有色金屬冶金第4章氧化熔煉和還原熔煉實(shí)踐

第四章氧化熔煉和還原熔煉實(shí)踐

4.1概述鉛燒結(jié)塊還原熔煉在于使鉛的氧化物還原并與貴金屬和鉍等聚集進(jìn)入粗鉛，而使各種造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及鋅等進(jìn)入爐渣，以達(dá)到相互分離。

當(dāng)原料含銅較高時(shí)，可產(chǎn)出鉛冰銅將銅富集；若原料含銅不太高，可將銅富集于粗鉛中，此時(shí)銅在爐渣中的損失將稍大。原料中鎳鈷含量較高時(shí)，則產(chǎn)出黃渣（砷冰銅）將其富集。所以，在此特殊情況下，熔煉便可能產(chǎn)出四種熔體產(chǎn)物，并按其比重的不同分成四層，由上而下分別為爐渣、鉛冰銅（鉛锍）、砷冰銅（黃渣）和粗鉛。

4.2燒結(jié)焙燒

燒結(jié)焙燒是在高溫（大于800℃）下將精礦中的硫化物氧化脫硫生成氧化物，同時(shí)燒結(jié)產(chǎn)出堅(jiān)硬多孔燒結(jié)塊的過程。所以，燒結(jié)焙燒有兩個(gè)主要目的：除去鉛精礦中的硫和砷、銻等易揮發(fā)的物質(zhì)；將粉料燒結(jié)成塊。

精礦含銅較高（如WCu>1％）時(shí)，燒結(jié)塊中應(yīng)殘留一部分硫，以便銅在熔煉時(shí)以Cu2S形態(tài)進(jìn)入鉛冰銅中。若精礦含鋅較高，則應(yīng)將硫盡量除凈，因?yàn)槿蹮挄r(shí)ZnS比ZnO更有害。如果精礦含銅鋅都較高，可在燒結(jié)時(shí)將硫盡量燒去。然后在熔煉時(shí)加入黃鐵礦作硫化劑，使銅硫化為Cu2S進(jìn)入冰銅。（一）燒結(jié)焙燒方法

鉛精礦燒結(jié)焙燒設(shè)備可采用：燒結(jié)鍋；燒結(jié)盤；帶式燒結(jié)機(jī)燒結(jié)。帶式燒結(jié)機(jī)燒結(jié)又有：吸風(fēng)燒結(jié)；鼓風(fēng)燒結(jié)。（二）燒結(jié)的配料鉛燒結(jié)配料時(shí)必須考慮到下列的技術(shù)條件：爐料中所含的造渣成分SiO2，F(xiàn)eO，CaO等的質(zhì)量比率必須符合選定的鼓風(fēng)爐渣型的要求；爐料含硫量控制在wS=5%~7％范圍內(nèi)?；旌狭虾蛐∮趙S＝5％時(shí)，過程所需熱量不足而需補(bǔ)加碳質(zhì)燃料。若含硫過高（如wS=8％），燒結(jié)塊的殘硫量也高(wS=2.5％)；爐料含鉛量一般控制在wPb=40%~45％范圍內(nèi)；根據(jù)原料進(jìn)廠計(jì)劃，盡量按比例使用各種原料，控制爐料中的雜質(zhì)含量，特別是Zn、A1、Mg的含量。（三）混料與潤(rùn)濕

混料的目的在于確保燒結(jié)料有均勻一致的化學(xué)組成和物理組成，并在混料時(shí)均勻潤(rùn)濕使?fàn)t料有最佳的透氣性。爐料良好的透氣性是燒結(jié)過程至關(guān)重要的技術(shù)條件。實(shí)踐證明，料層透氣性愈好，脫硫速度也愈快，單位生產(chǎn)率也愈高。影響爐料透氣性的另一因素是爐料的粒度組成。而爐料的粒度組成主要取決于返粉的粒度，因?yàn)榉捣弁ǔＵ紶t料質(zhì)量的w返粉=65％以上。其次便是熔劑和返回的水淬渣。混料和制粒多用圓筒機(jī)，制粒也用圓盤機(jī)。（四）布料和點(diǎn)火

點(diǎn)火料斗設(shè)在點(diǎn)火爐的前面，鋪設(shè)底料供點(diǎn)火用，料層厚度一般為30~40mm，主料斗設(shè)在點(diǎn)火爐的后面，當(dāng)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車向前運(yùn)行進(jìn)入點(diǎn)火護(hù)下方時(shí)，借吸風(fēng)箱的抽力使底料均勻著火，然后運(yùn)行至主料斗的下方鋪設(shè)本料，由鼓風(fēng)箱向上鼓風(fēng)進(jìn)行燒結(jié)作業(yè)。（五）燒結(jié)正常作業(yè)

在鉛燒結(jié)焙燒的正常生產(chǎn)中，當(dāng)點(diǎn)火底料通過點(diǎn)火爐下口著火后，再在其上鋪上本料層，吸風(fēng)轉(zhuǎn)為鼓風(fēng)，燒結(jié)焙燒過程即由下向上發(fā)展，爐料經(jīng)過脫水、干燥、預(yù)熱、燒結(jié)及冷卻等過程。下圖為這種過程的示意圖。

4.3鼓風(fēng)爐還原熔煉

（一）鉛鼓風(fēng)爐的構(gòu)造

鉛鼓風(fēng)爐爐井的垂直斷面（內(nèi)型線）目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的形式，一般為風(fēng)口區(qū)收縮，向上擴(kuò)張形成爐腹的所謂普通型爐子，如下圖：普通型煉鉛鼓風(fēng)爐1-咽喉口；2-風(fēng)口；3-加料門；4-排煙口（二）焦炭燃燒與還原能力

焦炭的燃燒狀況對(duì)爐內(nèi)溫度和氣氛有決定性的影響。在正常情況下，焦炭主要在風(fēng)口區(qū)附近燃燒而形成高溫集中的“焦點(diǎn)區(qū)”。焦炭既是發(fā)熱劑又是還原劑，焦炭燃燒產(chǎn)生CO2和CO，其反應(yīng)為：C＋O2＝CO2＋408kJC＋0.5O2＝CO＋123kJ

風(fēng)口區(qū)的氧位最高，焦炭強(qiáng)烈燃燒，溫度也達(dá)到最高（1400～1500℃）。在通常情況下，氧化區(qū)內(nèi)的CO：CO2≤1。

影響鉛級(jí)風(fēng)爐熔煉還原能力的主要因素是焦率、料柱高度、爐溫、還原時(shí)間和風(fēng)焦比。（三）鉛鼓風(fēng)爐正常作業(yè)

鼓風(fēng)爐是實(shí)現(xiàn)逆流原理相當(dāng)完善的冶金設(shè)備。加入爐內(nèi)的物料由上而下逐漸運(yùn)動(dòng)，而氣流運(yùn)動(dòng)的方向正相反。鼓風(fēng)爐內(nèi)按溫度可分為四個(gè)區(qū)：預(yù)熱區(qū)（100～400℃）；還原區(qū)（低于900℃）；熔化區(qū)（溫度＜1300℃）；風(fēng)口區(qū)（1300～1500℃）。鉛鼓風(fēng)爐熔煉時(shí)各種組分在產(chǎn)物中的分布如下表所示。

鼓風(fēng)爐熔煉時(shí)各組分在產(chǎn)物中的分布（w/%）

（四）熔煉技術(shù)動(dòng)態(tài)富氧熔煉雙排風(fēng)口椅形爐熱風(fēng)熔煉（五）鼓風(fēng)爐熔煉產(chǎn)物

1）粗鉛

2）爐渣

3）鉛冰銅（锍）

4）黃渣（砷冰銅）

5）煙氣

6）煙塵

4.4閃速氧化熔煉(Kivcet)

氧氣閃速熔煉一電熱還原法（Kivcet法），也稱基夫賽特熔煉，其設(shè)備連接圖如下圖所示：作為氧化段的閃速熔煉爐作為還原段的電爐鋅蒸氣冷凝器整個(gè)冶煉過程分為兩段：氧化段還原段

4.5熔池氧化熔煉4.5.1QSL氧化熔煉氧氣底吹直接煉鉛法(QSL法)反應(yīng)器為一臥式可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒形爐。

反應(yīng)器被隔墻分為兩部分：1）左邊為氧化段2）右邊為還原段

QSL法直接煉鉛流程如圖所示：QSL法煉鉛流程圖4.5.2Ausmelt氧化熔煉Ausmel煉鉛法同樣分為兩個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段為氧化段，硫化鉛精礦在氧化段被熔煉為富PbO爐渣；第二階段即還原段，在還原段內(nèi)利用噴入的粉煤將富鉛渣還原產(chǎn)出粗鉛和棄渣。4.5.3KSS氧化熔煉前蘇聯(lián)將基夫賽特(Kivcet)法技術(shù)轉(zhuǎn)讓給意大利Snamprogetli設(shè)計(jì)院，該院與薩米(Sammi)公司合作，在威斯麥（Vesme）港建設(shè)一個(gè)年產(chǎn)95000t粗鉛的冶煉廠，將基夫賽特法改稱KSS(Kivcet-Sammi-Snamprogetli)法，于1987年2月全面投產(chǎn)。KSS法煉鉛流程圖單元作業(yè)

硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒脫硫的程度與什么有關(guān)系，脫硫的目的是什么？

試述燒結(jié)焙燒