硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉的渣型分析及生產(chǎn)實(shí)踐

戴俊普

（富民薪冶工貿(mào)有限公司，云南 富民 650400）

富民薪冶工貿(mào)有限公司作為云銅冶煉煙塵綜合回收示范基地，主要處理云銅艾薩煙塵及轉(zhuǎn)爐煙塵，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，技術(shù)日漸成熟，流程逐漸優(yōu)化。在還原熔煉過程中，渣含鉛作為影響鼓風(fēng)爐直收率及產(chǎn)能的重要因素，重點(diǎn)通過鼓風(fēng)爐渣型的研究分析與生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出合適的渣型，既可提高資源綜合利用率，又可增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。

1 鉛在爐渣中的損失分析

鉛在渣中損失的形態(tài)可分為三類：①以硅酸鉛形態(tài)入渣的化學(xué)損失；②以PbS溶解于渣中的物理損失；③以金屬Pb混雜于渣中的機(jī)械損失[2]。

化學(xué)損失是由于在還原熔煉過程中熔煉速度大于還原速度或還原氣氛的爐溫低，還沒有來得及還原就排出爐缸。物理損失在不同溫度下，不同成分的爐渣對(duì)PbS均有一定的熔解度造成的。金屬鉛主要是由于渣的粘度大，澄清時(shí)間短等分離不完全而造成的。高爐礦渣中鉛含量一般為1.5%～3%，占冶煉過程總損失的60%～72%。

2 渣型影響渣含鉛的理論分析

（1）渣型要求。渣型要能滿足冶金過程的要求，如渣含鉛低，流動(dòng)性合適，爐況穩(wěn)定，渣熔點(diǎn)低，密度低，無腐蝕爐襯可以降低制渣成本，獲得良好的冶金技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。即通過壓制后的塊狀硫酸鉛渣經(jīng)鼓風(fēng)爐直接還原熔煉時(shí)，強(qiáng)度應(yīng)滿足鼓風(fēng)爐冶煉要求，且盡可能少加熔劑和粘接劑，高爐礦渣熔點(diǎn)控制區(qū)一般在1100℃～1250℃，為保證高溫，有利于還原冶煉工藝。

（2）渣型分析。鼓風(fēng)爐煉鉛爐渣的主要成分為SiO2、CaO、FeO、ZnO等，其次還有少量的MgO、Al2O3等。從爐渣的性質(zhì)及公司實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐證明，適當(dāng)提高爐渣中的CaO能降低爐渣粘度；提高爐溫，降低爐渣的比重；此外，氧化鈣作為一種強(qiáng)堿性氧化物，可以取代硅酸鉛中的PbO，有利于PbO的還原。因此，高鈣礦渣可以降低高爐礦渣中鉛的損失。與CaO一樣，F(xiàn)eO可以取代硅酸鉛中的PbO，提高PbO活性，有利于PbO的降低。因此，選擇鐵含量高的礦渣類型，可以降低礦渣的鉛含量。

（3）渣型選擇。根據(jù)FeO-SiO2-CaO爐渣相圖，當(dāng)冶金熔池溫度在1100℃～1250℃時(shí)，理想點(diǎn)(圖1)在FeO點(diǎn)中大致確定為：45%，CaO：20%，SiO2：35%。結(jié)合高爐直接還原冶煉硫酸鉛爐渣的工藝特點(diǎn)，以及硫酸鉛爐渣的原料特點(diǎn)，其中含硫酸鉛爐渣中SiO2+FeO+CaO的制渣成分不超過4%，選擇渣型成份范圍(%)：SiO2=23～26；FeO=25～27；CaO=15～17。

圖1 SiO2-FeO-CaO渣系相圖

爐渣的理論的離子鈣硅酸鐵渣，鐵鈣硅酸鹽是一種強(qiáng)堿性氧化物，當(dāng)渣內(nèi)容，O：是的，二氧化硅復(fù)合離子(SixOy)復(fù)雜的形式溶解成更簡單的形式，熔渣粘度下降，促進(jìn)鉛的分離的渣，減少渣鉛，特別是當(dāng)曹渣含量從12.70%上升到16.70%，渣導(dǎo)致減少一半以上。這是由于硫酸鉛礦渣直接還原冶煉的技術(shù)特點(diǎn)，礦渣中PbS的含量高于普通礦渣。在爐渣中加入氧化鈣后，降低了爐渣中的PbS，取代了硅酸鉛和鐵素體中的PbO。

PbS+4CaO=CaSO4+3CaS+4Pb

PbS+CaO=CaS+PbO

2PbO·SiO2+CaO+2CO=CaO·SiO2+2Pb+2CO2

3 降低渣含鉛的生產(chǎn)實(shí)踐

針對(duì)鉛在爐渣中的損失情況，結(jié)合公司對(duì)于硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，降低鼓風(fēng)爐渣含鉛采取的主要措施有。

（1）合理控制鼓風(fēng)爐還原氣氛。嚴(yán)格控制入爐硫酸鉛渣壓制強(qiáng)度及焦炭、返渣塊度，確保爐內(nèi)透氣性良好；合理控制風(fēng)焦比，控制料面上空煙氣成份中CO/CO2=1/3-1/5，爐前操作中要求使焦點(diǎn)區(qū)集中，使熔體渣與焦炭接觸更充分，確保爐內(nèi)的還原氣氛，提高還原能力；采取高料柱作業(yè)，及時(shí)加料，控制料柱高度4米左右，適當(dāng)降低熔煉速度，以便延長還原反應(yīng)時(shí)間。

（2）及時(shí)調(diào)控渣型在選定范圍內(nèi)。選定合適的渣型可以提高原料的綜合利用程度。對(duì)硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉，適當(dāng)增加爐渣中氧化鈣的含量，可以獲得較高的爐溫，較低的爐渣比重，較低的金屬與爐渣的界面活性，有利于金屬鉛和渣的分離。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)爐渣成份變化情況，及時(shí)二次調(diào)整入爐輔料量，確保其爐渣成份在選定渣型范圍內(nèi)，達(dá)到爐況的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）減緩和控制爐結(jié)的形成。爐結(jié)的形成，特別是爐子上部爐結(jié)和爐缸爐結(jié)，不但影響爐內(nèi)的還原氣氛，而且影響著鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力，也直接影響渣含鉛的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。其形成的原因主要有：上部爐結(jié)。主要原因是物料分布不均和小塊物料在爐子上部還原區(qū)融化冷凝形成，物料的還原反應(yīng)不完全，出現(xiàn)風(fēng)壓降低，渣含鉛升高，嚴(yán)重時(shí)不得不停爐處理。故在物料入爐時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制入爐物料塊度，并確保物料在爐內(nèi)分布均勻，以減緩和控制爐結(jié)的形成。爐缸與爐缸交界處，高爐爐缸容易形成隔膜與爐缸交界處，嚴(yán)重影響爐渣與鉛的分離，導(dǎo)致爐渣中鉛含量急劇上升。因此，當(dāng)爐膛內(nèi)形成爐結(jié)或隔膜時(shí)，可從排渣口或排鉛口向爐內(nèi)充氧，以保證高溫熔體或鉛溶液順利進(jìn)入爐膛，另外可間斷性提高返渣量或加入少量鉛冰銅，以增大高溫熔體排放量，提高熱循環(huán)，以減緩和控制爐結(jié)的形成。

4 總結(jié)

高爐直接處理硫酸鉛爐渣的工藝與傳統(tǒng)的高爐直接處理工藝不同，想要降低渣含鉛，需重點(diǎn)關(guān)注以下關(guān)鍵指標(biāo)。

（1）選擇渣型成份范圍(%)：SiO2=23～26；FeO=25～27；CaO=15～17，可使渣的流動(dòng)性、溫度、比重等滿足熔煉要求，能有效降低渣含鉛。

（2）合理控制鼓風(fēng)爐還原氣氛，適當(dāng)增加爐渣中強(qiáng)堿性氧化物CaO時(shí)，有利于將渣中的PbS還原出來，也有利于將熔煉過程形成的硅酸鉛和鐵酸鉛中的PbO置換出來，也有利于將熔煉過程形成的硅酸鉛和鐵酸鉛中的PbO置換出來，減少鉛損失。

（3）嚴(yán)格控制入爐物料塊度、強(qiáng)度及布料的均勻性，確保爐內(nèi)均勻透氣性，減少或減緩爐缸結(jié)和爐缸結(jié)的形成，保持正常爐缸容積，有利于提高渣鉛分離金屬的綜合回收率。