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冶金百科 | 铅冶金 - 铅冶金概述(三 )

2023-09-25 11:05:04 来源:中冶有色技术网
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简介:鼓风炉炼铅的炉渣成分是什么? 答:炼铅炉渣主要由FeO、SiO₂、ZnO和CaO组成。FeO、CaO和SiO₂的比例决定于烧块中ZnO的含量及其他条件。铅烧结块中含有较多ZnO,熔炼过程中被还原进入炉气或硫化进入铅冰铜;ZnO在炉渣中的溶解度随渣含铁的增高而增大,即FeO越多,则炉渣中ZnO的溶解度越大;随着炉渣中ZnO量的增高,SiO₂、CaO及Al₂O₃含量都应相应降低。
鼓风炉炼铅的炉渣成分是什么?

答:炼铅炉渣主要由FeO、SiO₂、ZnO和CaO组成。FeO、CaO和SiO₂的比例决定于烧块中ZnO的含量及其他条件。铅烧结块中含有较多ZnO,熔炼过程中被还原进入炉气或硫化进入铅冰铜;ZnO在炉渣中的溶解度随渣含铁的增高而增大,即FeO越多,则炉渣中ZnO的溶解度越大;随着炉渣中ZnO量的增高,SiO₂、CaO及Al₂O₃含量都应相应降低。

铅在炉渣中的损失有哪些?

答:铅在炉渣中的损失,有化学损失、物理损失和机械损失。


(1)化学损失。由于炉料熔化速度大于还原速度,使PbO、PbO·SiO₂等来不及还原而进入炉渣。

(2)物理损失。物理损失是铅冰铜溶解到炉渣中。铅冰铜中含有大量PbS,而PbS易溶解于高铁炉渣中,其溶解度随着炉渣温度的提高和含铁量的增加而增大。

(3)机械损失。机械损失是由于铅水、铅冰铜与炉渣分离不好而引起的。降低炉黏度和密度,改善炉渣与粗铅、炉渣与铅冰铜的分离条件等可减少损失。机械损失是渣含铅高的主要原因。

降低炉渣含铅的措施有哪些?

答:(1)采用高锌高钙渣型。高锌高钙渣型可以提高原料的综合利用程度。CaO(Ca的离子半径大)降低了金属与炉渣之间的界面活力,有利于金属铅和渣的分离。适当地提高渣中CaO的量,可获得较高的炉温,降低炉渣的密度,可置换硅酸铅中的PbO,增大α-PbO,有利于熔渣中PbO还原。

(2)炉渣不正常的处理。炉渣黏度过大时,可采用加入CaF₂。CaF₂能大幅度地降低炉渣的黏度,并能洗去炉瘤,其原因为CaF₂能与CaO造成低熔点共晶,促使CaO熔于渣。同时CaF₂作用下可促使硅氧络合阴离子解体,分裂成较小的络合阴离子,使炉渣黏度降低,从而降低渣含铅。

(3)前床加入适当的焦炭。通常冶金级焦炭要求固定碳大于75%,灰分小于15%。前床添加焦粉,可对炉渣中Fe³+含量造成影响,使Fe³+的含量显著降低,这表明焦粉对炉渣中Fe₃O₄起到良好的还原作用,使炉渣的性质得到改善,FeO能够形成性质良好的硅酸盐炉渣,这是降低渣含铅的主要原因。

(4)加入适量的铁屑。往铅鼓风炉渣添加适量的铁屑,一方面减少炉结,另一方面生成FeO,能形成很好的硅酸盐炉渣,促进渣中PbO的还原,降低渣含铅,同时可以降低渣的熔点,增加流动性。

(5)控制好炉内的还原气氛。根据入炉烧结块的实际情况,适当地调整风量、焦率、料柱,可更好地掌握炉内的动态情况。还可以利用电子仪表,如增加风口区的测温点、料面上空CO₂/CO的测量点、可移动的料柱探测仪等加强对炉内生产情况的检测。

炼铅炉渣的性质对熔炼过程有何影响?

答:(1)熔点。炉渣的熔点即熔化性温度。炉渣的熔点不应低于铅冰铜一般控制在1000~1100℃,可满足熔炼过程对炉温的要求。

(2)黏度。在冶炼过程中要求炉渣具有小而适当的黏度。在组成炉渣的各种氧化物中,SiO₂对炉渣的影响最大。SiO₂含量越高,硅氧络合阴离子的结构越复杂,黏度越大。而碱性氧化物(CaO)的含量增加时,硅氧络合阴离子的离子半径变小,黏度将有所降低。炉渣的黏度,随着温度的升高而降低。通常通过将炉渣过热以降低其黏度。

(3)密度。随着温度的升高,其密度会降低。密度为4.7~5.3g/cm³,FeO、MnO等能增大其密度,而SiO₂、CaO则可使密度降低。为了降低渣含铅,提高金属回收率,要求金属与熔渣充分分离。降低熔渣的表面张力和密度,将使Pb的临界半径变小,有利于沉降分离。

炼铅炉渣如何处理?

答:处理方法有电炉熔炼法、氯化挥发法、烟化炉吹炼及回转窑挥发法等。回转窑处理铅渣是一种较成熟的方法,从铅鼓风炉排出的炉渣,配入30%~35%的还原剂(焦粉或煤),在回转窑中加热至1000~1200℃,渣中铅等的氧化物被还原而挥发,在炉内或管道中再被氧化,在收尘系统中加以回收。

什么是硫化铅精矿直接熔炼法?

答:硫化铅精矿不经烧结焙烧直接生产出金属的冶炼方法称为直接熔炼法。直接熔炼采用工业氧气或富氧空气,通过闪速熔炼或熔池熔炼的强化冶金过程,利用氧化反应放热,或者燃烧少量燃料,完成氧化熔炼,产出粗铅和富铅渣。由于产生的烟气体积小,烟气SO₂浓度高,适宜于生产硫酸;由于精矿和氧化气体在整个反应炉内充分混合,强烈反应,冶金炉的单位容积处理精矿能力大。

与传统炼铅法相比,直接炼铅法的优点在于生产环节少、能耗低、环保效果好。缺点是投资庞大、资金回收慢。

什么是基夫赛特炼铅法?

答:基夫赛特法是较为成功的一种直接炼铅工艺。这种方法的核心设备是基夫赛特炉,由带火焰喷嘴的反应塔、填有焦炭过滤层的熔池、立式余热锅炉、铅锌氧化物的还原挥发电热区组成。干燥后的炉料通过喷嘴与工业纯氧同时喷人反应塔内,炉料在塔内完成硫化物的氧化反应,并使炉内的颗粒熔化,生成金属氧化物。金属铅滴在下落过程中形成熔体。此熔体通过浮在熔池表面的焦炭过滤层其中大部分的氧化铅被还原成金属铅而沉降到熔池底部。

基夫赛特法有如下好处:

(1)产出的烟气二氧化硫浓度高达20%~50%,烟气体积小;

(2)炉料不需要烧结,生产环节少,在同一台设备中进行氧化还原两个过样、住耗少,精矿热能利用率高,原料中含硫大于14%时就无需另加燃料,而且可以实现自热熔炼;

4)系统排放的有害物质含量低于环境允许的标准;

(5)生产成本低;

(6)对炉料成分无严格要求,试验时曾处理过含铅18%~70%的原料,均能顺利运行,而且能维持很好的综合回收率;

(7)对不同原料的适应性强,可以处理各种不同品位的铅精矿、铅银精矿、铅锌精矿和鼓风炉难以处理的硫酸盐残渣、湿法锌厂产出的铅银渣、废铅蓄电池糊、各种含铅烟尘。

什么是QSL炼铅法?

答:QSL工艺过程由氧化和还原两个阶段组成,分别在一矮墙隔开的圆筒反应器中完成的。首先,通过浸没式喷枪喷入工业氧使炉料在熔池中氧化产出富S0₂烟气、一次粗铅及富铅渣。其次,富铅渣经矮墙底流洞进入还原区后,通过浸没式喷枪吹入粉煤使炉渣还原,产出烟气、低铅炉渣和二次粗铅。金属、炉渣和烟气之间连续逆流,产出的粗铅从氧化段端部连续地虹吸放出,铸锭后送往精炼处理。而还原后的低铅高锌炉渣,从还原区端部溢流口间断放出。图5-1所示为QSL炼铅工艺基本流程。

韩国温山冶炼厂针对QSL进行了如下改进:

(1)将隔墙后移了1650mm,使之与最近的喷枪的距离达到了3m,从而使隔墙寿命从3个月延长到5个月,这样改造后,氧化段的容积增加了,还增加了余热锅炉的面积,从而提高了处理能力;

2)把放铅虹吸口的铅溜槽改为法兰连接,并准备了一个备用的虹吸口溜槽,从而缩短了维修更换的时间;

(3)改进了喷枪结构,采用机械顶进技术,每3天顶进一次;

(4)取消了还原段中的两道挡圈。

QSL炼铅工艺基本流程


目前,韩国温山治陈厂QSL炉的情况非常稳定,每年能生产粗铅10万吨。超过了6.1万吨的设计能力。QSL法改善了卫生条件,简化了操作,比传统节的投资少,生产成本低,二氧化芬浓度高,使其烟尘率达25%,必须返回处理。此外,渣含铅高,一定要配合烟化炉才能得到弃渣。

什么是卡尔多炼铅法?

答:卡尔多转炉又称氧气斜吹转炉,1956年由瑞典卡林(B.Kalling)试验成功,可以控制炉内温度和气氛,使之可用于放热反应的吹炼等。先用于处理各种杂料,后由于瑞典政府对铅烟尘排的要求日趋严格,使用卡尔多炉代替电炉来处理铅精矿。就工艺流程而言,卡尔多炉十分简单,加料、氧化、还原和排渣这四步均在一个相对较小的空间中完成。

与QSL法、基夫赛特法等方法相比,卡尔多法没有流态物料的任何形式的转运过程。干精矿通过喷枪喷至喷嘴口时与氧气或空气混合,熔炼反应即刻发生。氧化放热在大多数情况下足以熔化精矿和熔剂,熔炼中有一部分铅氧化成渣,为在熔炼之后需对渣中的铅进行还原。因此,整个过程是先备料,加入焦炭、此,熔剂、浮渣等底料预热,再进行氧化熔炼,在炉内的物料全部熔融、氧化过程终结后,再喷油和氧进行还原。随着还原反应和造渣过程的进行,炉内熔体黏度降低,预示可以放渣,在放渣前取样,放渣后加入石灰石降低铅温后再放铅,然后再投料预热,分解后的石灰石留作下一炉的部分熔剂,开始第二个周期,每炉周期为4.5h。

什么是奥托昆普炼铅法?

答:奥托昆普法由芬兰的奥托昆普公司开发,是一种闪速熔炼法。和基夫赛特法相似,混合好的炉料以悬浮状态通过立式反应室,自上而下完成氧化和熔化,过程是连续的。整个工艺分干燥、闪速熔炼、炉渣贫化和烟气处理等几个部分。奥托昆普炉的体积较小,密闭性好,可避免铅和硫对工作环境的污染。精矿中的硫被氧化成二氧化硫进入烟气,产生的熔融粗铅和炉渣在炉子的沉淀区聚集,粗铅的硫含量非常低,通过较彻底的氧化,可使粗铅的含硫量小于0.1%。燃烧器的效率很高,而且通过它能对氧化过程进行严格控制,因此在该工艺中,氧气的利用率接近100%。在炉子的沉降槽中,熔融的颗粒从烟气流中分离出来,形成炉渣层。贵金属进入粗铅,和粗铅一道从沉降槽底部连续放出。由于使用氧气,铅和二氧化硫的逸出量很少。采用奥托昆普法,可将所有的过程,包括炉渣贫化放在一个设备中进行,粗铅的产率较高,而炉渣的产率较低。炉内的温度较低,能处理湿的物料。
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