基夫賽特煉鉛工藝實踐

蔣建興，李樣人，郭海軍

（江西銅業集團有限公司，江西 南昌330000）

2009年9月，江銅鉛鋅公司正式落戶湖口縣金砂灣工業園（現更名為：江西湖口高新技術產業園區，以下簡稱湖口園區），并由江銅集團和湖口縣國有資產經營公司共同出資，組建江西銅業鉛鋅金屬有限公司（以下簡稱：鉛鋅公司）。

鉛鋅公司項目一期工程規模為20萬噸/年鉛鋅綜合生產能力，其中，基夫賽特煉鉛工藝年產10萬噸電解鉛，常規濕法煉鋅工藝年產10萬噸電解鋅，配套鉛鋅綜合回收項目，借助長江及鄱陽湖優勢建設水運碼頭。

鉛鋅公司主要生產鉛、鋅錠，綜合回收金、銀、銦、鎘、銅等稀貴金屬和硫酸產品。其中，基夫賽特煉鉛廠現有工人總數為230人，為國內同等級煉鉛工藝職工最少的企業。

2013年，該項目獲得了中國有色金屬工業科學技術一等獎。

1 基夫賽特爐法直接煉鉛工藝介紹

基夫賽特爐法直接煉鉛工藝，不僅能全部搭配處理10萬噸/年鋅冶煉產生的鋅浸出渣，還可以處理低品位鉛精礦；目前，鉛鋅公司含鉛物料入爐最低品位可以控制在21%。

1.1 基夫賽特煉鉛爐物料

江銅基夫賽特法煉鉛物料除了采用鉛精礦外，完全吃干榨凈了廠區所有鉛渣、鋅浸出渣、硫酸鉛泥、中和渣等含鉛物料。其中，煙化爐產生的次氧化鋅進入鋅系統回收處理，克服了國內常規煉鋅工藝鋅浸出渣進入揮發窯處理帶來的高耗能及低濃度二氧化硫煙氣的治理問題，有效提升了銅、金、銀、銦、鎘等有價金屬回收率，既解決了尾氣脫硫問題，又解鎖了鋅浸出渣的庫存難題。

截止2018年8月已累計生產電解鉛52.22萬噸；電解鋅52.05萬噸。同時，消化了鉛鋅公司的鋅浸出渣、鉛渣、硫酸鉛泥、中和渣、銅浮渣等全部的廠區含鉛物料累計超過60萬噸，最終的煙化爐渣用作水泥材料對外銷售。

1.2 基夫賽特煉鉛備料系統

基夫賽特爐原輔料通過兩種方式進入備料精礦庫內。

一是用管式皮帶輸送機，從長江邊的水運碼頭輸送，主要為進口鉛精礦；

二是用汽車輸送，主要為國內采購的鉛精礦、熔劑、燃料煤、焦炭等。

（1）原料分庫堆放

精礦庫內共設13個庫位，其中6個用于堆放各種鉛精礦；其余7個料庫分別堆存煙灰等中間物料返料、基夫賽特爐燃料煤、經過預干燥的鋅浸出渣、熔劑石英砂、熔劑石灰石、反應塔及電爐焦炭、煙化爐用煙煤。

（2）原輔料輸送除雜

原輔材料通過精礦庫內3臺行車抓入混合皮帶布置的12個配料倉內，含鉛物料、熔劑、燃料煤等通過各自配料倉下的計量皮帶輸送到混合料皮帶，混合料皮帶設有一臺電磁除鐵器，用于除去原料中混入的金屬夾雜物后，輸送到直線振動篩進行脫除大塊雜物工序。

（3）物料混勻干燥

含水份8%～12%的混合物料經過振動篩下方的皮帶，進入一臺回轉式蒸汽干燥機內進行混勻和干燥，通過和干燥機換熱管內的蒸汽換熱，干燥機內的混合礦混合均勻，并將殘留水分干燥至1%以下，生產上一般控制在0.2%～0.5%之間，蒸干機出料溫度為110℃左右。

（4）球磨回篩入倉

干燥過的原料通過刮板輸送到球磨機，磨細到不超過0.1～0.2mm的顆粒大小再進一步的混勻。混合干礦通過一臺刮板輸送機送至6目篩網進行篩分，篩下物進入中間倉內。中間倉設有2臺氣流倉式輸送泵，將物料直接輸送到基夫賽特爐爐頂容量為200噸的干礦倉內或臨時輸送到一座1200噸大儲倉內。

（5）計量噴料熔煉

干礦倉內的混合干礦通過環狀天平秤，焦炭倉中的焦炭通過計量皮帶計量。精礦通過刮板輸送機、混料回轉閥、混料螺旋后，由靜態分料器均勻帶入4個爐料噴嘴和工藝氧混合，噴入基夫賽特爐反應塔內進行閃速熔煉。

1.3 基夫賽特爐閃速熔連原理

基夫賽特爐是由反應塔、上升煙道和電爐3個部分以及一個共同的熔池組合的矩形組合體，3部分由水冷元件組成的隔墻在氣相中分開。江銅基夫賽特爐3D效果如圖1所示。

圖1 江銅基夫賽特爐3D效果圖

（1）直接噴射型精礦噴嘴

反應塔頂對角線上分布有4個12～16t/h的直接噴射型精礦噴嘴，安裝4個噴嘴有助于火焰熔體液滴均勻分散在所有的“焦濾層”表面，通常4支噴嘴同時運行，在清理噴嘴或降低投料量時只運行2支噴嘴。

表1 幾種含鉛物料和浸出渣料處理方法比較

表2 鉛鋅公司各種冶煉渣料主要化學成分（%）

（2）反應塔與熔池溫控

塔頂中央設有一個天然氣輔助燒嘴，用于爐子升溫以及停爐時的保溫。氧料混合物在燃燒過程中形成豎直火焰，反應塔下方火焰溫度一般控制在1380℃～1420℃。反應塔和電爐之間的隔墻浸沒在渣熔池內，渣溫一般控制在1280℃～1350℃；鉛溫控制在850℃～950℃。

（3）熔體反應差異控制

靠近液體熔池表面設計有14個燒嘴孔，用于塞入移動燒嘴進行爐子升溫、停爐時的保溫、熔體取樣、測量“焦濾層”厚度及溫度。熔體反應樣良好，表面有少量金屬鉛滴，渣片用手搖動發出清脆聲音；熔體反應樣不好，應對精礦噴嘴進行清理，鉛鋅公司每8小時清理一遍。

（4）粗鉛排放口與壽命

基夫賽特爐熔體排放口的設計較為復雜。在電熱區熔池部分距爐底中心線725mm設有4個直徑50mm的放鉛口，4個鉛口順序使用，每4小時放鉛一次。鉛口銅水套插件為易損件，發現有磨損后可以進行更換，每個插件一般壽命為放鉛200次左右。

（5）爐底三種耐火磚砌筑

基夫賽特爐底采用三種材質耐火磚反拱形砌筑。直接和粗鉛接觸的是一層425mm厚鎂鉻磚，爐周最外4圈采用鋁鉻磚，鎂鉻磚底是1mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板底是一層150mm厚的類似石墨磚。

（6）循環水與關鍵控制

基夫賽特爐鉛口銅水套及其插件采用10Bar壓力冷卻水，其余采用3.5Bar，循環水低壓量約2000m3/h、高壓壓量約350m3/h，進水溫度控制30±2℃，出水溫度在34℃左右。基夫賽特爐煉鉛工藝控制的關鍵在是保持反應塔內合適的氧化還原條件，維護好焦濾層的厚度及溫度，保持合理的鉛溫、渣溫以及鉛層、渣層液面高度，加強鍋爐振打系統點檢，注意電爐鍋爐煙氣入口日常清灰等工作。

1.4 基夫賽特連續脫銅爐

基夫賽特采用CDF爐連續脫銅爐，將粗鉛由溜槽排出，以熔融狀態加入連續脫銅爐進行脫銅。脫完銅的粗鉛含銅0.07%～0.08%，流入熔鉛鍋進一步脫銅精煉，除去粗鉛中的銅、錫等雜質，鉛液通過鉛泵打到陽極澆鑄鍋，然后再利用自動機組將鉛液送入定量澆鑄勺后注入陽極澆鑄模具。

1.5 基夫賽特渣直入煙化爐

基夫賽特爐的熱渣，通過溜槽直接流入煙化爐。鉛鋅公司配置了1臺18㎡的煙化爐、2個粉煤倉和2套給煤機裝置。

（1）煙化爐作業與配料

煙化爐采用間斷作業，操作周期為160～180分鐘，8～9爐/天。吹煉用空氣由離心鼓風機供給，粉煤采用氣力輸送裝置送至粉煤倉，再由一次空氣通過螺旋泵送入噴嘴，在噴嘴內再與二次空氣混合后鼓入煙化爐內。

（2）煙塵凈化與爐渣水淬

采用煙化爐—余熱鍋爐一體化裝置，產生的煙氣經余熱鍋爐回收余熱，與基夫賽特爐電熱區余熱鍋爐煙氣一起進入凈化系統處理。爐渣經水淬，采用鏈斗撈渣機撈渣；當煙化爐檢修時，基夫賽特爐產出的爐渣直接進行水淬，水淬渣以冷料的形式進入煙化爐處理。

經過3年建設和6年的生產實踐證明：當我國鉛冶煉行業苦苦追尋綜合回收、渣料零庫存和閉環發展模式的解決方案時，基夫賽特煉鉛工藝早已經在湖口園區綻放異彩。

2 基夫賽特爐法優勢

站在基夫賽特熔鉛爐旁，三伏天依舊感受不到高溫的炙烤；探訪基夫賽特煉鉛廠區全流程，見不到同行業廠區擁擠的人群；徒步基夫賽特煉鉛基地，幾乎沒有嗅到一絲的鉛酸味道。

2.1 我國含鉛物料處理工藝方法

目前，我國處理含鉛物料和浸出渣料的主要方法是回轉窯法、煙化爐法、澳斯麥特法、基夫賽特爐法等。幾種含鉛物料和浸出渣料處理方法比較見表1。

由表1可看出，基夫賽特爐法對渣料含鉛鋅銅銀銦的回收率最高，并且渣料中的硫全部進入豎爐煙氣制酸，從根源上消除了單獨處理含鉛物料和浸出渣料產生的低濃度二氧化硫脫硫的成本問題，其作業率高、渣處理綜合能耗也較低。

2.2 鉛鋅公司聯合冶煉實踐結果

基夫賽特爐經過6年多的生產實踐，鉛鋅公司完全實現了聯合冶煉和資源綜合利用。鋅系統每年產出的11～12萬噸鋅浸出渣及廢水處理的中和渣，全部流入基夫賽特煉鉛系統進行處理；而鉛系統年產出的5萬噸次氧化鋅全部進入濕法煉鋅工藝系統處理，工廠年產的15萬噸高溫固化煙化爐渣全部外銷用作水泥廠建材使用（在礦山開采環保壓力的今天，已成為水泥廠的搶手產品）。

經過生產實踐分析，鉛鋅公司的主要金屬回收率為：鉛98.5%、鋅97.5%、金98%、銀97%、硫96.5%等。鉛鋅公司各種冶煉渣料成分見表2。

3 結論

基夫賽特爐是目前處理含鉛物料的最佳首選工藝。利用基夫賽特冶煉工藝，聯合蓄電池生產廠商和銷售平臺，構建再生鉛綠色回購發展機制和全流程網絡信息監管，推動基夫賽特冶煉鉛工藝朝著鉛精礦資源與再生鉛（及含鉛物料）資源融合發展，既是不忘初心務實求真的科學追求，也是發揮技術先進性和清潔生產的不二選擇。