1 前言
世界上比较先进的炼铅方法有Kivcet法、QSL法、ISA法、Ausmelt法、Kaldo法和中国的氧气底吹炼―鼓风炉还原法等工艺。Kivcet法目前在世界上有4家生产，另外哈萨克斯坦的Kivcet法炼铅厂于1997年关闭，中国有2家;QSL法目前在世界上有2家生产，中国的QSL法炼铅厂于1996年关闭;ISA法炼铅在中国采用的工艺是ISA炉氧化熔炼+鼓风炉还原;Ausmelt法炼铅在中国2010年7月投产1家采用1台Ausmelt炉周期性进行氧化、还原、烟化作业生产;Kaldo法在中国应用由于技术和经济的原因于2008年停产。外国各种炼铅技术在中国均有引进，但中国市场应用选择最多的是氧气底吹炼铅工艺。氧气底吹炼铅技术已在中国铅冶炼行业处于主导地位。
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅工艺有效解决了传统烧结工艺产生的低浓度SO2烟气和烧结块破碎返粉作业带来的铅尘污染，鼓风炉还原焦耗较传统烧结工艺节省50%。开发成功后即获得市场的广泛认同，氧气底吹炼―鼓风炉还原法炼铅产业化试验于2002年8月在中国河南豫光金铅公司与中国安徽池州冶炼厂同时取得成功，至今，中国国内已有近40条氧气底吹炼铅生产线投产。在10年的时间内，一项炼铅技术形成350万吨铅的产能，在世界有色冶金技术发展史上创造了奇迹。
但鉴于底吹炉产出的高铅渣需要用铸渣机冷却铸块，再送入鼓风炉中用焦炭还原。尽管鼓风炉还原具有铅直收率高(渣含铅低，烟尘率低)独特的技术优势，但熔融高铅渣的冷却铸块造成了物理热的损失，且鼓风炉还原需消耗价格昂贵的冶金焦炭，同时鼓风炉系统粉尘的逸散源较多，生产操作环境治理困难。为了使氧气底吹技术更加节能更加环保，中国恩菲工程技术有限公司先后开发了第二代、第三代氧气底吹熔炼-熔融铅氧化渣直接还原工艺，其中第二代技术氧气底吹熔炼—侧吹熔融还原工艺8万吨粗铅/年规模工业化试验装置已于2009年10月在中国济源金利公司实现连续稳定生产，其中第一期还原炉炉龄为5个月，第二期炉经改进至今连续生产已超过4年，目前炉况良好。能耗和环保指标明显优于第一代技术;第三代技术即：氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅生产装置已在安阳岷山、山东恒邦、蒙自矿冶、赤峰山金相继投产运行。本文着重介绍氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅法。
2 氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅法
氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅法采用底吹煤粉还原炉替代鼓风炉还原，主要工艺过程为：铅原料和熔剂、返料(铅烟尘)配料、制粒后，送氧气底吹熔炼炉进行氧化熔炼，产出一次粗铅、铅氧化渣和高浓度SO2烟气，其中高浓度SO2烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后，采用二转二吸工艺制酸;余热锅炉和电收尘器收下的铅烟尘密闭输送到制粒机前与铅原料混合配料。熔炼炉产出的熔融铅氧化渣通过热渣溜槽加入到还原炉中进行还原熔炼，产出二次粗铅和炉渣，炉渣直接流入烟化炉进行烟化，回收氧化锌;还原产生的高温烟气经余热锅炉回收余热，表面冷却器降温，布袋收尘器收尘后送尾气处理系统集中，系统收下的铅烟尘密闭返回还原熔炼系统混合配料。
该炼铅法的主要设备有氧气底吹熔炼炉、底吹煤粉还原炉。
氧气底吹熔炼炉是一个卧式圆筒形转炉，炉顶设有2～3个加料口，炉底设有多只氧枪，一次粗铅从炉子一端虹吸放出，铅氧化渣从炉子另一端打眼放出。根据产能不同，已开发出Ф3800、Ф4100、Ф4400等3钟不同规格的熔炼炉，分别用于年产粗铅6～8万吨、10～12万吨、18～20万吨规模。
氧气底吹熔炼技术于1983年立项开发，主要创新点是：
(1)熔炼炉内只进行氧化作业，采用低熔点渣型低温熔炼，可以有效降低烟尘率;
(2)通过调节氧料比，控制一次铅产出率和铅氧化渣品位，实现数字化精确控制;
(3)可处理含铜高的铅精矿，直接从虹吸口产出铜锍。
底吹煤粉还原炉是一个卧式圆筒形转炉，在炉顶端部设一个烟气出口，熔融铅氧化渣从烟气出口加入;在炉顶还设一个还原剂和熔剂加入口;还原炉底部设有多支粉煤喷枪;二次粗铅和炉渣分别从还原炉两端虹吸放出和打眼放出。
底吹煤粉还原炉具有以下独特优势：
(1)底吹熔融还原炉是内衬耐火砖的卧式炉型，结构更加稳定，更适合设备的大型化，目前处理规模已超过10万t/a;
(2)底吹熔融还原炉是炉壳内衬耐火砖结构，散热量小，而侧吹还原炉是水套结构，水套带走大量热量，散热量大;
(3)底吹熔融还原炉是管式反应器，渣和铅逆向流动，有较大的沉淀分离空间，能保证渣和金属的有效分离，降低渣含铅，提高直收率;
(4)底吹熔融还原炉操作更安全，其渣液面宽，渣层薄不易产生泡沫渣;
(5)底吹熔融还原炉是密闭的卧式转炉，更环保;
(6)底吹煤粉还原炉通过炉体底部喷吹粉煤，直接将还原剂送入熔池中，不同的煤粉喷枪布置形成了炉内还原梯度，炉顶加入的少量块煤实现深度还原，综合煤耗低。
氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅法的主要技术经济指标见表1。
表1 氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅法的主要技术经济指标表
3 氧气底吹熔炼—电热底吹熔融还原炼铅法特点
3.1 对原料适应性强
氧气底吹熔炼炉入炉原料(包括熔剂)无需干燥，无需破碎，无需磨矿，湿料、块矿、粒矿、粉矿均可直接送入炉内进行熔炼。
可搭配处理其它各种二次铅原料，如废蓄电池铅膏等，根据底吹炉的生产实践，在处理硫化铅精矿时，废蓄电池铅膏配入量可达50%，在回收铅的同时，还可以有效回收其中的硫。
氧气底吹熔炼炉可处理各种品位的硫化矿，并可搭配处理氧化矿，实际生产中入炉原料Pb的品位波动在30%～75%均能正常作业。
氧气底吹熔炼炉可搭配处理锌系统铅银渣等含铅物料，对铅锌联合企业可实现生产互补，循环利用。
氧气底吹熔炼炉可处理含铜高的铅精矿，生产实践中，含Cu>3%的铅精矿也能顺利进行熔炼，产生的铜锍和铅一同从虹吸口放出，然后在铅液中熔析分离。
3.2 能耗低
底吹炉和还原炉均采用工业纯氧熔炼，动力消耗少;产出烟气量小，烟气带走热少。
底吹炉和还原炉均内衬耐火材料，熔池部位没有水套，炉子保温性能好，散热损失小。
采用余热锅炉有效回收底吹炉和还原炉烟气中的余热，产出中压蒸气(4MPa)进行发电。
3.3 环保好
熔炼过程在密闭的熔炼炉中进行，生产中能稳定控制熔炼炉微负压操作，有效避免了SO2烟气外逸;氧气底吹熔炼厂房生产操作环境用空气采样器检测典型的结果为：Pb含量：0.03mg/m3，SO2含量：0.05mg/m3。
氧枪底吹作业，熔炼车间噪音小。
工艺流程短捷，生产过程中产出的铅烟尘均密封输送并返回配料，有效防止了铅尘的弥散污染。
3.4 有价元素回收率高
铅回收率高：还原终渣含铅可保证≤2.5%。
贵金属回收率高：底吹炉和还原炉两段产粗铅，对贵金属实施两次捕集，较一段炼铅法，Au、Ag回收率可提高1～3个百分点，实际Ag,Au进入粗铅率≥99%。
底吹炉脱硫率高，S回收率>96%。
3.5 作业率高
底吹炉和还原炉构造简单，故障率低，维护方便。
底吹炉炉衬寿命较高，实际生产炉寿高达3年以上。
底吹炉氧枪寿命长，实际喷枪寿命为30～60d。
还原炉喷枪寿命长，实际喷枪寿命为60～90d。
熔炼炉只有在更换喷枪时才停止加料。
作业率>90%，年有效作业时间>7900h。
3.6 自动化水平高
冶炼系统、余热锅炉系统、烟气处理系统均采用计算机在线检测、控制及管理，总体实现了机械化、自动化控制，提高了劳动生产率。
3.7 单机处理能力大
现有氧气底吹炼铅装置单系列产能已达20万t/a，目前正在开发30万t/a装置，下一步计划开发50万t/a装置，单机生产能力大大高于其他炼铅法。
4 典型生产实践
4.1 配料
山东某厂实际生产中，铅精矿搭配复杂金精矿(15～20%)、提金尾渣(5～10%)、高铅高银杂矿(25～30%)、高铅含金杂矿(5～10%)、铅膏(～5%)以及少量铜精炼烟尘，配料单见表2。
表2 某厂配料单表
4.2还原炉实际生产数据
表3 还原炉实际生产数据表
4.3 主要技术经济指标
表4 主要技术经济指标表
4.3粗铅冶炼综合能耗计算表
表5 粗铅冶炼综合能耗计算表
注：1.不含开炉燃料和职工生活用电用煤;2.平均入炉品位45.37%。
5 技术难点
熔炼炉、还原炉采用底吹方式，强化反应过程的同时，操作不当会带来喷枪易烧损，作业率下降等问题。
熔炼炉、还原炉及烟化炉产出的熔渣依靠流槽实现自流，工艺前后工序依赖性强;
工艺自动化程度高，对控制系统依赖性强，要求控制系统可靠性高，实时性好。
6 结语
氧气底吹熔炼—底吹煤粉还原炼铅法可广泛应用于国内铅冶炼新建和技改项目，包括已采用氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法铅冶炼厂进一步的技术革新和采用传统工艺铅冶炼厂的技术改造，项目市场潜力大。另外，依靠中国恩菲工程技术有限公司的技术和价格优势，可以广泛开拓国外铅冶炼技术市场。
新工艺不使用昂贵的冶金焦，可实现无焦冶炼，粗铅单位生产成本大幅度下降，经济效益显著。
氧气底吹熔炼—底吹煤粉还原炼铅法达到了节能减排、低碳创新、资源高效利用的目标，符合国家产业政策，具有充分的技术经济和社会效益，对我国铅冶炼行业可持续发展具有重要意义。
参考文献(略)
声明：
“氧气底吹熔炼—底吹煤粉熔融还原炼铅工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国恩菲工程技术有限公司
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