鉛氧氣底吹熔煉工藝的開發及應用研究

廖愛民

（沈陽有色冶金設計研究院 遼寧沈陽 110000）

鉛氧氣底吹熔煉工藝的開發及應用研究

廖愛民

（沈陽有色冶金設計研究院 遼寧沈陽 110000）

隨著國家對環保事業的重視，高效節能項目推廣與研究已經成為現代社會一種十分重要的工作。盡管我國已經開發出了氧氣底吹熔煉——鼓風爐還原煉鉛工藝，但在實際應用中卻發現，它的節能效果卻不是很好，因此，相關工作人員從未停止過對鉛氧氣底吹熔煉工藝的研究。所以，本文將對氧氣底吹容量新工藝基本情況入手，結合其特點，重點研究鉛氧氣底吹熔煉新工藝的開發與應用。

鉛氧氣底吹；熔煉工藝；開發；應用

前言

為做好鉛的冶煉工作，國內外專業人士從未停止過鉛冶煉工藝的研究，但在利用這些工藝的過程中卻發現，它們的所需投入較大，使用過程也較為復雜，尤其是在消化與吸收上存在較多困難，后來，我國自主研制了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛工藝，并在全國范圍內得以應用，盡管解決了煉鉛問題，但節能效果卻很差，所以，這就需要開發出新型工藝。

1 氧氣底吹熔煉工藝概述

以前的氧氣底吹熔煉工藝效果存在較多問題，難以與現代發展要求相符，所以，開發新型鉛熔煉工藝就成為了必然。河南新鄉中聯公司與時俱進，聯系我國當前狀況，開發出來了氧氣側吹金屬熔融還原爐，它的應用使直接聯鉛成為了可能，不僅工作效果較好，操作也十分簡單，并獲得廣泛好評[1]。

氧氣側吹金屬熔融還原爐不僅可以使液態直接還原，還實現了以煤代焦，降低了煤率，還讓氧化爐、側吹爐以及煙化爐等三個爐連接在一起，有利于高溫爐渣直接進入到另一個爐內，在更好的利用了熱能的同時，減少了能耗，在實際利用中也發現，該技術的節能環保性也很好，不需要投入過多人力，真正實現了低碳煉鉛的目標，最重要的是該技術中所使用的設備均是我國自主研發的[2]。氧氣側吹還原爐屬于熔融熱渣連續冶煉的中心設備，它的應用支撐著整個設備的運用。熔融熱渣連續冶煉結構如圖1所示。

圖1 熔融熱渣連續冶煉結構圖

其中數字1～17分別代表底吹爐、側吹還原爐、煙化爐、溜槽或渣包、爐缸、爐基、支撐架、支撐調節桿、排煙口、備用下料口、爐料下料口、液態高鉛渣下料口、次風口、二次風口、三次風口高爐底、低爐底[3]。

2 鉛氧氣底吹熔煉工藝的特點

鉛氧氣底吹熔煉工藝的特點具體來講主要有以下幾點：①環保性能好。在氧氣側吹金屬熔融還原爐的設計中，以富氧熔煉為主，所排放的煙氣相對于以前要少很多，在節省了很多資金投入的同時，還降低了不良氣體向大氣的排放率，很多帶有污染性的氣體大部分都可以得到轉化，而二氧化硫等，尾氣的排放量也可以達到國家規定標準，可見，該技術的應用有利于環境保護，更有利于建設社會主義節約型社會。②現場工作環境好。由于該工藝整體結構較為緊密，不需要大量排放源，再加上應用了很多先進技術，凈化了工作環境，尤其是粉塵污染得到了妥善解決，冶煉過程更顯綠色化。國家環境保護部門在做過實驗以后得知，利用該技術完成鉛的冶煉，工作環境中每立方米鉛塵的含量不足0.04mg，遠遠低于國家要求標準。③該技術的利用所需能耗較少。氧氣側吹金屬熔融還原爐的應用，在很好的完成鉛熔煉的過程中，還能及時回收高溫煙氣余熱，所產生的渣量也很少，有利于節省對焦炭的使用。④原材料的適應能力較強。由于氧氣側吹金屬熔融還原爐可以讓液態直接還原，可見它對原材料的適應能力較強，同時還可以實現再生鉛的生產，更有利于集約化的實現，更可以減少對環境的污染。⑤氧氣側吹金屬熔融還原爐在鉛冶煉中的應用，所需成本較少，生產效率卻很高，能夠滿足現代生產需要，相對于后來的氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛工藝要好很多，具有多種優勢，更有效彌補了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛工藝的不足。

3 鉛氧氣底吹熔煉工藝的開發與應用

氧氣側吹金屬熔融還原爐的開發為河南萬洋，一經問世就投入使用，在使用中發現，該技術不僅生茶較為穩定，還能為企業帶來可觀的經濟效益，其工作流程如圖2所示。

圖2 氧氣側吹金屬熔融還原爐工作流程示意圖

氧氣側吹金屬熔融還原爐共分為四個區域，主要由爐缸區、熔池區、鼓泡區以及再燃燒區四部分構成，由于區域的不同也就具有不同的作用：

（1）對于爐缸區來說，它的作用是促進熔渣和鉛的分離，然后分別將其排除爐內，在設計爐缸區的過程中，其外形是屬于矩形鋼質焊接容器，同時還對爐低進行了高低設計，通過這樣的設計是為了縮減爐內空間，確保爐深，在爐內空間縮小以后，底鉛量也會隨之減少，這對加快底鉛更新等具有重要作用，更可以避免渣鉛層的形成。而保證爐深則有助于爐渣流動看，控制好含鉛量與厚度，不至于發生溜渣等情況，這樣的設計十分有利于側吹還原熔煉。

（2）熔池區。它是鉛冶煉中重要組成部分，主要是利用爐渣熔體鼓風完成有氧空氣的運輸，再燃燒燃料實現對熔體的加熱，同時也可以做好氧化鉛的冶煉，如果生成爐渣等，也可以將其分離，并將形成的各種物質排出爐內，這樣不僅可以大大減少爐料顆粒，還能夠讓熔體液滴及時流出機械內部。在氧氣側吹金屬熔融還原爐的底部，通常被認定為第一層水套，其形狀為長方形，材質為銅，在其內部還設有環形銅管，將水套固定在角鋼所制成的支架上，有利于支架相互間的聯系，進而構成爐墻。由于水套所處位置不同，也就有不同的尺寸和形狀。對于銅水套來說，其表面上設有很多槽溝，這樣的設計主要是為了強化水套的掛渣能力，不僅可以保護水套不受影響，還能有效防止熱量流失。一般來講，冷卻水很容易將水套上熱量帶走，在熱量流失以后，水套表面就會出現冷凝渣殼，厚度多在2～4cm之間，這樣也可以保護水套不受化學物質的腐蝕，更可以防止水套被沖刷。

（3）鼓泡區。它主要分布在熔池區靜渣面到二次風口的底端，在有氧空氣的影響下，氣體就會讓熔渣快速翻動，甚至發生噴濺的情況，這也是完成鉛還原的必經流程。在此過程中，勢必對產生二次燃燒高溫氣體加熱，也可以通過這種方式完成熱能再次利用。

（4）再燃燒區。主要是在爐側墻的水套上安裝一些風嘴，以此為爐內提供空氣和必要的鼓風，這樣做的意圖在于充分燃燒爐內殘留的一氧化碳，同時將燃燒中產生的熱量送回到熔池中。

通過對比氧氣側吹金屬熔融還原爐與鼓風爐還原工藝可以發現，前者可以將液態高鉛渣直接灌入到爐中，鉛渣的利用也更加高效，同時還可以大大縮減煙化提昕所需時間，在減少了煤炭消耗的過程中，還有利于生產效率的提升。再加上新工藝中不再設有電熱前床，所需電能消耗也因此減少，在應用該技術的過程中還發現，煤炭與焦炭的價格要地很多，企業的投入成本也會因此降低，這對企業獲得更多經濟效益無疑是十分有利的。此外，在新工藝中也不再應用鑄渣機，在改善了生產環境的同時，也節省下了不少資金，還避免了水汽等物質的產生，對凈化工作環境較為有利。

4 結束語

通過以上研究得知，原有的鉛冶煉工藝已經無法滿足現代生產需求，還會污染環境，所需投入也較大，為解決好這一問題，就需要相關工作人員開發出新型鉛冶煉工藝與技術，氧氣側吹金屬熔融還原爐就是該工藝的典型代表，不僅可以為企業節省大量資金，還能減少對大氣的污染，同時還能夠及時回收與利用再燃燒所產生的熱量，實現能源的充分利用，更可以凈化工作環境，減少粉塵等對人體的威脅，再加上所需投入較少，操作簡單，也不需要投入過多人力，這也是其被廣泛應用的主要原因之一。

[1]廖立樂，郭學益，王親猛，田慶華，張永柱.基于METSIM氧氣底吹煉銅工藝性能分析[J].有色金屬科學與工程，2014，05：49～55.

[2]姚建明，李東波.氧氣底吹工藝處理復雜鉛物料的生產實踐[J].中國有色冶金，2015，02：30～33.

[3]許欣.氧氣底吹連續煉銅技術的研發與應用[J].世界有色金屬，2015，04：25～27.

TF812

A

1004-7344（2016）25-0256-02

2016-8-21

廖愛民（1983-），男，江西樟樹人，工程師（2012年9月發證），2003～2007年就讀于江西理工大學（原南方冶金學院）冶金工程專業，2007年8月～至今，在沈陽有色冶金設計研究院從事冶金設計工作。冶金室副主任。工作至今，參與設計的項目達40余項，其中獲得省部級咨詢設計三等獎1項，省部級咨詢設計二等獎2項，省部級優秀工程設計一等獎1項，省部級優秀工程設計二等獎1項，省部級優秀工程設計三等獎1項。身份證號：362203198308027315。