[发明专利]一种强化顶吹炼铅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种顶吹熔炼铅的方法，涉及延长顶吹熔池熔炼的喷枪寿命和节能，具体为一种强化顶吹炼铅的方法，属于重有色金属冶金领域。 

背景技术

喷枪顶吹熔炼技术是一种熔炼强度高、冶炼效率高、一步炼铅的喷吹熔池熔炼技术。铅的顶吹熔炼系顶吹浸没熔炼，属于熔池熔炼范畴，广泛应用于铅、铜中有色金属的冶炼，喷枪是艾萨或澳斯麦特熔炼法的核心装置，是顶吹炼铅的技术核心，它的使用直接影响着冶炼过程及产品质量。本发明针对顶吹熔炼铅，适用于各种含铅物料的顶吹熔炼。 

铅的顶吹熔炼在一个固定圆筒形炉子中进行。从炉子顶部加入硫化铅精矿，落入底部具有一定数量的熔渣(富铅渣)中，形成具有固体夹杂的高温熔体。从炉子顶部正中央插入喷枪，喷枪端头浸没在夹杂固体的半凝固熔渣中，喷枪吹出的富氧空气与渣中硫化铅反应，生成溶于渣中的氧化铅。过程发出热量，释放出的热量能够使加入的硫化铅加热熔化。在熔融的炉渣中，硫化铅与氧化铅进行交互反应，生成金属铅。现有的艾萨或澳斯麦特熔炼法，交互反应达到平衡时，通常渣中铅含量为44%~50%。要降低渣中铅含量，艾萨或澳斯麦特熔炼法无法做到。降低渣中铅含量能够改善炉渣对喷枪的腐蚀，提高设备作业率，铅的产出率提高，是强化顶吹熔炼过程主攻研究方向。 

在顶吹炼铅过程中，硫化铅–熔渣–金属铅界面平衡是影响冶炼过程及最终产品质量的主要冶炼过程之一。通过喷枪向熔池直接喷入大量富氧空气、燃料、熔炼物料和熔剂，同时，炉料发生强烈的熔化、氧化、还原、造渣等一系列物理化学过程。熔池受到喷入气流的强烈的搅拌，硫化铅逐步转化为氧化铅和金属铅，大部分产出的粗铅沉入炉底，而氧化铅溶于渣，其密度小，熔渣最终在金属粗铅熔体上面。当物料硫化铅全部转化后，炉内熔体分为上下两层即渣层和金属熔体层。此时，在熔渣和粗铅之间存在着粗铅、富铅渣、气相三相同时达到平衡状态，氧势高，富铅渣中铅含量高。另一方面，由于铅具有一定的迁移性，随着铅在熔体和熔渣中进行的不断分配，即： 

  

因此，有部分铅会进入渣中，降低了铅的直收率。长期以来，人们寻求改善这种铅平衡分配的方法，企图提高铅进入粗铅的分配率，提高铅的直收率及粗铅含铅量，改善设备作业率。

顶吹喷枪对“渣–金属”间平衡会产生重要的影响，改进喷枪的结构及使用制度，对顶吹熔炼起到了很重要的作用。在顶吹熔炼过程中，在氧化性气氛下的高温富铅渣中，喷枪钢质外壁会发生复杂的电化学腐蚀行为，出现金属和渣的氧化、硫化等电化学反应。 

喷枪合金钢质发生热腐蚀时，表面形成的具有保护作用的氧化膜在液态熔渣中被电化学腐蚀而遭到破坏。保护顶吹熔炼喷枪，抑制喷枪受到的腐蚀，提高喷枪寿命，是强化顶吹熔炼的主攻研究方向。 

发明内容

本发明提出了一种强化顶吹炼铅的方法，即：喷枪(阴极)—钢芯硅碳棒(阳极)组成一种电化学强化装置。目的之一是为了让渣中溶解的铅尽量在阴极附近被还原，汇集进入粗铅熔体中，提高铅的产率；目的之二是抑制熔渣对喷枪的电化学腐蚀作用，延长了喷枪的使用寿命，提高设备作业率；目的之三是加强了阳极附近硫化铅的氧化。最终作用都是为了强化顶吹冶炼过程。 

本发明的技术方案：在传统顶吹熔炼炉内沿炉内壁插入至少一支钢芯硅碳棒，增加一个直流电源，为防止漏电，喷枪与风管连接处、喷枪与吊挂连接处都装有绝缘环。将传统炼铅使用的喷枪与直流电源负极相连，钢芯硅碳棒与直流电源的正极相连，组成电化学强化顶吹炼铅系统。在顶吹炼铅炉中加入铅矿和铅渣，将炼铅炉温度升至1050℃～1250℃，并施加直流电场，插入通空气的喷枪，上下移动喷枪，使喷枪渣线上部挂渣，稳定枪位，直至熔炼完成。 

所述钢芯硅碳棒为：中芯钢棒外部包覆一层碳化硅材料，中芯为310s或316L不锈钢材料，外层的碳化硅材料为市售工业级。 

所述直流电源的电场为按阴阳极距离每米压降为3V～50V施加直流电压，阴极电流密度为170A/m²～400A/m²，阳极电流密度100A/m²～250A/m²。 

所述的绝缘环为市售工业级陶瓷或胶木材料制成。