2.2.2 富氧頂吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛(ISA-YMG)技術(shù)

20世紀(jì)70年代初, 氧氣頂吹浸沒(méi)噴槍技術(shù)的發(fā)明人組建澳大利亞熔煉公司, 頂吹浸沒(méi)熔煉技術(shù)被正式命名為: 奧斯麥特法, 并在頂插浸沒(méi)套筒噴槍技術(shù)和熔池上空設(shè)爐氣后燃燒裝置等方面有了新的發(fā)展, 也對(duì)許多新的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和完善。

I-Y煉鉛法是云南冶金集團(tuán)總公司引進(jìn)國(guó)外頂吹浸沒(méi)熔煉技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)燒結(jié)-鼓風(fēng)爐還原熔煉技術(shù)而開(kāi)發(fā)出的一種粗鉛冶煉新工藝, 該工藝引進(jìn)ISA煉鉛法中的氧化熔煉部分并結(jié)合本公司比較成熟的鼓風(fēng)爐還原熔煉技術(shù), 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行組合開(kāi)發(fā)而形成的一種節(jié)能、 環(huán)保、 高效的綠色煉鉛新工藝。該項(xiàng)目于2005年3月在曲靖有色基地建設(shè)完工, 6月ISA爐點(diǎn)火投產(chǎn)一次成功。它是目前為止世界上用鉛精礦直接熔煉生產(chǎn)粗鉛的第一座ISA爐。

該法屬于頂吹熔池熔煉技術(shù), 其爐體為圓筒形, 內(nèi)襯耐火材料, 噴槍由頂部插入。精礦、 熔劑、 粉煤等物料, 通常經(jīng)混合制粒后, 由加料口加入爐內(nèi)(細(xì)料也可由噴槍直接加入爐內(nèi)), 爐料被噴入的空氣或富氧空氣所氧化, 熔煉產(chǎn)出的高鉛渣進(jìn)入第二段熔爐中, 在有還原劑的條件下, 由噴槍噴入空氣(或富氧空氣)及燃料燃燒供熱, 使高鉛渣還原, 產(chǎn)出粗鉛。該法的核心技術(shù)是頂吹噴槍系統(tǒng)。該噴槍在作業(yè)時(shí)通常置于渣層下面, 但卻能受冷渣層的保護(hù)而不損壞。作業(yè)時(shí), 噴入的氣體和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的作用使熔池中的熔體產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng), 從而加速反應(yīng)進(jìn)行。

鉛精礦、 熔劑、 煙塵和含鉛渣料等按配料比例充分混合并經(jīng)制粒后由皮帶運(yùn)輸機(jī)從爐頂加料口送入爐子, PbS氧化反應(yīng)所需的氧氣和空氣及燃油通過(guò)噴槍直接以旋渦狀噴射到熔池渣層中, 并使熔池劇烈攪動(dòng)。由于噴槍以漩渦狀高速噴出氣體, 使?fàn)t料在高氧位的條件下和有限的空間內(nèi), 進(jìn)行氣-固-液三相的充分接觸和迅速反應(yīng), 加速了冶煉過(guò)程的傳熱和傳質(zhì)速度, 大大強(qiáng)化了爐內(nèi)熔煉的氧化過(guò)程。氧氣由氧氣站供給, 純度為90%~93%。操作溫度一般控制在1050℃左右。熔煉過(guò)程中硫化鉛和氧氣反應(yīng)生成氧化鉛, 硫化鉛和氧化鉛反應(yīng)生成粗鉛、 富鉛渣和高濃度SO2煙氣。ISA熔煉爐產(chǎn)出的高濃度SO2煙氣通過(guò)余熱鍋爐回收余熱、 收塵系統(tǒng)收塵后, 送往硫酸車(chē)間制酸。整個(gè)反應(yīng)釋放出大量的熱, 加入的爐料被迅速加熱熔化并完成冶金過(guò)程的反應(yīng), 所生成粗鉛從排鉛口排出, 采用圓盤(pán)鑄錠機(jī)澆鑄后送電解精煉。富鉛渣由鑄渣機(jī)鑄成渣塊, 冷卻后經(jīng)重型槽式輸送機(jī)送至鼓風(fēng)爐車(chē)間進(jìn)行還原熔煉。 工藝流程如圖2-4所示。

圖2-4 富氧頂吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原熔煉工藝流程

富氧頂吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝具有如下優(yōu)點(diǎn): 

(1)處理能力大, 生產(chǎn)效率高。在生產(chǎn)過(guò)程中, 經(jīng)摸索改進(jìn), ISA爐日處理量可提高到設(shè)計(jì)值的170%左右, 同時(shí)如果要繼續(xù)提高處理能力, 直接將富氧濃度適當(dāng)提高就可以, 不需要增加大的硬件投入。 

(2)原料適應(yīng)性強(qiáng)。在富氧頂吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝生產(chǎn)實(shí)踐中, 可處理優(yōu)質(zhì)鉛精礦、 含Cu、 Zn嚴(yán)重超標(biāo)的雜礦、 電鉛銅浮渣等多種雜料。 

(3)設(shè)備配套靈活。ISA爐與鼓風(fēng)爐(YGM爐)之間用鑄渣機(jī)連接, 可以連續(xù)生產(chǎn), 可以斷開(kāi)生產(chǎn), 互相制約度小。 

(4)環(huán)保效果優(yōu)越。ISA爐的密閉性比較好, 冶煉過(guò)程中煙氣泄漏點(diǎn)少, 作業(yè)環(huán)境好; 同時(shí)產(chǎn)生高SO2濃度煙氣, 完全滿足制酸要求, S回收利用率高。 

(5)生產(chǎn)效率高。整個(gè)工藝采用DCS控制系統(tǒng)生產(chǎn), 自動(dòng)化程度高, 生產(chǎn)效率高。