鉛冶煉技術發展的觀察與思考

鉛冶煉技術發展的觀察與思考

李貴｜文

回顧鉛技術的發展，不難發現，節能、環保和資源利用一直是其發展的主題；展望未來，鉛工業的發展仍然在這些方面面臨著諸多挑戰。

鉛是一種重要的有色金屬，主要用途是制作鉛蓄電池，用于汽車、通信等行業，是國民經濟建設和國防建設事業中不可缺少的金屬材料之一。據智研咨詢報道，2015年，世界鉛產量1034萬噸，其中再生鉛617萬噸，再生鉛占世界鉛產量的58%；而同期，中國鉛產量470萬噸，占世界鉛產量約45%，其中礦產鉛245萬噸，推算再生鉛產量225噸，占國內產量的48%。從中看到，中國是名副其實的鉛生產大國，在世界市場占據絕對重要地位；而鉛的生產，目前再生鉛和原生鉛的發展同等重要。

原生鉛的冶煉技術大體可分為四個階段：土法冶煉、燒結焙燒熔煉、富氧強化氧化煉鉛技術和直接煉鉛技術。在我國，土法煉鉛主要是坩堝煉鉛和小型反射爐熔煉，存在時間較長，由于環保差、機械化程度低等原因，無法實現規模化生產。燒結焙燒熔煉技術從燒結鍋、燒結盤發展到燒結機-鼓風爐煉鉛技術，初步實現了機械化、大型化，該技術到20世紀八九十年代，達到了鼎盛時期，世界95%的鉛冶煉生產都采用了該技術，是鉛生產史上重要的傳統冶煉技術。該技術的發展中有重要的幾點：一是韶關冶煉廠針對鉛鋅混合精礦專門引進開發了鉛鋅密閉混合熔煉技術，至今仍有應用；二是燒結機-鼓風爐的大型化、自動化，使鉛的生產能力達到約7萬噸；三是豫光采用非穩態技術、株冶采用托普索技術在行業內開展了低濃度二氧化硫的治理和利用。

但隨著經濟的發展，該工藝硫利用率不高、熱利用率不高的環保和能耗的問題越來越突出。這時，以豫光金鉛2002年富氧底吹-鼓風爐還原工藝的成功工業化應用為標志，富氧強化氧化煉鉛技術工藝應運而生。該技術用底吹爐取代燒結機，在轉爐熔池熔煉技術、富氧技術、底吹射流技術與自動化技術集成融合，實現了鉛的直接熔煉，在徹底解決鉛冶煉硫的治理和利用的基礎上，整體提高了鉛的技術裝備水平。更重要的是，該技術的成功開發，進一步解放了思想，使鉛的生產技術迎來了一輪又一輪的的技術變革浪潮，各種新的熔煉技術在此后不斷推陳出新，進入鉛生產百花齊放、百家爭鳴的時代。

在這期間，除底吹熔煉技術外，還出現了卡爾多煉鉛、閃速煉鉛、瓦紐克夫側吹熔煉、艾薩頂吹煉鉛等多種煉鉛技術。最終，底吹氧化-鼓風爐熔煉技術成為國內推廣應用范圍最廣的技術，短短兩三年內推廣了20多條生產線，加上同時期艾薩頂吹-鼓風爐工藝的推廣，富氧熔池熔煉氧化-鼓風爐還原技術取代燒結-鼓風爐工藝成為煉鉛的主流工藝。

在此基礎上，針對鼓風爐還原替代技術的開發也迅速取得突破。2008年豫光液態渣還原熔煉技術的開發成功，又一次引發了鉛還原技術的開發熱潮，側吹熔煉技術、三聯爐熔煉技術、底吹噴煤技術等也相繼開發成功，加上同時期引進的基夫賽特技術，鉛的熔煉進入了真正的直接煉鉛技術大發展時期。這期間，技術的發展趨勢主要是圍繞底吹、側吹、頂吹熔煉技術在鉛氧化段和鉛還原段的應用開發和各種組合工藝的應用開發。

目前，有雙底工藝、底吹-側吹聯合工藝、雙側吹工藝、頂吹-側吹等多種工藝組合；底吹有底吹氧氣、底吹天然氣技術和底吹粉煤技術，側吹有側吹煤氣、側吹天然氣、側吹富氧空氣等技術，頂吹也有艾薩和澳斯麥特等技術；另一方面，技術的發展主要圍繞原料的特點開發各種特色工藝，如再生鉛的混合熔煉技術，以及高鉍、高銻、高鋅、高銅、高金銀鉛物料的熔煉工藝的開發，進一步拓展了工藝的適應性；直接煉鉛技術由于其流程短、熔煉強度高、原料適應性廣，技術指標先進，在行業內迅速得到推廣。目前，國內采用直接煉鉛技術要占到整個工業的90%以上，有力促進了我國鉛行業的技術升級和節能減排工作。

回顧鉛技術的發展，不難發現，節能、環保和資源利用一直是其發展的主題；展望未來，鉛工業的發展仍然在這些方面面臨著諸多挑戰。從資源方面分析，鉛的再生循環利用是鉛工業發展的重要趨勢。目前，我國再生鉛的產量占國內鉛產量的50%，與發達國家還有一定差距，雖然原生鉛冶煉還將在一段時間內長期存在，但我國再生鉛產業會有很大的發展空間，當前迫切需要再生鉛單獨熔煉的清潔生產技術的突破和推廣。

同時，鉛生產中各種有價金屬的高效清潔生產技術，也面臨著升級改造的考驗，各種專業化的生產技術也將是發展的一大趨勢。從節能減排方面分析，鉛行業的集約化發展需要鉛生產的大型化發展，我國鉛冶煉總產量600多萬噸，但我國目前鉛冶煉單系統產量大部分在8萬～10萬噸/年左右，單系統最大產量為16萬噸/年，而且只有一條，我國鉛冶煉企業規模小，分布范圍廣的特點，造成了環保管理難度大的問題，鉛冶煉的大型化有利于提高行業集中度，有利于行業的節能減排。此外，除了主工藝裝備的清潔生產水平提升外，鉛生產過程中污酸、廢水、固廢的處置和利用以及鉛煙氣（塵）的深度治理等環保技術將是今后冶煉技術發展的重點和難點。

令人欣喜的是，鉛工業發展當前面臨著良好的發展機遇。一是新時期的產業結構調整和一帶一路的發展戰略，為鉛工業的發展提供了廣闊的市場空間；二是自動化、信息化、智能化新技術為鉛傳統制造技術的升級提供了無限可能；三是關乎鉛未來前景的新材料、鉛蓄電池新技術等鉛產業鏈有關環境友好的技術開發帶來了新的希望；更為重要的是，鉛生產技術本身多樣化快速發展，為未來冶煉新技術的發展奠定了良好的基礎，新的突破性的技術正在孕育發展。

總之，鉛的生產技術發展是隨著時代的發展而發展的，新形勢下，鉛工業的產業結構調整任務艱巨，需要把握鉛生產的發展趨勢，加快技術開發力度，以適應時代的發展。同時，歷史的經驗和技術發展的規律也告訴我們，我們有能力，更有信心，取得更大的技術進步，推動鉛行業的科學可持續發展。

（本文作者系豫光金鉛股份公司副總工程師、科技發展部部長）