我國鉛鋅冶煉行業(yè)發(fā)展狀況與政策分析

我國鉛鋅冶煉行業(yè)發(fā)展狀況與政策分析10多年來，我國鉛鋅工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展較快，經(jīng)濟效益明顯回升?！笆晃濉逼陂g，在穩(wěn)步推進淘汰落后產(chǎn)能、促進節(jié)能減排的同時，我國鉛鋅冶煉行業(yè)也在積極有序地進行兼并重組及境外資源的開發(fā)。不過，我國鉛鋅冶煉行業(yè)在發(fā)展的過程中也存在一些問題，如結(jié)構(gòu)性矛盾突出、資源保障程度低、缺乏產(chǎn)品價格話語權(quán)等情況。因此，亟需加大行業(yè)改革力度，實現(xiàn)我國鉛鋅冶煉行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。背景資料◆我國鉛鋅礦基本情況鉛鋅是我國優(yōu)勢礦產(chǎn)礦資源。我國鉛礦查明資源儲量3481.80萬噸；鋅礦查明資源儲量9172.35萬噸，儲量及基礎儲量僅次于澳大利亞、美國，居世界第三位。我國鉛鋅礦資源表現(xiàn)為以下特點：第一，大礦少、小礦多，大型鉛礦僅占全部礦床的1.5%，大型鋅礦占全部鋅礦的4.5%。第二，富礦少、貧礦多，高于3%的探明鉛儲量只占全部探明儲量的30%左右，鋅礦床品位略高，但仍有35%以上的鋅礦品位小于4%。第三，鉛鋅儲量、基礎儲量保證年限不高，鉛儲量不足4年，鋅為5年；鉛基礎儲量5.6年，鋅7.4年，雖然儲量豐富，但后備資源缺乏，可供規(guī)劃利用的資源儲量不多。第四，國內(nèi)鉛鋅業(yè)礦山以小企業(yè)為主。第五，隨著國內(nèi)鉛鋅冶煉產(chǎn)能的擴張，國內(nèi)鉛鋅原料的進口也在迅速增加。從儲量分布來看，內(nèi)蒙古、云南、湖南、廣東和甘肅是我國主要鉛鋅資源分布地，其儲量都超過100萬噸，這5省的儲量占全國總量的72%?！粑覈U鋅冶煉行業(yè)的基本情況我國以獨立的鉛生產(chǎn)企業(yè)和鋅生產(chǎn)企業(yè)為主，鉛鋅綜合企業(yè)占少數(shù)；鉛鋅深加工產(chǎn)品少，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品差異性小，品牌效應不明顯；國內(nèi)鉛鋅價格透明，貿(mào)易商和物流公司作用大，有一定的投機機會；是有色金屬行業(yè)集中度最低的，依靠國內(nèi)消費市場和低環(huán)保成本有一定的行業(yè)競爭力。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2009年我國規(guī)模以上的鉛鋅企業(yè)1374家，其中采選企業(yè)754家，冶煉企業(yè)620家。全年鉛鋅行業(yè)總資產(chǎn)2070.7億元，占有色金屬行業(yè)總資產(chǎn)的11.6％，其中采選業(yè)752億元，冶煉業(yè)817億元；主營業(yè)務收入2241億元，其中采選業(yè)771億元，冶煉業(yè)1470億元；實現(xiàn)利稅總額255.1億元，其中利潤147.5億元，采選業(yè)實現(xiàn)利潤84億元，冶煉業(yè)利潤63.5億元。我國已成為全球最重要的鉛鋅生產(chǎn)國之一。2000年國內(nèi)精鉛產(chǎn)能在110萬噸，2010年精鉛產(chǎn)能快速增長至498萬噸；2000年鋅冶煉產(chǎn)能在170萬噸左右，到2010年鋅冶煉產(chǎn)能高達633萬噸。鉛的冶煉工藝幾乎全是火法，濕法冶煉至今仍處于試驗階段。鉛精煉方面，我國基本上采用電解精煉工藝，而俄羅斯和歐美主要采用火法精煉。鋅的生產(chǎn)工藝分為火法和濕法，目前主要的生產(chǎn)工藝是濕法，該工藝可以減少環(huán)境污染，有利于生產(chǎn)連續(xù)化、自動化和原料的綜合利用，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗?！翥U鋅冶煉行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)過幾十年的發(fā)展建設，我國已經(jīng)形成了東北、湖南、兩廣、滇川、西北等五大鉛鋅采選冶煉和加工配套生產(chǎn)基地，鉛產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的85%以上，鋅產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的95%。我國鉛鋅冶煉企業(yè)眾多、布局分散、規(guī)模有限。2001年我國前10位鉛、鋅企業(yè)產(chǎn)量占全國產(chǎn)量比例分別為52%和64%，2008年降為37.5%和45.5%。鉛鋅行業(yè)近幾年快速發(fā)展，但只是礦山、冶煉廠數(shù)量與產(chǎn)量的簡單放大，市場缺乏具有國際競爭力的大型采選冶煉企業(yè)。我國主要鉛鋅冶煉企業(yè)生產(chǎn)能力及礦石自給率我國鉛鋅冶煉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.投資持續(xù)快速增長近幾年，我國鉛鋅行業(yè)固定資產(chǎn)投資加速增長。2000—2001年民營企業(yè)迅速成長；2002—2003年鉛冶煉規(guī)模迅速擴大；2004年以來，礦山和冶煉業(yè)投資全面高漲；2005—2007年采選業(yè)投資增長速度超過冶煉業(yè)，在2007年二季度達到高峰，之后增長速度減慢；2005年以來，冶煉業(yè)投資以大型企業(yè)為主，投資大，起點高。鉛鋅行業(yè)固定資產(chǎn)投資持續(xù)增長，主要是因為我國鉛鋅采選業(yè)和冶煉業(yè)出現(xiàn)了融合趨勢，未來采選冶一體化的企業(yè)數(shù)量將增加，這將促使大企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)延伸向礦產(chǎn)。我國鉛鋅行業(yè)固定資產(chǎn)投資情況2.國內(nèi)精礦供應偏緊，導致冶煉成本偏高在鉛鋅冶煉成本構(gòu)成中，原料費用即礦產(chǎn)成本是最重要的部分。2001年以來，國內(nèi)鉛精礦價格占精鉛價格比例穩(wěn)定在60%以上，2007年占76%，2008年占74%，2009年占82%，2010年占85%，按照今年上半年的鉛礦以及精鉛價格計算，今年的鉛精礦價格占精鉛價格的比例為87%。鋅精礦價格占電解鋅比例近年來趨于下降，2007年占74％，2008年占55％。近兩年國內(nèi)鉛價與鉛精礦銷售價格比較從國內(nèi)精礦產(chǎn)量來看，精礦產(chǎn)量增長明顯，2010年礦山生產(chǎn)活躍，精礦產(chǎn)量增幅穩(wěn)定在25%以上。據(jù)CNIA統(tǒng)計，2010年我國累計生產(chǎn)鉛精礦185.1萬噸，同比增加36.1%。鉛價走勢良好，刺激了礦山生產(chǎn)的積極性。2011年上半年鉛礦產(chǎn)量為131萬噸，增幅較大，這主要是因為稀貴金屬價格攀升。雖然精礦產(chǎn)量增長，但其增速落后于精鉛以及鋅冶煉增速，國內(nèi)精礦供應緊張，導致冶煉成本偏高。3.外強內(nèi)弱局勢長期延續(xù)，冶煉商缺乏話語權(quán)，國內(nèi)加工費偏低我國大部分冶煉企業(yè)自供礦有限。例如，湖南株冶是一家年產(chǎn)鉛鋅60萬噸的冶煉企業(yè)，而礦石自給率只有1%。2003年以來，我國鉛鋅精礦很少出口，而是大量進口。2008年，我國進口鉛鋅精礦分別達到144.5萬噸和238.5萬噸，同比增長13.8%和10.7%；2009年，我國鉛鋅精礦分別進口120萬噸和370萬噸，鉛精礦進口同比下降16.9%，鋅精礦進口同比增長55.1%；2010年，累計進口鉛精礦160.4萬噸，與上年持平，鋅精礦進口有所下滑，進口量為324萬噸，比上年下滑15.9%。2011年上半年，我國鉛精礦進口量累計為66.1萬噸（實物量），同比增長9.4%。因國內(nèi)冶煉廠購買意愿不強，精礦進出口貿(mào)易相對較為平淡，上半年進口到我國的精礦多為去年的訂單，新增訂單較少。據(jù)中國海關統(tǒng)計，上半年我國精礦月進口量徘徊在23萬噸左右，1—6月份全國累計進口137.5萬噸實物量，折合金屬量64.3萬噸左右，比去年同期少進口13萬噸，大約減少金屬量6萬噸。去年10月份以來，國內(nèi)每個月的鋅精礦產(chǎn)量都沒有超過30萬噸。精礦進口下降的主要原因在于加工費持續(xù)低迷，打擊了冶煉廠的進口積極性，而且市場鋅價變動頻繁，進口經(jīng)營難度加大。鉛礦進口基本穩(wěn)定加工費低迷打擊冶煉商積極性4.冶煉能力持續(xù)快速增長，且有繼續(xù)增長的趨勢過去10年間，鉛鋅冶煉產(chǎn)能急劇擴張，2000年精鉛產(chǎn)能在110萬噸，2010年國內(nèi)精鉛產(chǎn)能快速增長至498萬噸，10年間精鉛產(chǎn)能年均遞增28%；2000年鋅冶煉產(chǎn)能在170萬噸左右，2010年鋅冶煉產(chǎn)能達到633萬噸，10年間鋅產(chǎn)能年均遞增24.7%。鉛鋅產(chǎn)能保持較快增長從安泰科公布的數(shù)據(jù)看，2010年我國鉛冶煉產(chǎn)能由2009年的445萬噸增加至498萬噸，增幅在12%左右；分地區(qū)看，新增產(chǎn)能主要集中在河南、湖南、云南等主要精鉛生產(chǎn)地區(qū)。我國主要鉛生產(chǎn)企業(yè)2011年，我國鋅冶煉淘汰落后產(chǎn)能任務為33.7萬噸，與去年淘汰落后產(chǎn)能29.37萬噸相比增長了14.74%，但國內(nèi)鋅冶煉的投資熱情依舊，因此今年我國鋅冶煉產(chǎn)能仍將上升。2010年，我國鋅冶煉產(chǎn)能為633.5萬噸，產(chǎn)量約為513萬噸。隨著新增產(chǎn)能的陸續(xù)建成投產(chǎn)，2011年我國鋅冶煉產(chǎn)能有望突破700萬噸，產(chǎn)量也將提升。據(jù)上海有色網(wǎng)（SMM）統(tǒng)計，包括安徽銅冠、漢中鋅業(yè)、江銅集團在內(nèi)的多家企業(yè)，在2011年可建成投產(chǎn)的新增鋅冶煉產(chǎn)能將達75萬噸，若按80%的企業(yè)開工率計算，則今年的電解鋅產(chǎn)量將達573萬噸。2010年我國鉛冶煉新增產(chǎn)能我國主要鋅冶煉企業(yè)及其產(chǎn)量5.我國鉛鋅冶煉和采礦一體化進程加快目前我國鉛鋅礦產(chǎn)資源緊張，鉛鋅價格外強內(nèi)弱，國外大型礦產(chǎn)商對其資源具有一定的壟斷性，導致進口礦成本偏高。在這一背景下，國內(nèi)一些主要的冶煉企業(yè)如株洲冶煉集團公司、豫光金鉛公司、四川宏達公司等開始將業(yè)務延伸至礦山領域，進一步推動了我國鉛鋅產(chǎn)業(yè)鏈的一體化。另外，國家節(jié)能減排及環(huán)保整頓政策也令部分小型冶煉商遭遇技術、環(huán)保壁壘，冶煉成本過高，隨著原生鉛行業(yè)準入條件的推行，我國將有大部分中小企業(yè)被淘汰出局，這也促進了礦冶一體化?！笆濉逼陂g我國鉛鋅冶煉行業(yè)發(fā)展狀況與相關政策1.“十二五”規(guī)劃結(jié)構(gòu)調(diào)整對鉛鋅冶煉的影響“十二五”時期我國開始由中等收入國家向高收入國家邁進，從經(jīng)濟大國走向經(jīng)濟強國。2011年是“十二五”的開局之年，起步是否良好，不僅要看經(jīng)濟增速，更要看結(jié)構(gòu)調(diào)整等轉(zhuǎn)化方式是否取得進展?！笆濉逼陂g，我國鉛鋅工業(yè)的發(fā)展必須以環(huán)境保護和資源綜合利用作為首要任務，重金屬污染綜合防治是“十二五”規(guī)劃中的工作重點。按照規(guī)劃，有14類重點防控的重金屬污染物，14個重點省份，138個重金屬污染防控重點區(qū)域，9大金屬污染防控重點行業(yè)，4452家重金屬污染防控重點企業(yè)，規(guī)劃的目標確定為：重點區(qū)域的重點重金屬污染物排放比2007年減少15%，非重點區(qū)域的重點重金屬污染物排放量不得超過2007年的水平。2.加大節(jié)能減排力度，淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)我國鉛鋅冶煉行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展隨著全球氣候變暖、溫室效應日趨嚴重，環(huán)境狀況不斷惡化，同時能源價格迅猛上漲，節(jié)能減排引起了世界各國的普遍關注。鉛鋅冶煉屬于高能耗高污染的行業(yè)，提高節(jié)能減排技術水平和管理水平非常重要，節(jié)能減排水平將體現(xiàn)整個行業(yè)的技術水平，決定整個行業(yè)的生存發(fā)展。為促進鉛鋅行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級，發(fā)改委發(fā)布了《鉛鋅行業(yè)準入條件》，按照相關要求，工信部公布符合鉛鋅行業(yè)準入條件的企業(yè)僅有11家，包括河南豫光金鉛、濟源市金利冶煉、株冶集團、葫蘆島新野股份等幾家大公司。2011年8月18日，工信部發(fā)布《再生鉛行業(yè)準入條件（征求意見稿）》，從工藝、產(chǎn)能、環(huán)保等多個角度對再生鉛行業(yè)設立了準入門檻。我國再生鉛企業(yè)分布較為分散，存在很多不達標的小企業(yè)，行業(yè)門檻提高將淘汰部分落后產(chǎn)能，促進行業(yè)集中度提高，初步估計，準入條件推廣后，行業(yè)內(nèi)將有2/3的企業(yè)面臨淘汰。2011年鉛冶煉淘汰落后產(chǎn)能企業(yè)名單已經(jīng)公布，涉及35家鉛冶煉企業(yè)，累計產(chǎn)能68萬噸；2011年鋅冶煉淘汰落后產(chǎn)能企業(yè)名單包括32家企業(yè)，涉及產(chǎn)能34萬噸?！笆濉逼陂g，我國鉛鋅冶煉行業(yè)面臨環(huán)保以及節(jié)能減排壓力，企業(yè)需要更加關注節(jié)能減排和環(huán)境保護，同時還要加快技術進步，特別是回收處置技術，增加再生鉛生產(chǎn)比例，改善我國鉛鋅生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)我國鉛鋅冶煉行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。金屬鉛的冶煉流程鉛從原礦開始，經(jīng)過采礦和選礦，得到含鉛45%－70%的鉛精礦，然后送入冶煉廠進行冶煉。煉鉛原料煉鉛原料大部分是硫化鉛精礦，小部分是鉛鋅氧化礦，其中所含有價金屬幾乎都可在冶煉過程中回收。中國硫化鉛精礦中常含有以下有價金屬：鉛、鋅、銅、砷、銻、鉍、鎘、汞、金、銀、硒、碲、銦、鍺、鉈。在燒結(jié)過程，95%以上的汞進入煙氣；70%的鉈，30～40%的鎘、硒、碲，以及一小部分砷、銻、鉍等金屬進入煙塵；其余留在燒結(jié)塊和返粉中。在鼓風爐熔煉過程中，幾乎全部的金、銀和大部分銅、砷、銻、鉍、錫、硒、碲進入粗鉛，95%以上的鋅、鍺，50%以上的銦進入爐渣，80～90%的鎘進入煙塵。在火法初步精煉過程，粗鉛中的銅、錫、銦大部分進入浮渣，金、銀、鉍等金屬留在鉛中。在鉛電解精煉過程，比鉛更正電性的金屬如金、銀、銅、銻、鉍、砷、硒、碲等不溶解而留在陽極泥，比鉛更負電性的金屬如鐵、鋅、鎳、鈷與鉛一道溶解，進入電解液，但不在陰極析出。從燒結(jié)機煙氣中可回收汞，煙塵一般返回配料，經(jīng)循環(huán)富集后回收鎘和鉈。處理鼓風爐煙塵可回收鎘、鋅、銦、鉈等金屬。浮渣熔煉時產(chǎn)出粗鉛、冰銅（包括砷冰銅）、爐渣和煙塵，可從冰銅和爐渣中回收銅、鉛，從煙塵中回收銦和砷。處理含錫較高的粗鉛時，高錫浮渣可經(jīng)重選得到鉛精礦和錫精礦，分別回收鉛、錫。中國低品位鉛鋅氧化礦在鼓風爐化礦過程中，一部分鉛、鋅、鎘、鍺揮發(fā)進入煙塵，一部分進入粗鉛，大部分留在熔渣。熔渣經(jīng)煙化爐揮發(fā)，鉛、鋅、鎘、鍺進入煙塵，再從煙塵中回收。精煉經(jīng)過初級冶煉后得到的粗鉛進一步精煉，有火法和濕法兩種。目前世界上以火法為主，濕法煉鉛尚處于試驗研究階段。國外以火法為主，我國以電解精煉為主。電解法的特點是能更好地回收金、銀、鉍等有價金屬，并得到純電鉛?；鸱ň珶拕t較靈活，可根據(jù)粗鉛中雜質(zhì)情況和市場的需求組織生產(chǎn)，投資也省。主要冶煉工藝介紹：基夫塞特（Kivcet）煉鉛：1967年前蘇聯(lián)有色金屬礦冶研究院開始試驗；1988年實現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。該工藝是由原蘇聯(lián)的莫斯科有色研究院和哈薩克斯坦共同研制完成的。意大利薩米公司購買了該項專利權(quán)并在威斯麥港（VesmePort）建設了一座8萬噸/年粗鉛廠。許可證和基本設計費高達1000萬美元，投資巨大。基夫塞特法煉鉛對物料的制備要求嚴格，入爐爐料經(jīng)配料后要求充分干燥至水份0.5%以下，粒度要求100目左右。終渣含鉛3%以上，仍有低空污染問題，生產(chǎn)能耗高。QSL煉鉛：由德國魯奇公司等研制的，已在中國、德國、韓國建廠，該工藝對原料制備要求相對較為寬松，物料水份、粒度組成不受嚴格的限制。由于氧化與還原在同一個裝置中完成，終渣含鉛為5%-10%，氧耗高、電耗高。富氧頂吹浸沒熔煉法（ISA和Ausmelt煉鉛）：是澳大利亞聯(lián)邦科學工業(yè)研究組織（簡稱CSIRO）在20世紀70年代初開始研究開發(fā)的頂吹浸沒噴槍技術衍生出來的熔煉方法，屬熔池熔煉范疇。20世紀70年代末澳大利亞MIM與CSiRO合作開發(fā)熔煉技術直接煉鉛，并以艾薩煉鉛法取得專利權(quán)。20世紀80年代初頂吹浸沒噴槍技術發(fā)明人組建了Ausmelt公司并在噴槍和一些新的應用領域進行了開發(fā)，至此MIM和Ausmelt兩家公司均獲得了該項技術的轉(zhuǎn)讓權(quán)。該技術采用兩臺同樣結(jié)構(gòu)的豎式爐子分別進行氧化、還原熔煉。目前，ISA法氧化段生產(chǎn)已趨正常，氧化爐產(chǎn)出的SO2煙氣可供制酸，但還原段生產(chǎn)穩(wěn)定性較差。同時，該工藝氧槍更換頻繁，一般4-7天需更換一次，作業(yè)率低，換槍機構(gòu)復雜，且投資較大。卡爾多轉(zhuǎn)爐煉鉛：由瑞典波立登公司開發(fā)的技術，是氧氣冶金在頂吹轉(zhuǎn)爐上的一種應用，也屬熔池熔煉范疇。煉鉛工藝分兩段進行：富氧熔化并氧化，熔融物料還原熔煉，渣含鉛可根據(jù)還原劑用量和還原時間確定，渣含鉛也在3%左右。但氧化和還原產(chǎn)出的煙氣，二氧化硫含量有較大差異。氧化段煙氣，二氧化硫濃度高達16%，還原段產(chǎn)出煙氣二氧化硫濃度低于400PPm。為了酸廠的連續(xù)生產(chǎn)，氧化段煙氣先經(jīng)壓縮冷凝使50%的二氧化硫液化，剩余的煙氣中的二氧化硫制酸。ISA和Kaldo實際意義上都不是一步煉鉛，只有Kivcet和QSL法屬一步煉鉛，前者要不是兩個爐子分別氧化還原，要不分階段進行。鼓風爐法煉鉛：該工藝鉛冶煉生產(chǎn)能耗高，產(chǎn)生SO2濃度低，不能實現(xiàn)兩轉(zhuǎn)兩吸制酸，污染較為嚴重，勞動條件差。根據(jù)設備不同又分為燒結(jié)鍋-鼓風爐、燒結(jié)機-鼓風爐和密閉鼓風爐ISP。燒結(jié)鍋-鼓風爐國家已明確規(guī)定在2000年前必須淘汰。目前大部分現(xiàn)在生產(chǎn)的企業(yè)主要用的是燒結(jié)機-鼓風爐工藝。ISP技術可以使用混合鉛鋅礦原料進行冶煉，具有原料適應范圍廣，工藝成本低等優(yōu)點。氧氣底吹煉鉛（SKS）：1998年，多家單位出資合作利用水口山底吹煉鉛試驗車間，開展了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛（即SKS法）驗證試驗工作，經(jīng)兩個多月的試驗證明，工藝可靠、指標可行。實現(xiàn)了用底吹熔煉取代傳統(tǒng)煉鉛工藝中的燒結(jié)和返粉破碎工序。由于底吹爐煙氣SO2濃度高，利于制酸，硫的回收率高達95%～96%，同時由于取消了燒結(jié)返粉破碎，徹底根治了SO2和鉛揚塵污染。底吹熔煉過程不需外加燃料，完全自熱并可利用部分余熱發(fā)電節(jié)能。更主要的是底吹過程約有50%的鉛通過交互反應直接產(chǎn)出粗鉛，進入鼓風爐的高鉛渣含鉛40%～45%，與燒結(jié)塊含鉛不相上下，因此鼓風爐熔煉的物料與燒結(jié)工藝比相應減少約50%，因此，焦炭耗量明顯下降，從而使煉鉛成本低于傳統(tǒng)工藝，加上硫酸的利潤，可取得良好的經(jīng)濟效益。該工藝原料適應性強，既可直接處理各種品位的鉛精礦，也可以處理各種含鉛物料、次生料，如鉛極板、廢舊蓄電池等。淺析SKS法氧氣底吹熔煉爐開爐的基礎環(huán)節(jié)

氧氣底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛新工藝及工業(yè)化裝置開發(fā)，徹底改變了中國鉛冶煉污染現(xiàn)狀，在環(huán)境治理上取得突破性進展，是中國有色金屬行業(yè)的重大技術進步，對國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。該工藝屬有色金屬行業(yè)冶煉技術的重大技術創(chuàng)新，達到國際先進技術水平。其特點是利用氧氣底吹爐氧化，替代燒結(jié)工藝，徹底解決了原燒結(jié)過程中SO2及鉛塵嚴重污染環(huán)境的難題。底吹產(chǎn)出的高鉛渣用創(chuàng)新后的鼓風爐還原，有效抑制了低沸點鉛物的揮發(fā)，克服了其他煉鉛新工藝普遍存在的煙塵率高、返塵量大的缺點，且具有金屬回收率高、熱能利用好等許多優(yōu)點。在我國所采用此法的鉛冶煉企業(yè)投產(chǎn)連續(xù)運行幾年多實踐表明，該工藝具有投資省(為傳統(tǒng)流程的70％，不到引進工藝的50％)，綜合能耗低(為380-400kg標煤/t粗鉛，與基夫賽特和頂吹浸沒熔煉工藝持平)，環(huán)保好(硫的捕集率>99％，所有排放物均達標)，金屬回收率高(鉛、銀達98％-98.5％)，生產(chǎn)成本低(為傳統(tǒng)工藝的85％，比國外新工藝更低)等特點。該工藝是先進的熔池熔煉現(xiàn)代技術與創(chuàng)新后的鼓風爐還原工藝的完美結(jié)合，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)保效益，已獲得鉛冶煉同行的認可，并已擴展到銅冶煉。該技術在我市宇騰有色、華信集團等企業(yè)已成功應用，綜合效益顯著。

筆者根據(jù)目前此法在我市幾家鉛冶煉企業(yè)所應用的基本情況，就該法氧氣底吹熔煉爐的開爐環(huán)節(jié)，暢所欲言：

一、

開爐前所要做的準備工作

開爐前的首要工作是人員配備，這是氧氣底吹熔煉爐開爐的先決條件。開爐及投底鉛前應做到人手齊備、確?？焖偻瓿赏兜足U，快速開爐。

因新砌底吹爐體在長期處于冷態(tài)，因此，在底吹爐升溫過程要求嚴格按底吹爐升溫工藝要求執(zhí)行，防止因升溫不當而導致爐襯及附屬設施熱應力損傷，給后續(xù)生產(chǎn)帶來安全隱患；同時也防止升溫不夠，使底吹爐進入生產(chǎn)位時各熔池反應難以迅速進行，沒有很好的熔池撓動的結(jié)果會產(chǎn)生氧槍工作不穩(wěn)定，從而直接導致加料口大量煙氣外溢。因此，主燃燒器工作時間按底吹爐升溫曲線執(zhí)行升溫制度，為防止升溫不當所造成的底吹爐爐襯損傷，故在開啟主燃燒器升溫前應使用木柴烤爐，烤爐時間不能低于一天（24小時），木柴烤爐時應保證入爐柴的干燥，在爐膛內(nèi)的木柴應始終處于燃燒狀態(tài)，禁止一次性投入大量木柴，人工助燃的烤爐方式進行。

如何使底吹爐進入生產(chǎn)位時爐體內(nèi)交互反應迅速進行，不但要有足夠的反應溫度，還要有充分的反應環(huán)境，營造一種反應器內(nèi)良好的反應環(huán)境是保證底吹爐開爐時煙氣不外溢的重要條件，開爐時投入底鉛是最好的解決辦法。因為光憑主燃燒器的升溫很難達到使底吹爐內(nèi)產(chǎn)生足夠的液相環(huán)境，底鉛投入量50噸，鉛層高度25—30厘米。

二、

開爐時所要做的工作

底吹爐開車前，應啟動被料系統(tǒng)，按生產(chǎn)技術科提供的配料單進行配料，制備合格粒料。通過制氧站開始送氧、氮氣，提升至氮氣壓力1、25MPa，氧氣壓力1、3MPa。主控人員對現(xiàn)場氣、水控制閥門組件是否在正常位，各工段現(xiàn)場、機輔材料準備好，通知硫酸工段、余熱鍋爐及電收塵做好開車準備，待各崗位及相應生產(chǎn)工藝指標達到要求后，底吹爐進入生產(chǎn)位。進入生產(chǎn)位以后，主控室執(zhí)行底吹爐開爐制度，控制入爐料量及氧料比，防止長時間低氧料比操作在爐內(nèi)產(chǎn)生生料積壓，影響后期爐況順行，同時也應防止長時間的高氧料比操作而影響底吹爐的沉鉛。加料時可采用從小到大漸進的加料方式結(jié)合熔池液面高度合理控制加料量及氧料比，加料情況見下表：時間間隔

加料量（t／h）

氧料比控制（Nm3氧氣量／噸量）

說明

開爐

0

0

開爐后1小時左右

15-17

130±5

開爐后1小時-2小時

17-19

130±5

開爐后2小時-3小時

19-20

125

注意探測熔池高度

開爐后3小時-5小時

20-21

130

注意探測熔池高度及渣流動性

開爐后5小時-出渣

按熔池高度控制加料量

按爐內(nèi)渣流動情況控制氧料比

要關注探測熔池高度及流動性

出渣后

正常加料

正常氧料比

要控制好熔池高度

正常生產(chǎn)

正常加料

正常氧料比

可以正常生產(chǎn)操作

因底吹爐開爐前期加料量上不去，煙氣中SO2濃度低，硫酸引風后會對轉(zhuǎn)化器溫度形成負沖擊，轉(zhuǎn)化器溫度過低后（一段不低于420℃，二段不低于485℃，三段不低于450℃）SO2轉(zhuǎn)化率不高，硫酸尾氣中SO2含量上升，加劇硫酸尾吸工作難度，不利于環(huán)保，硫酸工段減少引風量會直接導致底吹爐內(nèi)負壓過低后，爐內(nèi)煙氣外溢。因此硫酸工段在開爐初期轉(zhuǎn)化器升溫時間不低于24小時。

同時余熱鍋爐在底吹爐執(zhí)行升溫知道前系統(tǒng)檢查所有閥門、管件、儀表、控制器件及余熱鍋爐生產(chǎn)用材料準備情況，待底吹爐開始升溫后，開啟循環(huán)泵系統(tǒng)，調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，同時監(jiān)控汽包水位，除氧器水位，軟水箱備水工作情況，執(zhí)行余熱鍋爐作業(yè)制度；當接到主控室開爐指令后，進入余熱鍋爐生產(chǎn)作業(yè)制度，同時監(jiān)控汽包水位、壓力、水溫；除氧器水位、水溫；循環(huán)水流量；煙氣溫度變化并作出具體動作；軟水箱備水等工作情況。電收塵在底吹爐升溫時，對所屬崗位設備、現(xiàn)場、本崗位使用工具檢查和準備，開啟陰極加熱；接底吹爐開爐指令后，開啟2#、3#埋刮板，開啟各電場，調(diào)整電壓，要求二次電壓不低于4萬伏，并監(jiān)視各電場、設備工作情況同時開啟各陰、陽極振打，必要時可以進行人工振打。

在開爐前相關工作人員應準備好堵口用黃泥、鋼釬，關注鉛口鉛液面上漲情況，并做好保溫工作，渣口工準備脫模泥漿，在接到主控室指令后，燒開渣口放渣，進入正常放渣崗位制度。待鉛口出鉛后，進入鉛口作業(yè)制度。

為此，氧氣底吹熔煉爐的開爐工作就告別了一段落，那么接下來，我們要密切關注：開爐時熔池溫度變化；煙氣溫度變化、渣含鉛情況、處理情況時應謹慎操作、進料情況、認真分析鍋爐循環(huán)水量、汽包水位、給水泵流量、除氧器水位三者對應關系。氧氣底吹熔煉－鼓風爐還原煉鉛新工藝及工業(yè)化裝置開發(fā)，徹底改變了我國鉛冶煉污染現(xiàn)狀，在環(huán)境治理上取得突破性進展,

是我國有色金屬行業(yè)的重大技術進步，對國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。

該項目具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是由國家科委立項，于“六五”期間在水口山礦務局進行了半工業(yè)化試驗的基礎上，由國家計委、經(jīng)貿(mào)委列為“八五”、“九五”重點科技攻關項目。

該工藝屬有色金屬行業(yè)冶煉技術的重大技術創(chuàng)新，達到國際先進技術水平。其特點是利用氧氣底吹爐氧化，替代燒結(jié)工藝，徹底解決了原燒結(jié)過程中SO2及鉛塵嚴重污染環(huán)境的難題。底吹產(chǎn)出的高鉛渣用創(chuàng)新后的鼓風爐還原，有效抑制了低沸點鉛物的揮發(fā)，克服了其他煉鉛新工藝普遍存在的煙塵率高、返塵量大的缺點，且具有金屬回收率高、熱能利用好等許多優(yōu)點。兩廠投產(chǎn)連續(xù)運行一年多實踐表明，該工藝具有投資省(為傳統(tǒng)流程的70%，不到引進工藝的50%)，綜合能耗低(為380～400kg標煤/t粗鉛，與基夫賽特和頂吹浸沒熔煉工藝持平)，環(huán)保好(硫的捕集率>99%，所有排放物均達標)，金屬回收率高(鉛、銀達98%～98.5%)，生產(chǎn)成本低(為傳統(tǒng)工藝的85%，比國外新工藝更低)等特點。

該工藝是先進的熔池熔煉現(xiàn)代技術與創(chuàng)新后的鼓風爐還原工藝的完美結(jié)合，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)保效益，已獲得鉛冶煉同行的認可，并已擴展到銅冶煉。目前已建、在建和擬建的鉛廠已有8個，設計總產(chǎn)能達50萬t/a粗鉛；銅冶煉廠1個。該技術應用成功，社會反響強烈，推廣速度強勁，市場應用前景廣闊。SKS煉鉛法

鉛冶煉行業(yè)的工藝技術大體上分為三代:第一代為燒結(jié)鍋－鼓風爐工藝技術，該工藝技術因難以解決污染問題已相繼被世界各國所淘汰；第二代為燒結(jié)機－鼓風爐工藝技術，該工藝技術可使污染情況大為降低；第三代為強化冶煉工藝技術，如有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“水口山煉鉛法”煉鉛工藝，可從根本上解決環(huán)境污染問題。目前該工藝已經(jīng)成功應用于河南豫光金鉛股份有限責任公司和安徽科威金屬材料股份公司（屬于池州有色金屬集團公司）的鉛冶煉流程。兩廠從投產(chǎn)至今，生產(chǎn)穩(wěn)定，各項技術經(jīng)濟指標均達到和超過設計能力，制酸尾氣二氧化硫含量遠低于國家排放標準。和利時公司的Smartpro分布式控制系統(tǒng)（DCS）在這兩廠的應用起到了優(yōu)化過程控制、保證生產(chǎn)穩(wěn)定、提高自動化水平和提高勞動效率的作用?！八谏綗掋U法”即富氧底吹氧化－鼓風爐還原熔煉技術，工藝流程見圖1－1，鉛精礦在氧氣底吹爐中進行富氧化脫硫熔煉并沉淀產(chǎn)出一部分粗鉛和高鉛渣塊，高鉛渣塊再在鼓風爐中進行焦炭還原熔煉產(chǎn)出粗鉛?！八谏綗掋U法”的核心技術為富氧低吹爐煉鉛技術，下面主要介紹這一部分內(nèi)容。富氧低吹氧化熔煉部分按照工藝流程可分為配料系統(tǒng)、配料輸送系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、底吹爐系統(tǒng)和余熱鍋爐系統(tǒng)。配料和輸送系統(tǒng)的流程圖見圖1－2。余熱鍋爐和電收塵器上附著的鉛煙灰通過振打電機和螺旋清灰機收集，并通過2#埋刮板輸送機輸送到煙塵倉，煙塵倉中的鉛煙灰通過定量給料機控制煙灰配料量，然后通過斗提機、1#埋刮板輸送機和增濕攪拌機輸送到2#皮帶機。鉛精礦、石英砂、石灰石和碎煤也通過配比輸送到2#皮帶機。這些爐料在圓盤制粒機上被潤濕、混合并制成球粒，球粒通過3#皮帶機和可逆配膠帶輸送機加入到兩個球料倉中。球料倉中的球粒通過定量給料機和移動帶式輸送機后從兩個加料口加入到底吹爐中。供油系統(tǒng)主要是通過三螺桿泵往底吹爐的主燃燒器、氧油燒嘴和出鉛口送柴油，以用于烤爐和加溫鉛流槽。底吹爐是一臺可旋轉(zhuǎn)的圓筒型回轉(zhuǎn)爐，見圖1－3，上部有兩個加料口，下部設有4支氧槍（有的底吹爐有三個加料口和6支氧槍，）。當?shù)状禒t處于準備位置（90°）時，加料口和氧槍在同一水平面上，烤爐完畢后，在爐中加入液體鉛和渣，在余熱鍋爐、電收塵、排煙機、煙灰輸送系統(tǒng)和通風系統(tǒng)都投入運行后，將底吹爐從準備位置轉(zhuǎn)至吹煉位置（0°，此時加料口在底吹爐上方，氧槍在下方）。此時底吹爐內(nèi)為一液體熔池，由較淺的底層粗鉛和高氧化鉛為頂層所構(gòu)成，氧氣通過氧槍在混合液體中浸沒噴射，使金屬和渣相激烈混合。通過加料口加入生球粒物料，在劇烈攪動的金屬－爐渣－氣體乳液中進行一系列復雜反應，如硫酸鹽和碳酸鹽的分解、硫化物的全部或部分氧化、煤粉燃燒、熔劑和金屬化的或氧化的反應產(chǎn)物的熔化、液態(tài)硅酸鹽渣相的形成以及揮發(fā)性金屬化合物的蒸發(fā)等。金屬、爐渣和氣相之間連續(xù)反向流動，產(chǎn)出的粗鉛從出鉛口虹吸放出，高鉛渣從渣口連續(xù)放出。含有SO2和煙塵的煙氣經(jīng)過立式膜壁煙道排出，煙氣在余熱鍋爐中換熱冷卻后進入電收塵器進行凈化，然后去制酸系統(tǒng)通過雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝進行回收制酸。含有SO2和煙塵的煙氣從底吹爐排出時帶走了很高的熱量，這部分熱量可以通過余熱鍋爐回收利用。余熱鍋爐流程見圖1－4。軟化水經(jīng)過除氧器除去水中的氧以防止設備的氧化腐蝕，給水泵再將除氧器中的水打到汽包中。汽包中的水通過循環(huán)泵與余熱鍋爐中的煙氣交換熱量，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過除霧后送至室外管網(wǎng)。二.

控制要求

1.物料成分要保持穩(wěn)定

2.物料輸送系統(tǒng)中的各設備要進行順序控制，并有聯(lián)鎖保護

3.控制氧氣、氮氣和軟化水通過氧槍的流量和壓力

4.控制氧氣通往氧油燒嘴的流量和壓力

5.控制柴油通往氧油燒嘴、鉛口以及主燃燒器的壓力

6.控制通往渣口的氧氣壓力

7.控制汽包水位和鍋筒壓力

8.控制除氧器水位和除氧器壓力

9.控制高溫風機

三.

控制方案1.物料成分要保持穩(wěn)定化驗室化驗出各物料成分后，由中控室設定定量給料機的給料量。2.物料輸送系統(tǒng)中的各設備要進行順序控制，并有聯(lián)鎖保護將物料輸送系統(tǒng)分為3個子組來進行控制，分別為鉛精礦輸送子組、煙灰配料輸送子組和煙塵輸送子組：每一子組設手/自動切換按鈕、啟程序子組按鈕、停程序子組按鈕、緊急停車按鈕和復位按鈕，手動時，各組設備可以手動控制啟停，自動時控制子組設備啟停。當啟動程序子組時，按圖示箭頭方向依次啟動設備，若有設備不能正常啟動，超過設定時間后該設備發(fā)出報警，現(xiàn)場檢修設備，正常后按復位鍵繼續(xù)子組啟動。停程序子組時則反方向執(zhí)行。在正常運行過程中，若任一設備故障停車，其后續(xù)設備將停車，以免造成物料堆積。2#膠帶輸送機運行后，煙灰配料輸送子組才能啟動，2#膠帶輸送機停止后，煙灰配料輸送子組也要緊急停車。停煙塵輸送子組時，只有當埋刮板輸送機和3#埋刮板輸送機同時停止后才停2#埋刮板輸送機。

3.控制氧氣、氮氣和軟化水通過氧槍的流量和壓力氧氣通過氧槍在混合液體中浸沒噴射，使金屬和渣相激烈混合。氮氣和軟化水起保護氧槍的作用。為使爐內(nèi)反應平穩(wěn)連續(xù)，氧氣、氮氣和軟化水的流量和壓力均需控制平穩(wěn)。在一趟管道上同時由兩個閥門來控制流量和壓力，圖3-4所示為通過氧槍的氧氣流量和壓力控制的示意圖，PICA02101控制PV02101閥，F(xiàn)RQC02101控制FV02101閥，它們之間的控制互相耦合，一個閥門動作勢必會引起另一個控制量的變化。因為它們之間的耦合關系式?jīng)]辦法給出，在做控制方案時，做兩個單PID控制回路，將各自PID的輸出乘以系數(shù)作為另一個PID調(diào)節(jié)回路的輸出反饋，當兩個系數(shù)取0時，就為兩個獨立的PID控制回路，可以一個閥門手動全開，用另一個PID回路來自動調(diào)節(jié)。若兩個回路均投自動，兩個系數(shù)需要現(xiàn)場調(diào)整。4.控制氧氣通往氧油燒嘴的流量和壓力控制同第3條。5.控制柴油通往氧油燒嘴、鉛口以及主燃燒器的壓力柴油通往氧油燒嘴、鉛口以及主燃燒器的壓力采用單PID調(diào)節(jié)6.控制通往渣口的氧氣壓力氧氣通往渣口的壓力采用單PID調(diào)節(jié)。7.控制汽包水位和鍋筒壓力鍋筒壓力采用單PID調(diào)節(jié)。汽包水位采用三沖量調(diào)節(jié)：8.控制除氧器水位和除氧器壓力除氧器水位和除氧器壓力均采用單PID調(diào)節(jié)。9.控制高溫風機高溫風機使用變頻器控制，中控室給定變頻器轉(zhuǎn)速。四.

畫面拷屏硫化鉛精礦的直接熔煉

4.1概述金屬硫化物精礦不經(jīng)焙燒或燒結(jié)焙燒直接生產(chǎn)出金屬的熔煉方法稱為直接熔煉。對硫化鉛精礦來說,這種粒度僅為幾十微米的浮選精礦因其微粒小,比表面積大,化學反映和熔化過程都有可能很快進行，充分利用硫化礦粒子的化學活性和氧化熱，采用高效、節(jié)能、少污染的直接熔煉流程處理是合理的。傳統(tǒng)的燒結(jié)—鼓風爐流程將氧化——還原兩過程分別在兩臺設備中進行，存在許多難以克服的弊端。隨著能源、環(huán)境污染控制以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本對冶煉過程的要求越來越嚴格，傳統(tǒng)煉鉛法受到多方面的嚴峻挑戰(zhàn)。具體說來，傳統(tǒng)法有如下主要缺點：（1）隨著選礦技術的進步，鉛精礦品位一般可以達到60%，這樣精礦給正常燒結(jié)帶來許多困難，導致大量的熔劑、反粉或還有爐渣的加入，將燒結(jié)爐料的含量降至40%～50%。送往熔煉的是低品位的燒結(jié)塊，致使每生產(chǎn)1t多爐渣，設備生產(chǎn)能力大大降低。（2）1tPbS精礦氧化并造渣可放出2x106kJ以上的熱量，這種能量在燒結(jié)作業(yè)中幾乎完全損失掉，而在鼓風爐熔煉過程中又要另外消耗大量昂貴的冶金焦。（3）鉛精礦一般含硫15％～20％，處理1t精鉛礦可生產(chǎn)0.5t硫酸，但燒結(jié)焙燒脫硫率只有70％左右，故硫的回收率往往低于70％，還有30％左右，還有30％左右的硫進入鼓風爐煙氣，回收很困難，容易給環(huán)境造成污染。（4）流程長，尤其是燒結(jié)及其返粉制備系統(tǒng)，含鉛物料運轉(zhuǎn)量大，粉塵多，大量散發(fā)的鉛蒸汽、鉛粉塵嚴重惡化了車間勞動衛(wèi)生條件，容易造成勞動者鉛中毒。近30年來，冶金工作者力圖通過PbS受控氧化即按反映式PbS+O2＝Pb+SO2的途徑來實現(xiàn)硫化鉛精礦的直接熔煉，以簡化生廠流程，降低生產(chǎn)成本，利用氧化反應的熱能以降低能耗，產(chǎn)出高濃度的SO2煙氣用于制硫，減小對環(huán)境污染。但由于直接熔煉產(chǎn)生大量鉛蒸汽、鉛粉塵，且熔煉產(chǎn)物不是粗鉛含硫高就是爐渣含鉛高，致使許多直接熔煉方法都不很成功。冶金工作者通過Pb－S—O系化學勢圖的研究，找到了獲得成分穩(wěn)定的金屬鉛的操作條件，但也明確指出，直接熔煉要么產(chǎn)出高硫鉛，要么形成高鉛渣；要獲得含硫低的合格粗鉛，就必須還原處理含鉛高的直接熔煉爐渣。根據(jù)金屬硫化物直接熔煉的熱力學原理，運用現(xiàn)代冶金強化熔煉的技術，探討結(jié)構(gòu)合理的冶金反應器，對直接煉鉛進行多種方法的研究，其中有些已經(jīng)成功地用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，顯示了直接熔煉的強大生命力?？梢灶A言，直接熔煉將逐漸取代傳統(tǒng)法生產(chǎn)金屬鉛。4.2硫化鉛精礦直接熔煉的基本原理和方法4.2.1直接熔煉的基本原理金屬硫化物精礦直接熔煉的特點之一是利用工業(yè)氧氣,二是采用強化冶煉過程的現(xiàn)代冶金設備,從而使金屬硫化物受控氧化熔煉在工業(yè)上應用成為可能。在鉛精礦的直接熔煉中，根據(jù)原料主成分PbS的含量,按照PbS氧化發(fā)生的基本反應PbS+O2==Pb+SO2,控制氧的供給量與PbS的加入量的比例(簡稱為氧/料比),從而決定了金屬硫化物受控氧化發(fā)生的程度。實際上,PbS氧化生成金屬鉛有兩種主要途徑：一是PbS直接氧化生成金屬鉛，較多發(fā)生在冶金反應器的爐膛空間內(nèi)；二是PbS與PbO發(fā)生交互反應生成金屬鉛，較多發(fā)生在反應器熔池中。為使氧化熔煉過程盡可能脫除硫（包括溶解在金屬鉛中的硫），有更多的PbO生成是不可避免的，在操作上合理控制氧/料比就成為直接熔煉的關鍵。在理論上，可借助Pb-S-O系硫勢—氧勢化學勢圖（圖4-1）進行討論。在圖4-1中，橫坐標和縱坐標分別代表Pb-S-O系中的硫勢和氧勢，并用多相體系中硫的平衡分壓和氧的平衡分壓表示，其對數(shù)值分別為lgPs2和lgPo2.圖中間一條黑實線（折線）將該體系分成上下兩個穩(wěn)定區(qū)（又稱優(yōu)勢區(qū)）。上部PbO-PbSO4為熔鹽，代表PbS氧化生成的燒結(jié)焙燒產(chǎn)物。在該區(qū)域，隨著硫勢或SO2勢增大，燒結(jié)產(chǎn)物中的硫酸鹽增多；圖下部為Pb-PbS共晶物的穩(wěn)定區(qū)，由于Pb和PbS的互溶度很大，因此在高溫下溶解在金屬鉛中的S含量可在很大范圍內(nèi)變化。如圖所示，在低氧勢、高硫勢條件下，金屬鉛相中的硫可達13%，甚至更高，這就形成了平衡于縱坐標的等硫量（S%)線。隨著硫勢降低，意味著粗鉛中更多的硫被氧化生成SO2進入氣相。在這里，用點實線（斜線）代表二氧化硫的等分壓線（用PSO2表示）。等PSO2線表示在多相體系中存在的平衡反應1/2S2+O2=SO2.在一定PSO2下，體系中的氧勢增大，則硫勢降低。反之亦然4.2.2直接煉鉛的方法硫化鉛精礦直接熔煉方法可分為兩類：一類是把精礦噴入灼熱的爐膛空間，在懸浮狀態(tài)下進行氧化熔煉，然后在沉淀池進行還原和澄清分離，如基夫賽特法．這種熔煉反應主要發(fā)生在爐膛空間的熔煉方式稱為閃速熔煉．另一類是把精礦直接加入鼓風翻騰的熔體中進行熔煉，如QSL法、水口山法、奧斯麥特法和艾薩法等。這種熔煉反應主要發(fā)生在熔池內(nèi)的熔煉方式稱為熔池熔煉。按照閃速熔煉和熔池分類的硫化鉛精礦直接熔煉的各種方法概括起來列于表4-1。熔池熔煉法除了此表列出的底吹和頂吹法外，正在試驗中的還有瓦紐柯夫法，它是一種側(cè)吹的熔池熔煉方法。無論是閃速熔煉，還是熔池熔煉，上述各種直接熔煉鉛方法的共同優(yōu)點是：（1）硫化精礦的直接熔煉取代了氧化燒結(jié)焙燒與鼓風爐還原熔煉兩過程，冶煉工序減少，流程縮短，免除了反粉破碎和燒結(jié)車間的鉛粉、鉛塵和SO2煙氣污染，勞動衛(wèi)生條件大大改善，設備投資減少。（2）運用閃速熔煉或熔池的方法，采用富氧或氧氣熔煉，強化了冶金過程。由于細粒精礦直接進入氧化熔煉體系，充分利用了精礦表面巨大活性，反應速度快，加速了反應器中氣-液-固物料之間的傳熱傳質(zhì)。充分利用了硫化精礦氧化反應發(fā)熱值，實現(xiàn)了自熱或基本自熱熔煉。能耗低，生產(chǎn)率高，設備床能率大，余熱利用好。（3）氧氣或富氧熔煉的煙氣SO2濃度高，硫的利用率高。（4）由于熔煉過程得到強化，可處理鉛品位波動大、成分復雜的各種鉛精礦以及其他含Pb、Zn的二次物料，伴生的各種有價元素綜合回收好。直接煉鉛法具有下列優(yōu)點：熔煉強度高。在雙懸狀態(tài)下，強勁的氣流帶動爐料相互碰撞；或在熔池內(nèi)，氣流使熔體劇烈翻騰。熱的利用率高。煙氣SO2濃度高；有利于綜合回收。直接煉鉛既是高效、節(jié)能的提取治金方法，也是綜合利用高、環(huán)境保護好的方法。4.3基夫賽特法煉鉛(Kivcet)前蘇聯(lián)有色金屬科學研究院從六十年代開始研究開發(fā)的直接煉鉛工藝，八十年代用于大型工業(yè)生產(chǎn)，1986年初在哈薩克斯坦的烏斯季—卡緬諾爾斯克建成基夫賽特法煉鉛廠。1986年意大利薩明公司購買其專利建成處理爐料600t/d鉛廠(KSS廠)，目前在生產(chǎn)。1996年底，加拿大科明科公司120000t/a粗鉛的基夫賽特煉鉛廠投產(chǎn)成功，目前在生產(chǎn)?；蛸愄胤掋U屬于閃速熔煉一電熱還原法（Kivcet法），其反應過程主要在基夫賽特爐的反應塔空間進行。其設備連接圖如下圖所示：A.優(yōu)點：1.原料適應性強，能處理含鉛鋅渣料；2.主要金屬回收率高，綜合回收較好；3.渣含鉛低，＜2.0%；4.煙塵率低，約5%，可直接返回爐內(nèi)冶煉；5.生產(chǎn)成本低，粗鉛綜合能耗0.35t標煤／t；6.爐子壽命長，爐壽可達3年，維修費用省。B.缺點：1.原料需干燥至含水1%以下。2.一次性投資較高。基夫賽特煉鉛技術屬哈薩克斯坦東方有色金屬礦冶研究院專利。目前該技術仍處于專利保護期內(nèi)，我國采用該技術必須購買專利許可證，實行技術引進。需要引進內(nèi)容：1購買專利許可證；2干燥、熔煉工序的基本設計及詳細設計的技術參數(shù)；3現(xiàn)場指導及試車投產(chǎn)時技術服務；4基夫賽特爐專用物料噴嘴。報價420萬美元（前3項）。C.主要技術經(jīng)濟指標1、爐料含水＜1%2、干燥強度35kg/m3.h3、干燥回收率99%4、Kivcet爐料量1583.81t/d爐料5、爐料含鉛24.17%6、鉛回收率96.96%7、銀入粗鉛率99.5%8、金入粗鉛率98.06%9、銅入粗鉛率80%10、鋅入氧化鋅率50%11、煙塵率5～7%12、豎爐煙氣SO2濃度18%13、渣率49.5%14、渣含鉛2.10%15、硫酸凈化工序SO2回收率99.5%16、硫酸總轉(zhuǎn)化率99.75%17、車間總硫回收率99.05%18、尾氣中SO2含量870.16mg/m3(標)19、工作制度330d/a,24h/d1）生產(chǎn)過程含鉛物料+熔劑+工業(yè)氧（～95%）噴入豎爐內(nèi)，反應溫度1573-1673K，硫化鉛精礦在懸浮狀態(tài)下完成氧化脫硫和熔化過程，生成粗鉛、高鉛爐渣和含SO2的煙氣，并放出大量熱。由于氧氣-精礦的噴射速度達100～120m/s，爐料的氧化、熔化和形成初步的粗鉛、爐渣熔體僅在2～3s內(nèi)完成。當焦炭通過約4m高的反應塔空間時，被灼熱的爐氣加熱，但由于精礦粒度細，著火溫度低，先于焦炭燃燒。焦炭在反應塔下落過程中僅有10%左右被燃燒。焦炭密度小，落在反應塔下言的沉淀熔體上面形成赤熱的焦炭層，這就像煉鉛鼓風爐風口區(qū)的焦炭層一樣，將含有一次粗鉛和高鉛爐渣的熔體進行過濾，使高鉛渣中的PbO被還原出金屬鉛來，故稱為焦炭過濾層。在這里，約有80%～90%的氧化鉛被還原?；蛸愄胤ㄖ苯訜掋U系統(tǒng)的設備組合如圖4-2，爐料在反應塔和焦炭層發(fā)生的化學反應及其溫度變化沿斷面的分布如圖4-3。沉淀池加入焦炭塊漂浮在熔體表面，氧化鉛熔體在通過漂浮在熔池上赤熱焦炭層(焦濾層)時被還原。熔體中氧化鋅也被還原進入煙塵。產(chǎn)物：粗鉛、高鉛爐渣、粗氧化鋅、煙塵2）基夫賽特熔煉的優(yōu)點：①勞動條件好；②對原料適應性強,Pb20～70%,S13.5%～28%,Ag100～8000g/t的原料；③連續(xù)作業(yè)，氧化和還原在一個爐內(nèi)完成，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少；④煙氣SO2濃度高，可直接制酸；煙氣量少，帶走的熱少，余熱利用好，從而煙氣冷卻和凈化設備小，煙塵率約5%，煙塵可直接返回爐內(nèi)冶煉；⑤主金屬回收率高（Pb回收率>98%），渣含鉛低（<2%)，貴金屬回收率高，金、銀入粗鉛率達99%以上，還可回收原料中鋅60%以上；⑥能耗低，粗鉛能耗為0.35t標煤/t；⑦爐子壽命長，爐期可達3年，維修費用低。3）基夫賽特熔煉的缺點：①原料準備比較復雜：對爐料和水分要求嚴格，粒度要控制在0.5mm以下，最大不能超過1mm，需要干燥至含水在1%以下；②建設投資較高。4.4氧氣底吹煉鉛法4.4.1QSL法德國魯奇公司于七十年代研究開發(fā)的直接煉鉛工藝。德國施托爾貝格煉鉛廠和韓國溫山QSL廠，先后于1990年和1992年建成投產(chǎn)。1989年加拿大科明科公司的QSL法煉鉛廠投產(chǎn)，因工藝設備問題，僅試產(chǎn)3個月無法繼續(xù)生產(chǎn)而被迫關閉，1993年用基夫賽特法改建；我國西北冶煉廠20世紀80年代引進的QSL技術，于1992年建成投產(chǎn)，投產(chǎn)不久因故停產(chǎn)。4.4.1.1QSL爐QSL爐立體圖（1）設備反應器：臥式圓筒形轉(zhuǎn)爐，內(nèi)襯鉻鎂磚，外包鋼板爐子中置隔墻（隔墻下部有連通孔，雙煙道），分為氧化段和還原段。加料口：加入鉛精礦或其他含鉛二次物料噴嘴：氧化段噴入氧氣；還原段噴入氧氣、粉煤或天然氣。爐子向氧化段傾斜5%，可90度轉(zhuǎn)動。（2）工藝過程熔池深度1500mm，爐底鉛液深度250mm。氧化段：爐料加入后，在爐渣-金屬-氣體乳狀熔體中發(fā)生反應，生產(chǎn)Pb和PbO，放出熱量，實現(xiàn)自熱熔煉，此時的氧勢較高，約2.2左右。初鉛含S0.3-0.5%,初渣含鉛40-45%。氧化段溫度1050～1100℃.還原段：粗渣從隔墻下流入到還原段。粉煤（或天然氣）和氧氣噴入產(chǎn)生CO和H2，使高PbO爐渣在1250℃被還原。還原區(qū)氧勢較低，約為0.2左右。溫度實較高，為1150℃～1250℃。爐渣在流向還原區(qū)端墻上的排渣口的過程中逐漸被還原，還原形成的金屬鉛（二次粗鉛）沉降到爐低流向氧化區(qū)與一次粗鉛（初鉛）匯合。粗鉛與爐渣逆向流動，從虹吸口排出；爐渣從渣口連續(xù)或間斷排出。與氧化段硫化物氧化速度比較，還原速度較慢，還原段長度約為氧化段的2倍。對含鋅高的原料，QSL法的終渣需送煙化爐進一步揮發(fā)鋅。反應器熔池深度直接影響熔體和爐料的混合程度。淺熔池操作不但兩者混合不均勻，而且易被噴槍噴出的氣流穿透，從而降低氧氣或氧氣-粉煤的利用率。因此適當加深反應器熔池深度對反應器的操作是有利的。由熔煉工藝特點所決定，QSL反應器內(nèi)必須保持有足夠的底鉛層，以維持熔池反應體系中的化學勢和溫度的基本恒定。在操作上，為使渣層與虹吸出鉛口隔開，以保證液鉛能順利排出，也必須有足夠的底鉛層。底鉛層的厚度一般為200～400mm，而渣層宜薄，為100～150mm。反應器氧化區(qū)的熔池深度大，一般為500～1000mm。實踐證明，還原段的起始處增設一個擋圈，使還原段始終保持200mm高的鉛層，這有利于爐渣中被還原出來的鉛珠能沉降下來，從而降低終渣含鉛；此外，降低還原段的渣液面高度，使還原段的渣層較薄，渣層與鉛層的界面交換傳質(zhì)強度加大，同時渣層的渦流強度也減弱了，利于鉛沉降。QSL法直接煉鉛流程如圖所示：

A.優(yōu)點：①氧化脫硫和還原在一座爐內(nèi)連續(xù)完成；②備料簡單；③返料量少，有利于提高設備生產(chǎn)能力和降低包括能源、勞動力等消耗費用；④富氧使產(chǎn)生的煙塵量減少，煙中SO2濃度高，可直接制酸；⑤以煤代焦，成本更低。⑥主要金屬回收率高。B.缺點：操作條件控制難度較高；煙塵率高(20～30%)；噴槍使用壽命短；渣含鉛高，需進一步處理。4.4.2水口山法水口山煉鉛法是我國自行開發(fā)的一種氧氣底吹直接煉鉛法。在20世紀80年代，水口山第三冶煉廠在規(guī)模為Φ2234mm×7980mm的氧化反應爐進行半工業(yè)試驗成功后，擴大推廣應用到河南豫光金鉛公司和安徽池州兩家鉛廠生產(chǎn)，從而形成了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原鉛氧化渣的煉鉛新工藝。生產(chǎn)實踐證明，對于我國目前生產(chǎn)上采用的燒結(jié)-鼓風爐煉鉛老工藝改造，水口山法是一項污染少、投資省、見效快的可取方案。氧氣底吹熔煉一次成鉛率與鉛精礦品位有關，品位越高，一次粗鉛產(chǎn)出率越高，為適應下一步鼓風爐還原要求，鉛氧化渣含應在40%左右，略低于傳統(tǒng)法煉鉛原燒結(jié)塊含鉛率，相應地，一次粗鉛產(chǎn)出率一般為35%～40%，粗鉛含S<0.2%。在氧氣底吹熔煉過程中，為減少PbS的揮發(fā)，并產(chǎn)出含S、As低的粗鉛，需要控制鉛氧化渣的熔點不高于1000℃，CaO/SiO2比（0.7～0.8）有利于降低鼓風爐渣含鉛。考慮以兩個因素，鉛氧化渣中CaO/SiO2比控制在0.6～0.7之間為宜。和燒結(jié)塊相比，擗氧化渣孔隙率較低，同時，由于是熟料，其熔化速度較燒結(jié)塊要快，熔渣在鼓風爐焦區(qū)的停留時間短，從而增加了鼓風爐還原工藝的難度。但是，生產(chǎn)實踐證明，采用鼓風爐處理鉛氧化渣在工藝上是可行的，鼓風爐渣含Pb可控制在4%以內(nèi)。通過爐型的改進、渣型的調(diào)整、適應控制單位時間物料處理量等措施，渣含Pb可望進一步降低。另外，盡管現(xiàn)有指標較燒結(jié)-鼓風爐工藝渣含Pb量1.5%～2%的指標稍高，但由于新工藝鼓風爐渣量僅為傳統(tǒng)工藝鼓風爐渣量的50%～60%，因而，鼓風爐熔煉鉛的損失基本不增加。在技改過程中，利用原有的鼓風爐作適當改進即可，這樣，可以節(jié)省基建投資。該工藝的一個重要組成部分是氧氣站，目前，國內(nèi)工業(yè)純氧的制備技術有兩種，一種為傳統(tǒng)的深冷法，一種為變壓吸附法。前者生產(chǎn)能力大，氧氣純度高，但成本高，氧氣單位電耗一般為0.6～0.7kWh/Nm3；后者投資省，成本低，氧氣單位電耗低于0.45kWh/Nm3。國產(chǎn)1500m3/h的吸附制氧設備已研制成功，其氧氣純度達93%以上。對于1×104t/a規(guī)模的煉鉛廠，氧氣需要量一般為700～800m3/h。采用變壓吸附法制氧完全能滿足中型煉鉛廠技改需要。水口山法氧氣底吹熔煉取代傳統(tǒng)燒結(jié)工藝后，不僅解決了SO2煙氣及鉛煙塵的污染問題，還取得了如下效益：（1)由于熔煉爐出爐煙氣SO2濃度在12%以上，對制酸非常有利，硫的總回收率可達95%。（2）熔煉爐出爐煙氣溫度高達1000～1100℃，可利用余熱鍋爐或汽化冷卻器回收余熱。（3）采用氧氣底吹熔煉，原料中Pb、S含量的上限不受限制，不需要添加返料，簡化了流程，且取消了破碎設備，從而降低了工藝電耗。（4）由于減少了工藝環(huán)節(jié)，提高了Pb及其他有價金屬的回收率，氧氣底吹熔煉車間Pb的機械損失<0.5%。水口山煉鉛法是我國自行開發(fā)的一種氧氣底吹直接煉鉛法。在20世紀80年代，水口山第三冶煉廠在規(guī)模為Φ2234mm×7980mm的氧化反應爐進行半工業(yè)試驗成功后，擴大推廣應用到河南豫光金鉛公司和安徽池州兩家鉛廠生產(chǎn)，從而形成了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原鉛氧化渣的煉鉛新工藝。生產(chǎn)實踐證明，對于我國目前生產(chǎn)上采用的燒結(jié)-鼓風爐煉鉛老工藝改造，水口山法是一項污染少、投資省、見效快的可取方案。鉛精礦的氧化熔煉是在一個水平回轉(zhuǎn)式熔煉爐中進行，該底吹爐結(jié)構(gòu)與QSL爐氧化段類似。4.4.2.1水口山法（SKS法）水口山法是原水口山礦務局與國內(nèi)有關科研、設計單位，于八十年代后期研究開發(fā)的氧氣底吹直接煉鉛工藝。成功開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氧氣底吹熔煉——鼓風爐還原煉鉛新工藝同時成功地將自主研發(fā)的“富氧渣鼓風爐熔煉技術”和“鼓風爐強化噴粉熔煉技術”有效整合，形成了世界上首次將艾薩爐應用于鉛冶煉的先進技術。已建成投產(chǎn)的有濟源冶煉廠和池州冶煉廠目前水口山礦務局也建成投產(chǎn)了一套80kt/a粗鉛的鉛廠，采用SKS爐+鼓風爐+煙化爐流程。上世紀八十年代以前，世界上所有鉛冶煉均采用燒結(jié)—鼓風爐熔煉工藝，低濃度SO2煙氣及燒結(jié)破碎返粉鉛塵污染十分嚴重，我國鉛廠工人每年都要進行休假排鉛，并且嚴重影響鉛廠周圍兒童智力發(fā)育。各國都在開展鉛冶煉新工藝的研究，以治理鉛冶煉污染問題。我國在1985年由國家計委、國家科委立項，把治理鉛冶煉污染列為重點科研攻關項目。確定在沈陽冶煉廠開展?jié)穹掋U擴大試驗和在水口山礦務局開展氧氣底吹氧化—電爐還原熔煉擴大試驗研究。濕法煉鉛擴試工藝流程拉通，但因經(jīng)濟不合理而被否定。在水口山經(jīng)二年多試驗，氧氣底吹氧化工藝擴試取得階段性成果。電爐還原熔煉擴試因粉煤制備裝置簡陋及試驗經(jīng)費欠缺等原因未獲成果。SKS法創(chuàng)新點:1.工藝流程創(chuàng)新2.設備創(chuàng)新1)原創(chuàng)底吹熔煉爐2)余熱鍋爐創(chuàng)新3)格盤式鑄渣機4)新型鉛鼓風爐5)噴槍設計創(chuàng)新3.過程控制創(chuàng)新4.開創(chuàng)鉛塵封閉輸送處理系統(tǒng)1988年我國開始引進QSL煉鉛工藝談判，至1993年試投產(chǎn)，因各種原因，該工藝在我國未獲成功，故難以推廣。1998年中國有色工程設計研究總院帶頭，組織池州冶煉廠、河南豫光金鉛集團、溫州冶煉廠和水口山礦務局五方集資，進行氧氣底吹熔煉——鼓風爐還原工業(yè)試驗，取得成功。1999年國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委分別批準用該工藝在池州冶煉廠建設3萬t/a的示范性工廠和在河南豫光金鉛集團進行5萬t/a鉛冶煉廠的技術改造。4.4.4.2SKS法設備創(chuàng)新(1)原創(chuàng)底吹熔煉爐底吹爐的長徑比、底部氧槍布局及位置、加料口位置、熔池深度、排煙、放渣、放鉛口位置，都是通過在科學院化冶所的冷態(tài)模擬試驗后確定的，確保爐內(nèi)傳質(zhì)、傳熱良好，排煙、放渣，放鉛操作順利。(2)余熱鍋爐創(chuàng)新為防止底吹爐SO2煙氣在爐口處外逸，設計了一個香蕉型膜式壁密封煙罩，保證爐體在生產(chǎn)或轉(zhuǎn)動時，爐口煙氣不會外逸，保護了車間環(huán)境條件。(3)格盤式鑄渣機為了使底吹爐產(chǎn)出的高鉛渣，直接滿足鼓風爐的塊度要求，通過單模冷卻試驗，確定了鑄模規(guī)格、鑄錠機長度及運行速度。設計了薄層速冷格盤式直線型鑄渣機，完全滿足了產(chǎn)能及鼓風爐熔煉的要求。是滿足該工藝要求的原創(chuàng)設備。(4)新型鉛鼓風爐由于燒結(jié)塊和高鉛渣的理化性質(zhì)差別較大，高鉛渣極易熔化，原煉鉛鼓風爐，不能滿足處理高鉛渣的要求，通過在水口山的試驗，改變了鼓風爐爐腹角，采用雙排風口，從而延伸了炙熱焦炭高度，延長了鉛渣中氧化鉛的還原時間。(5)噴槍設計創(chuàng)新ISA噴槍壽命1～2周QSL噴槍壽命 2～4周池州、豫光噴槍壽命 6～8周主要創(chuàng)新點：①強化了噴槍冷卻效率； ②噴槍表面噴涂高溫陶瓷，提高耐磨抗腐性能； ③提高了噴槍加工精度，確保氧及氮均布，保證了槍 頭在爐內(nèi)溫度均一； ④噴槍材質(zhì)進行了特殊預處理。經(jīng)濟效益：池州，較原燒結(jié)鍋鼓風爐流程每噸鉛成本下降200元，每產(chǎn)出一噸鉛同時產(chǎn)出一噸酸，每噸酸視市場波動，利潤可達100～200元。豫光，較原燒結(jié)機鼓風爐流程每噸鉛成本降低150元，每噸酸多盈利100～200元。兩廠合計每年新增效益：3500～4800萬社會效益：以推廣應用80萬t鉛產(chǎn)量計，每年可減少50萬噸SO2排放污染大氣環(huán)境。改善鉛冶煉工廠的操作條件，避免了鉛廠工人及工廠周圍居民的鉛中毒現(xiàn)象。4.5富氧頂吹煉鉛法4.5.1概述頂吹熔煉法包括艾薩法和奧斯麥特法，此類熔煉方法的核心是頂吹浸沒噴槍技術，故又稱為浸沒熔煉，其共同特點是：①采用鋼外殼、內(nèi)襯耐火材料的圓柱型固定式爐體；②采用可升降的頂吹浸沒式噴槍將氧氣/空氣和燃料（粉煤、燃料油和天然氣均可）垂直浸沒噴射進入爐內(nèi)熔體中；③采用爐頂加料，塊料粉料均可；④采用輔助燃料噴嘴補充熱量；⑤爐子上部一側(cè)呈喇叭擴大形．設排煙口連接余熱鍋爐和電收塵器，以回收余熱，凈化煙氣。頂吹熔煉法用于粗鉛冶煉，較傳統(tǒng)冶煉工藝具有如下優(yōu)點：(1)對原料適應性強，不僅可以處理鉛精礦，還可處理二次含鉛物料、鋅浸出渣，進行鉛渣的煙化；(2)取消了傳統(tǒng)的鉛燒結(jié)過程，消除了粉塵和SO2煙氣的低空污染，使操作環(huán)境大為改善；(3)采用氧氣（富氧30%～40%）頂吹熔煉，因爐體密閉，漏風較少，煙氣量在為減少，提高了煙氣SO2濃度，為實現(xiàn)雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝提供了條件；(4)對入爐料的粒度、水分等要求不嚴格，備料過程簡單，混合料制粒入爐后可顯著減少被出爐煙氣帶走的粉塵量，從而降低煙塵率；(5)頂吹煉鉛設備系熔池熔煉，風從爐頂插入的噴槍送入熔池，熔煉強度及熱利用率較高；(6)立式圓筒形爐體占地面積小，只是廠房空間要求高，在場地受限的老廠改造中，配置比較容易；(7)冶煉工藝的自動化控制水平大大提高，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)減員增效。頂吹熔煉直接煉鉛可采用相連接的兩臺爐子操作，在不同爐內(nèi)分別完成氧化熔煉和鉛渣還原，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；也可以氧化熔煉和鉛渣還原兩過程同用一臺爐，間斷操作。但目前存在的問題是在直接熔煉的還原階段，因為還原所需的粉煤量是根據(jù)富鉛渣品位嚴格控制的，由于渣含鉛波動范圍大，從而引起爐溫變化幅度大，加劇爐墻耐火磚損壞，同時煙塵率也較高。頂吹熔煉方法在20世紀80年代工業(yè)應用獲得成功后，澳大利亞芒特艾薩礦業(yè)公司（MM）和奧斯麥特公司（Ausmelt)均持有該技術的專有權(quán)和銷售權(quán)，由于各自獨立發(fā)展，在技術上形成了各自的特點。4.5.2艾薩法4.5.2.1艾薩一鼓風爐煉鉛工藝描述艾薩爐的煉鉛原料有鉛精礦、石英石熔劑、煙塵返料和煤。煤的加入量根據(jù)熔煉熱平衡確定，是輔助燃料。但也可用燃料油和氣體燃料，通過噴槍噴入爐內(nèi)。燃料兼作一定還原劑的作用。各種物料由抓斗吊車分別送到各自相應的中間料倉，其下料量由定量秤精確計量，由主控制室調(diào)節(jié)控制，主控人員根據(jù)提供的各種物料分析數(shù)據(jù)，輸入中心計算機，完成配料計算，配料數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄蟼}的計量秤，控制皮帶秤的運行，達到精確配料。各中間倉的物料傳送到主皮帶，經(jīng)過混合制粒后，送入艾薩爐。根據(jù)熱平衡和物料平衡計算，控制風量、氧濃度與料量比率，維持恒溫作業(yè)，完成各種反應，產(chǎn)出粗鉛、富鉛渣和濃度為8%～10%SO2的煙氣。粗鉛送去精煉；富鉛渣鑄成渣塊，送到鼓風爐進行還原熔煉；煙氣經(jīng)過余熱鍋爐回收熱能、收塵系統(tǒng)回收鉛鋅等有價金屬，最后進入制酸系統(tǒng)。七十年代初澳大利亞聯(lián)邦科學-工業(yè)研究組織(CSIRO)研究開發(fā)的。1991年12月該公司的一座60kt/a粗鉛的ISA煉鉛廠建成投產(chǎn)，生產(chǎn)一年多后停產(chǎn)。韓國采用此法建了5座爐，其中2座處理QSL渣，2座處理鋅浸出渣，1座回收再生鉛。1996年德國諾登漢120kt/aAusmelt爐鉛廠建成投產(chǎn)，目前采用一段爐作業(yè)，高鉛渣出售到中國和印尼處理。納米比亞采用Ausmelt法冶煉硫化鉛精礦，于1997年初投產(chǎn)成功，單爐熔煉。2005年8月印度HZL公司Ausmelt爐煉鉛廠建成投產(chǎn)，煙氣處理采用硫胺法制酸技術（加拿大康索夫技術）。2005年我國云南曲靖80kt/a粗鉛ISA爐+鼓風爐煉鉛廠建成投產(chǎn)。A.優(yōu)點：1備料簡單2能使用低級塊煤作燃料；3煙氣SO2濃度高，可直接制酸；4爐子結(jié)構(gòu)簡單，占地少。5原料適用性強，可以處理含鉛鋅渣料。B.缺點：1.如采用單爐氧化熔煉、鼓風爐還原、煙化爐貧化，能耗高，投資大，煙塵率高。2.如采用單爐熔煉周期性作業(yè)，還原階段SO2煙氣不連續(xù)，制酸相對麻煩。我國從澳大利亞引進的艾薩法煉鉛采用艾薩爐頂吹富氧熔煉-鼓風爐還原富鉛渣的聯(lián)合流程，到此正在云南曲靖建廠，即將投入生產(chǎn)。艾薩爐作業(yè)是一個高度自動化的控制過程，從爐料的配料、上料、熔煉過程氣氛和溫度的控制以及設備運行狀況的監(jiān)控等作業(yè)主要都由控制室控制，通過DCS系統(tǒng)完成。該項目主要設計指標如下：①處理混合精礦量（13.0～14.5)×104t/a，其中精礦含50%～60%Pb，8%～10%H2O。②粗鉛產(chǎn)量8×104t/a，粗鉛含96%～98%Pb。③富鉛渣產(chǎn)量（9～10）×104t/a，其中渣含45%～50%Pb。④煙塵率13%～18%。⑤熔煉作業(yè)率>80%（不含換槍時間）。4.5.2.2艾薩爐熔煉系統(tǒng)主要設備結(jié)構(gòu)艾薩熔煉主體設備有艾薩爐、噴槍、余熱鍋爐、燒嘴、噴槍卷揚機等，輔助系統(tǒng)有供風、收塵、鑄造、鑄鉛、制酸等外圍系統(tǒng)。1．艾薩爐的爐體結(jié)構(gòu)2．艾薩爐噴槍噴槍是艾薩爐的核心技術。艾薩爐噴槍由三層同心圓管組成。最里層是測壓管。第二層是柴油或粉煤的通道，通過控制燃料燃燒可快速調(diào)節(jié)爐溫。最外層是富氧空氣，供艾薩爐熔煉需要的氧。為使熔池允分攪動，噴槍末端設置有旋流導片，保證鼓風以一定的切向速度鼓人熔池，造成熔池上下翻騰的同時，整個熔體急速旋轉(zhuǎn)，從而加速反應并減少對爐襯耐火材料的徑向沖刷力。氣體作旋向運動，同時強化氣體對噴槍槍體的冷卻作用，使高溫熔池中噴濺的爐渣在噴槍末端外表面粘結(jié)、凝固為相對穩(wěn)定的爐渣保護層．延緩高溫熔體對鋼制噴槍的浸蝕，另外，呈旋流狀噴出的反應氣體對熔體產(chǎn)生的旋向作用．強化了對熔體/爐料的混合攪拌作用，為熔池中氣、固、液三相的傳熱傳質(zhì)創(chuàng)造了有利條件。3輔助燃燒噴嘴艾薩爐的輔助燃燒噴嘴，長期置于爐內(nèi)，烤爐和暫停熔煉時，噴嘴供油供風，燃燒補熱。正常作業(yè)情況下，噴嘴停油，但供風作業(yè)熔煉補充風用。4艾薩爐的熔體排放艾薩熔煉爐采用間斷排放熔體。其優(yōu)點是排液瞬時流量大，排液溜槽不易凍結(jié)，對熔體過熱溫度要求較低。渣線上下波動范圍較大，爐襯磨損和腐蝕相對較分散，渣線區(qū)爐襯壽命較長。其缺點是需要設置泥炮，定期打孔、放液、堵孔；清理溜槽，操作較繁瑣。熔體高度周期性上下波動，噴槍需要隨時進行相應調(diào)整，需精心操作控制。4.5.2.3艾薩熔煉操作要點艾薩熔煉操作：分為點火烘爐和正常熔煉1．烘爐艾薩爐的耐火材料采用鎂鉻磚，外層是高鋁磚，烘爐應遵照升溫曲線進行，余熱鍋爐也同時升溫。烘爐采用專門的升溫燒嘴進行，它設有供油裝置、供風系統(tǒng)和自動點火機構(gòu)，按照執(zhí)行程序由計算機控制運行，爐溫以安裝在爐體上部的熱電偶測量出來的溫度為基準。2.熔煉操作熔池熔煉第一步是造熔池，為了確保在接近正常生產(chǎn)爐溫投產(chǎn)。應該用富鉛渣．這樣爐溫低，形成熔池快；沒有富鉛渣也可用鼓風爐爐渣但爐溫控制較高，需要很長時間。當掛渣結(jié)束后，則轉(zhuǎn)入正常熔煉狀態(tài)，從小料量開始。在正常生產(chǎn)進料后，熔池深度不斷上升。先放渣，后放鉛在整個作業(yè)過程中，加料連續(xù)進行，只有排放作業(yè)是周期性。3．渣型控制艾薩熔煉的富鉛渣為PbO-CaO-SiO2-FeO-ZnO渣型，其成分控制主要檢測SiO2和Fe含量，一般為Fe/SiO2=1.1～1.2艾薩熔煉系強化熔煉，反應激烈、Fe/SiO2比不適當，會使渣中Fe3O4含量急劇升高，渣的粘度迅速增加，嚴重時送入熔池的氣體和反應生成物中的氣體不能及時釋放，窒息到—定的程度后會急劇膨脹，熔池雖然涌動，但翻騰效果很差，最后攜帶大量爐渣噴出爐膛形成泡沫渣，造成安全事故。4．噴槍的檢查和更換5．保溫燒嘴作業(yè)5．保溫燒嘴作業(yè)6.艾薩爐及余熱鍋爐的清理艾薩爐爐頂與垂直煙道都是余熱鍋爐的一部分。爐結(jié)的產(chǎn)生影響爐子的負壓控制與煙氣流通，致使不能正常作業(yè)。此時，可以適當調(diào)整艾薩爐煙氣出口溫度，造成一定范圍的溫度波動，從而使鍋爐爐壁形成不均勻的膨脹的收縮，動搖粘結(jié)物的附著力，使其落入熔池。在生產(chǎn)運行中，由于各種原因可能引起鍋爐爆管，必須及時處理，否則會影響鍋爐上水，造成嚴重后果。但如果停止艾薩爐作業(yè)，會造成頻繁啟動，嚴重影響爐壽。在爐頂處與鍋爐垂直段連接處采用伸縮節(jié)，清理鍋爐時，從此處將兩者隔離。首先將爐頂?shù)乃h(huán)切換至另外單獨的系統(tǒng)，切換時應特別注意，因為兩者水壓相差較大，再升高可伸縮的冷卻屏，清理干凈結(jié)渣，插入水冷閘板，逐漸使鍋爐降至常溫，處理問題。這樣可以保證艾薩爐仍然繼續(xù)保溫，減少頻繁啟動，減少爐體耐火材料因冷熱反復變化而降低使用壽命。4.5.3奧斯麥特法在20世紀末，歐洲金屬公司（德國)諾丁漢姆（Nordenham）鉛鋅冶煉廠成功采用奧斯麥特頂吹熔池熔煉方法煉鉛。奧斯麥特爐主要由爐體、噴槍及升降裝置，加料裝置、排渣口、出鉛口、煙氣出口組成。奧斯麥特爐與艾薩爐的比較①奧斯麥特公司的噴槍由4層套筒組成，中心管從內(nèi)到外分別是燃料、氧氣、空氣和套筒風，并引入了二次燃燒機制；二次燃燒機制及套筒噴槍專利為奧斯麥特公司獨家擁有。其優(yōu)點是熔煉產(chǎn)出的單體硫及燃燒不完全的物質(zhì)如CO及有機物等，由套筒風進行二次燃燒，套筒風送入點接近熔體，二次燃燒產(chǎn)生的熱量容易被噴嘴飛揚起來的熔體吸收，提高熱效率，同時二次風量可按爐況準確調(diào)控。爐體上部不設二次風口，爐子密封性好，煙氣不會外泄產(chǎn)生低空污染，爐內(nèi)熱場分布較均勻。②奧斯麥特爐的輔助燃料燒嘴只供烘爐和暫停熔煉時維持爐溫用。正常作業(yè)時是提至爐外，噴嘴用蓋板蓋嚴；③奧斯麥特熔煉爐體外殼噴水，采用噴淋冷卻、投資省，簡單易行；缺點是冬季車間內(nèi)水霧較大，鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)露腐蝕加快。④奧斯麥特爐采用虹吸口連續(xù)排放熔體；其優(yōu)點是熔池液面高度恒定，波動小。噴槍插入深度不用經(jīng)常調(diào)整。熔煉作業(yè)較穩(wěn)定，操作易于控制。連續(xù)排液不需定期打開和堵塞放液口，操作簡單，排液量恒定，便于管理。其缺點是虹吸口內(nèi)隔墻需設水套。排液瞬時流量小，對熔體過熱溫度較為敏感，虹吸溢流口需設油燒嘴補熱提溫。渣線波動范圍小，對爐襯磨損的腐蝕比較集中，渣線區(qū)爐襯壽命短。⑤奧斯麥特爐的爐頂為淋水傾斜爐頂，采用搗打耐火料襯里。出爐煙氣過道為斜坡式鋼殼內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)過程中控制煙氣溫度高于煙塵熔點，使結(jié)瘤物熔化返入爐內(nèi)，爐內(nèi)無阻濺板。目前這種爐頂結(jié)構(gòu)有被水平爐頂垂直煙道取代的趨勢。4.6

傾斜式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法瑞典玻利頓金屬公司于20世紀80年代開始使用傾斜式旋轉(zhuǎn)爐（卡爾多爐）直接煉鉛。該法的爐料加料噴槍和天然氣（或燃料油）-氧氣噴槍插入口都設在轉(zhuǎn)爐頂部，爐體可沿縱軸旋轉(zhuǎn)，故該方法又稱為頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法（TBRC）?？柖酄t（Caldo）轉(zhuǎn)爐由圓筒形爐缸和喇叭形爐口組成。爐體外殼為鋼板，內(nèi)砌鉻鎂磚。外徑3600mm，長6500mm，操作傾角280，新砌爐工作容積11m3。爐缸外壁固連著兩個大輪圈，帶輪圈的爐體用若干組托輪固定在一個框架內(nèi)，爐體可沿爐缸中心線作回旋運動，轉(zhuǎn)速為0～30r/min。在轉(zhuǎn)爐動力裝置驅(qū)動下，保持爐體旋轉(zhuǎn)時可以同時調(diào)整爐體傾角。在正常作業(yè)傾角部位設有煙罩和煙道，將煙氣引入收塵系統(tǒng)。輸送燃油和氧氣的燃燒噴槍與輸送精礦的加料噴槍通過煙罩從爐口插入爐內(nèi)。用一個很大的通風集塵罩將整個爐子系統(tǒng)包括鉛包、渣包以及附屬設備包圍起來，通過風機將泄漏的煙氣和塵送到布袋室凈化后排空。在爐子下面的通風坑道內(nèi)，有兩個軌道式抬包車用于裝運液體或固體產(chǎn)品。與其他強化熔煉新工藝相比，卡爾多爐的優(yōu)點有：①操作溫度可在大范圍變化，如在1100～1700℃溫度下可完成銅、鎳、鉛等金屬硫化精礦的熔煉和吹煉過程；②由于采用頂吹與可旋轉(zhuǎn)爐體，熔池攪拌充分，加速了氣-液-固物料之間的多相反應，特別有利于MS和MO之間的交互反應的充分進行；③借助油（天然氣）-氧槍容易控制熔煉過程的反應氣氛，可根據(jù)不同要求完成氧化熔煉和爐渣還原的不同冶金過程。瑞典玻利頓公司隆卡爾冶煉廠卡爾多轉(zhuǎn)爐既可處理鉛精礦，又可處理二次鉛原料。處理鉛精礦時，處理能力為330t/d，煙氣量為25000～30000m3/h。氧化熔煉時煙氣含SO2為10.5%?？柖酄t吹煉分為氧化與還原兩個過程，在一臺爐內(nèi)周期性進行。氧化段鼓入含60%O2的富氧空氣，可能維持1100℃左右的溫度。為了得到含S低的鉛，氧化熔煉渣含鉛不低于35%。如果渣含鉛每降低10%，那么粗鉛含硫會升高0.06%。傾斜式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法吹煉1t鉛精礦能耗為400kWh，比傳統(tǒng)法流程生產(chǎn)的2000kWh低很多。采用富氧后，煙氣體積減少，提高了煙氣中的SO2濃度。缺點：①間歇作業(yè)，操作頻繁，煙氣量和煙氣成分呈周期性變化；②爐子壽命短；③設備復雜，造價高。豫光煉鉛法——液態(tài)高鉛渣直接還原新工藝的研發(fā)及工業(yè)化生產(chǎn)

陳會成

摘

要:

簡述了國內(nèi)外鉛冶煉的生產(chǎn)技術現(xiàn)狀及其存在的不足，并介紹了鉛冶煉新技術的研發(fā)狀況。重點介紹了豫光煉鉛法的研發(fā)歷程、工藝裝備特點及工藝的優(yōu)越性，豫光煉鉛法對提升我國鉛冶煉水平、實現(xiàn)綠色冶煉的深遠意義。關鍵詞:豫光煉鉛法；綠色冶煉；液態(tài)高鉛渣；直接還原

1、國內(nèi)鉛生產(chǎn)技術現(xiàn)狀我國是世界第一鉛生產(chǎn)和消費大國，據(jù)統(tǒng)計2009年全國粗鉛產(chǎn)量達314萬噸，消費量為287萬噸，我國也是鉛礦資源貧乏的國家，2009年原生鉛選鉛量僅120萬噸，遠不能滿足我國鉛冶煉的生產(chǎn)需要，大部分鉛原料需要進口。我國現(xiàn)行鉛冶煉工藝主要有：燒結(jié)----鼓風爐還原工藝，氧氣底吹氧化----鼓風爐還原工藝（SKS煉鉛法），云南曲靖的YMG煉鉛法，QSL煉鉛法，閃速熔煉煉鉛法等，但應用最廣的先進工藝是氧氣底吹氧化----鼓風爐還原工藝，但它的生產(chǎn)過程能源消耗還大有潛力可挖。資源的短缺、產(chǎn)能的過剩，以及環(huán)保要求的日益提高，越來越要求更好的綠色冶煉工藝出現(xiàn)并應用。2、國外鉛生產(chǎn)技術現(xiàn)狀國外鉛冶煉也采用傳統(tǒng)的燒結(jié)－鼓