陳學(xué)興, 劉 繁

(水口山有色金屬集團(tuán)公司第八冶煉廠， 湖南 衡陽 421513)

富氧底吹工藝處理高鋅鉛精礦的工業(yè)試驗(yàn)

陳學(xué)興, 劉 繁

(水口山有色金屬集團(tuán)公司第八冶煉廠， 湖南 衡陽 421513)

敘述了富氧底吹工藝處理高鋅鉛精礦的工業(yè)試驗(yàn)，通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，提出了煉鉛過程中鋅的合理含量以及煙化爐處理高鋅爐渣的最佳經(jīng)濟(jì)品位。

高鋅鉛精礦；富氧底吹；粗鉛；鋅含量；控制

由于鉛礦源的貧化，原料緊缺，鉛冶煉廠面臨著成分復(fù)雜鉛精礦的處理，如高鋅礦。高鋅鉛精礦(Zn≥9%)采用燒結(jié)—鼓風(fēng)爐工藝處理時(shí)，將導(dǎo)致生產(chǎn)困難。國內(nèi)眾多大型鉛冶煉企業(yè)都采用富氧底吹工藝生產(chǎn)粗鉛，由于鉛精礦中鋅元素不計(jì)價(jià)，采用富氧底吹煉鉛工藝回收金屬鋅，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。水口山八廠在處理進(jìn)口高鋅鉛精礦的工業(yè)試驗(yàn)中，高鋅鉛精礦搭配少量的高品位鉛精礦，通過底吹爐生產(chǎn)一次粗鉛，鋅進(jìn)入高鉛渣，高鉛渣經(jīng)鼓風(fēng)爐還原生產(chǎn)二次粗鉛，高鋅爐渣最后通過煙化爐揮發(fā)回收次氧化鋅，系統(tǒng)運(yùn)行正常。

1 工業(yè)試驗(yàn)

1.1 高鋅鉛精礦的成分

2011年3月11日～3月20日工廠集中處理了5 000 t高鋅鉛精礦，其主要的物質(zhì)組成是方鉛礦、閃鋅礦及脈石。主要化學(xué)成分為(%)：Pb 53.86、 Zn 13.15 、S 19.76、Cu 0.11 、As 0.3、Sb 0.9、FeO 3.53、 SiO211.95、 CaO 0.61。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

采用底吹爐氧化-鼓風(fēng)爐還原-煙化爐煙化的原則流程生產(chǎn)粗鉛，回收鋅等有價(jià)金屬，生產(chǎn)工藝流程如圖 1所示。

圖1 工藝流程圖

1.3 工業(yè)試驗(yàn)

工業(yè)試驗(yàn)期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1～表3。

表1 底吹爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表2 鼓風(fēng)爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表3 煙化爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)

2 分析討論

根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分別作出粒礦含鋅與底吹爐沉鉛率的關(guān)系圖(圖2)，高鉛渣含鋅與鼓風(fēng)爐鉛直收率的關(guān)系圖(圖3)，前床爐渣含鋅與煙化爐棄渣含鋅的關(guān)系圖(圖4)。

圖2 粒礦含鋅與底吹爐沉鉛率的關(guān)系圖

圖3 高鉛渣含鋅與鼓風(fēng)爐鉛直收率的關(guān)系圖

圖4 鼓風(fēng)爐前床爐渣含鋅與煙化爐棄渣含鋅的關(guān)系圖

從圖2可以看出，隨著入爐粒礦含鋅的升高，底吹爐沉鉛率呈下降趨勢，粒礦含鋅10%時(shí)，沉鉛率為27%，粒礦含鋅7.5%時(shí)，沉鉛率最高，為42%。高鋅鉛精礦在底吹爐氧化熔煉過程中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)[1]：

(1)

(2)

(3)

硫化鉛與底部噴入的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，再經(jīng)過交互反應(yīng)生成粗鉛。硫化鋅也發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，同時(shí)放出大量的熱，反應(yīng)形成的氧化鋅進(jìn)入熔渣，較多的氧化鋅導(dǎo)致爐渣的熔點(diǎn)升高，渣發(fā)粘。為了維持爐渣的流動(dòng)性，使放渣順暢，控制較高的氧料比，這樣反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鉛又被氧化成氧化鉛進(jìn)入爐渣，導(dǎo)致底吹爐沉鉛率下降。

從圖3可以看出，隨著入爐高鉛渣含鋅含量上升，鼓風(fēng)爐鉛的直收率呈下降趨勢，含鋅為14.5%時(shí)，鉛的直收率最高，達(dá)90%。高鉛渣含鋅≥14.5%時(shí)，鉛的直收率呈下降趨勢。高鉛渣中的氧化鋅含量太高，在鼓風(fēng)爐還原熔煉過程中，大部分氧化鋅進(jìn)入爐渣，導(dǎo)致熔渣的熔點(diǎn)上升，流動(dòng)性變差，渣含鉛明顯呈上升趨勢，同時(shí)由于鼓風(fēng)爐內(nèi)還原氣氛強(qiáng)，高鉛渣中的氧化鋅被CO還原生成金屬鋅蒸氣，鋅蒸氣隨爐氣上升重新被氧化為氧化鋅，導(dǎo)致爐頂溫度很高，煙塵率上升，煙塵帶出的金屬鉛明顯增加[2]。

從圖4可以看出，當(dāng)鼓風(fēng)爐渣含鋅在14%～21%時(shí)，煙化爐棄渣含鋅控制在2.8%以下，煙化爐鋅的直收率基本穩(wěn)定在85%；當(dāng)鼓風(fēng)爐渣含鋅超過21%，煙化爐棄渣含鋅急劇上升，煙化爐鋅的直收率也呈下降趨勢。鼓風(fēng)爐渣含鋅過高，受煙化爐吹練時(shí)間90 min/爐的限制，爐渣中的氧化鋅未能徹底還原，棄渣含鋅較高，故鋅的直收率下降。

3 結(jié)論

(1) 高鋅鉛精礦采用富氧底吹爐處理時(shí)，配料制成的入爐粒礦含鋅控制在7.5%以內(nèi)，底吹爐沉鉛率可達(dá)到40%以上。

(2) 高鉛渣含鋅控制在14.5%以內(nèi)，鼓風(fēng)爐鉛的直收率最高可達(dá)到90%。

(3) 鼓風(fēng)爐渣含鋅控制在14%～21%范圍，煙化爐鋅的直收率可達(dá)到85%以上。

[1]趙天從.重金屬冶金學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1981.

[2]李衛(wèi)峰,賈著紅.硫化鉛精礦富氧底吹及富氧頂吹熔煉技術(shù)[M].長沙:中南大學(xué)出版社，2010.

Industrialtestofhigh-zincleadconcentratetreatmentwithoxygen-enrichedbottom-blownprocess

CHEN Xue-xing, LIU Fan

The industrial test of high-zinc lead concentrate treatment with oxygen-enriched bottom-blown process was presented. Based on the analysis of production data, the reasonable zinc contents during lead smelting process and the optimal economic grade of high-zinc slag treated with fuming furnace were put forward.

high-zinc lead concentrate; oxygen-enriched bottom-blown; blister lead; zinc content; control

陳學(xué)興(1967—)，男，湖南郴州人，研究生，工程師，水口山有色金屬集團(tuán)公司第八冶煉廠副廠長。

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