富氧底吹爐處理鉛銻礦的工業實踐

雷 鳴，黃 祥

（湖南申聯環?？萍加邢薰?，湖南 永興 423300）

底吹爐作為一種火法冶金爐窯，現已被廣泛應用于鉛冶煉行業；隨著近幾年鉛冶煉行業的發展，利用富氧底吹爐處理單鉛且附屬有價金屬低的物料冶煉利潤空間狹少，甚至部分企業出現入不敷出、虧損嚴重等情況；為此，開展底吹爐處理鉛銻礦的工業試驗探索，是企業實現扭虧為盈的有效途徑。富氧底吹爐對入爐物料要求較高，Cu、Sb及其他雜質含量越低越優；國內鉛冶煉企業對底吹爐入爐物料含Cu基本控制在2%以內，目前尚未有資料記載底吹爐入爐物料含Sb的控制范圍。鉛銻礦成分較復雜，雜質較多，含鉛品味低，含Sb、S較高（見表1），針對物料特性本次工業試驗采用循序漸進的方式進行生產，逐步提高入爐物料中含Sb的比例，摸索生產操作和控制方式，確保爐況能運行穩定，為實現底吹爐處理含鉛多金屬雜料積累相關技術經驗。

表1 鉛銻礦主要化學成分（%）

1 工藝技術方案

1.1 原理

鉛銻礦中的鉛、銻分別是以PbS、Sb2S3形式存在，進入熔池后，一部分硫化物首先氧化生成PbO和Sb2O3；另一部分硫化物與生成的PbO、Sb2O3在激烈的攪拌狀態下進行交互反應生成金屬和二氧化硫[1]，所產生的金屬與鉛銻氧化渣沉淀分離后，金屬由虹吸道直接放出，鉛銻氧化渣經放渣口排出；主要的反應方程式如下[2，3]：

1.2 工藝流程

工業實踐的主體思路擬采用鉛精礦搭配鉛銻礦，配入少量輔料，逐步提升入爐混合料中Sb含量進行生產的方案。工藝流程如圖1所示。

圖1 鉛銻礦+鉛精礦底吹爐處理工藝流程圖

2 處理鉛銻礦生產實踐

2.1 技術條件控制

工業實踐是在正常生產狀態下進行，滿足底吹爐正常生產主要技術條件有：①保證混合料含鉛量控制在47%～50%（以上最優），讓底吹爐有一定的金屬產出，形成熱流動，金屬虹吸排放通道溫度才能得以保持；②合理控制入爐混合料含S量，實現底吹爐“自熱自給”（反應放出熱量滿足生產所需熱量），避免外加熱量的補給；根據底吹爐處理鉛精礦生產經驗，混合料含S控制在14%～20%，低于14%熱平衡失衡，需補加碎煤；高于20%煙氣溫度過高（SO2濃度高），煙氣處理設施溫度控制失調，影響硫酸系統生產；③渣型選擇，渣型應從熔點、粘度、流動性等性質出發，兼顧生產成本及還原熔煉所需渣型，初始渣型按鉛精礦渣型考慮Fe/SiO21.3～1.5%，CaO/SiO20.4～0.5%,實踐中需根據爐況適時調整，保證底吹爐系統正常運行。入爐混合料中Sb含量根據爐況適時控制，在爐況正常下，逐步提升Sb含量，每次提升幅度控制在1%～2%不等，每一次提升都應維持一定時間段，及時跟蹤爐況，確保生產正常后進行下一次提升。

2.2 實踐影響

資料中報道[4]，在氧化段中鉛和雜質的分布里反應出，液鉛中銻量隨渣中氧化鉛含量的降低而增加，而還原段中分配到金屬相中的銻隨終渣含鉛量而快速上升，當終渣中含鉛＜3%時，50%的銻富集在液鉛中。從Pb-Sb二元相圖中看出（見圖2），銻在液態鉛中的溶解度隨溫度的降低而下降，所以給實際生產帶來了不良影響如下。

圖2 Pb-Sb二元相圖

2.2.1 底吹爐鉛口操作困難

底吹爐在處理鉛銻精礦時，鉛口表面經常會析出一些油性浮渣，平時經常需要撈出或者容易結塊阻礙出鉛，當未及時撈出時，析出的浮渣結在虹吸道中，嚴重時堵死虹吸道，從而被迫轉爐處理，降低作業率。

2.2.2 余熱鍋爐進口溫度高

相對于一般的鉛精礦生產情況，底吹爐處理高銻鉛精礦時，煙氣溫度表現較高，鍋爐進口溫度達到850℃～930℃，且煙灰量較多。鍋爐及電除塵難以控制，設備負荷大。

2.2.3 渣口操作強度大

大部分的銻進入了渣中，渣熔點高。渣溜槽冷卻后渣較硬難打，并且渣口難堵住，以至于掌控不了放渣量，爐內渣鉛平衡狀態失調，爐況難以控制，影響了底吹爐各項技術指標。

3 實踐分析討論

3.1 生產數據分析

底吹爐投入銻金屬量1129.196t，統計得出：粗鉛含銻量33.875t，冰銅渣含銻量17.615t，高鉛渣含銻量1002.16t，煙灰含銻量75.543t。由上可知：3%的銻進入粗鉛，1.56%的銻進入冰銅渣，88.75%的銻進入了高鉛渣中，還有6.69%的銻進入煙灰中?？梢缘贸鲣R在底吹爐生產過程中主要行為走向是進入了造渣成分；實踐數據如表2所示。

表2 底吹爐化驗數據

據表2所知混合料含銻越高，粗鉛、鉛銻氧化渣含銻越高，大多數Sb最終以氧化物或銻酸鹽等形式進入渣相[5]；隨著入爐含Sb升高，底吹爐出鉛量越少，沉鉛率隨混合料含銻增高而下降；混合料含銻6.32時，沉鉛率最低26%以下，混合料含銻3.03時，沉鉛率最高42%。

3.2 生產操作

改變配料方式，由原來的倉式直接配料改為堆式預混+倉式配料，之所以需要預混料其目的就是混料均勻，入爐成分波動范圍少，盡可能減少入爐物料成分波動大對生產的影響。針對鉛銻礦的特點，利用鉛精礦進行搭配配料方案，合理控制入爐含鉛量（47%～50%），降低混合料中其他雜質金屬鎂、鋁等含量。加大對鉛口的維護，勤觀察鉛口液面；出現液面發暗、溫度下降、波動變小，可采取人工勤捅虹吸道，往復帶動鉛液流動，提高鉛液溫度。

控制好入爐混合料含水量及粒度占比，加強對爐溫過高管控，有效抑制煙氣溫度過高，煙塵量過多等現象；渣型經調整后，選擇高鐵渣型：Fe/SiO21.5%～1.8%，CaO/SiO20.5%～0.8%；降低渣的熔點，改善渣粘度，有利于放渣量的控制。

3.3 參數控制及技術指標

氧氣底吹爐生產時的主要參數控制是：下料量18t/h～20t/h，氧料比100Nm3/h～110Nm3/h，爐溫1050℃～1150℃。經過一段時間的摸索，目前該實踐工藝已趨向穩定，底吹爐運行狀況良好。技術指標：沉鉛率35%～40%，煙塵率16%～18%，高鉛渣含鉛41%～47%。

4 結論

（1）采用鉛精礦搭配鉛銻礦，通過底吹爐生產一次粗鉛，銻80%以上進入了高鉛渣，在經過鼓風爐或還原爐還原產出鉛銻合金，最終銻由反射爐等工藝回收。

（2）底吹爐處理鉛銻礦時，隨混合料含Sb的升高，爐況波動較大，此次實踐混合料含銻探索上限約6.3%，一次沉鉛率35%～40%。

（3）后續應加強對底吹爐工藝技術應用拓展，特別是含鉛多金屬雜料處理的工業實踐，有利于開拓企業綜合能力。