鉛冶金的用氧分析

（甘肅有色冶金職業技術學院金昌，甘肅 金昌 737100）

1 鉛冶金過程中氧氣的功能

1.1 使冶金流程更短

火法冶金工藝在鉛冶金行業有著廣泛的運用，主要包括燒結工藝、還原熔煉工藝兩大環節，所需時間相對較長。而隨著科學技術的不斷進步，在發揮氧氣作用的情況下所形成的頂吹煉鉛、氧氣底吹煉鉛和閃速煉鉛等多種煉鉛工藝更具優勢，不僅直接有效，還大大節約了時間。在熔煉過程中運用氧氣，能夠強化效果，直接還原反應含硫物料的熱態氧化渣、自熱氧化，在2+2的兩轉兩吸工藝流程下，SO2（濃度較大）煙氣能夠生成硫酸[1]。燒結操作在氧氣的介入可以省略，整個流程更加簡化，周轉有價金屬的時間縮短，相關損失也降到很小。

1.2 節能環保

借助火法工藝進行鉛冶金時，在富氧、工業純氧的作用下能夠降低鼓風量、煙氣量，也就降低了煙氣所產生的熱損，相當于大約節約了火法冶金工藝35%的熱量。鉛精礦內所含硫化物所發生的熱反應是關鍵熱來源，進行熱平衡運算，得知發揮高濃度富氧、工業純氧作用時，若總硫≥14%，其中涵蓋單質硫、硫化物，直接熔煉硫化鉛精礦就能夠平衡熱的支出及收入，使熔煉達到自熱的效果[2]。

鉛冶金工藝在運用氧氣的情況下，可以有效降低煙氣排放量，但是SO2的濃度明顯增大，這就需要借助兩轉兩吸制酸工藝來改善，實現環保的目的，同時也可以高效回收硫。在降低煙氣量的同時，也有效控制了制酸尾氣量，尾氣中所含的SO2明顯降低。在運用氧氣后，大大優化了傳統鉛冶金的不足，鉛火法冶金工藝下生成氮氧化物得到了控制，脫硝任務量也大大減少，還消除了SO2污染嚴重及脫硫煙氣制酸難度大等弊端。

1.3 增強冶金強度

在氧氣的作用下，鉛冶金工藝下的熔煉熱明顯增強，爐床能力大大改善，所以能夠在幾秒鐘氣相內結束閃速煉鉛反應塔下造渣反應、氧化熔煉反應，床能力約為65t/(d·m2)左右。而在富氧側吹煉鉛工藝下，借助具有攪拌功能的富氧氣流，傳質傳熱效率、速率有效改善，反映效果也更好，床能力提升至75t/(d·m2)左右[3]。同以往燒結脫硫設備相比，富氧熔池熔煉、閃速熔煉爐過程中的爐床能力更強，而且配置也相對合理。

1.4 改善原料適應性，提高綜合回收效果

鉛冶金工藝在氧氣的作用下，能夠對多種含鉛雜料進行運用，包括鉛渣、鉛泥之類，對品味及硫含量的要求大大降低，使原料適應能力得到有效改善。

火法冶金工藝在運用氧氣之后，能夠高效的控制渣型，表明原料成分相差較大也不會影響整個生產工藝，對熔劑的需求量也明顯降低。

2 鉛冶金工藝的用氧分析

在傳統鉛冶煉方式下，大大污染了生態環境，而借助氧氣底吹熔煉技術進行鉛冶金生產后，研制出全新的工業化設備，也形成了鼓風爐還原煉鉛工藝，有效解決了環境污染問題，不僅大大促進了國內有色金屬行業的發展。

同時還推動了社會經濟的發展。在新工藝生產過程中，能夠對熔煉爐進行可旋轉式氧氣底吹，借助多元套管結構氧槍的功能，再加上速冷鑄渣機、高料柱鼓風爐、防腐余熱鍋爐、氧槍口保護磚等多種先進的設備及技術，使生產裝置更具產業化的特征，效率大大提升。當下所研制出的工業化裝置、氧化底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛工藝技術，對冶金行業有著重大的意義，極大的提高了技術水平，縮短了同先進國家之間的差距。

該工藝技術主要借助氧氣的作用，進行底吹爐氧化反應，彌補了原有工藝的缺陷，消除了原燒結存在的傳統問題，環境污染狀況也到了有效緩解。在底吹生產方式下，運用鼓風爐來還原高鉛渣，提升了熱能利用率，也能夠有效回收金屬，減少了出現揮發鉛物（沸點較低）的現象，煙塵率大大降低，返塵量也得到明顯控制[4]。

經過實際兩廠投產效果得知，氧化底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛工藝技術降低了投資成本，且380kg標煤/t～400kg標煤/t粗鉛左右的綜合能耗明顯優于傳統工藝，再加上能夠回收約98%的銀和鉛金屬，還可以捕集99%以上的硫，使排放物符合國家標準，整個生產所需費用僅占85%的原有工藝耗費。

鼓風爐還原工藝、熔池熔煉技術二者在有機整合之后所形成的氧化底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛工藝在環境保護、經濟效益方面具有明顯的優勢，在鉛冶煉方面發揮著重要作用，并逐步向銅冶煉行業延伸。

基于多樣化的鉛冶金工藝下，對氧氣的運用也會存在差異，需要結合工藝技術的操作條件來合理的控制和調整氧氣壓力、使用量及濃度大小。

高濃度富氧主要應用于氧氣底吹和富氧側吹工藝，其中后者能夠大范圍的調控氧氣濃度。對于富氧頂吹來說，因為熔池較高，熔體下的氣流面對著較大的阻力，這就要求提高富氧空氣的攪動能量，應降低氧濃度，并增強氧氣鼓吹量。而氣相下的閃速熔煉的氧化反應，碳熱、電熱兩大靜止反應為還原反應，無需借助氣體進行攪動，因此要求工業純氧的氧氣濃度≥95%[5]。

以10萬t/a鉛冶金規模為例，當進行富氧側吹煉鉛鉛冶金工藝時，壓力/MPa為0.1～0.2時，富氧用量/m3·h-1在13600左右，富氧濃度達到40%～80%，富氧側吹氧化熔煉+富氧側吹還原熔煉。

3 總結

在我國鉛冶金行業不斷的發展過程中，氧氣所發揮的作用越來越重要，已經取代了原有的鉛冶金技術。氧氣冶金工藝具有多方面的優點，充分挖掘和發揮其作用能夠有效推動鉛冶金行業的發展和進步。