还原炉顶部的加料口加入煤粒（或焦粒）和熔剂，在富氧空气的强烈搅动下，使煤粒（或焦粒）与高铅渣充分混合反应，在熔池还原炉内实现熔融高铅渣进料-还原-排渣-再进料的周期作业，在一定的时间间隔内通过设在炉侧墙的升温口对熔池中不流动的渣层进行加热和搅动，还原后产出粗铅、烟气、烟尘和还原后渣。

采用上述熔融高铅渣直接还原的方法具体的工艺过程和参数如下：

1 进料和初步还原

硫化铅精矿熔池氧化熔炼产出的熔融高铅渣通过溜槽流入还原炉内，作为燃料和还原剂的煤粒（或焦粒）及熔剂石灰石从还原炉顶的加料口加入炉内，发生的主要化学反应如下：

C+O₂=CO₂                                         (1)

CO₂+C=2CO                                        (2)