低碳环保的豫光炼铅新技术.doc

第 期 中国有色冶金 ·00·低碳环保的豫光炼铅新技术----液态高铅渣直接还原技术研究李卫锋 1，2， 陈会成 2，李贵 2，张传福 1（1.中南大学冶金科学与工程学院，湖南 长沙 410083；2.河南豫光金铅股份有限公司，河南 济源 454650）摘 要: 本文简述了低碳经济对我国冶炼行业的影响，介绍了豫光金铅在液态渣直接还原技术方面的试验研究情况 及生产实践效果，分析了豫光炼铅法的特点优势，阐明了该工艺对提升我国铅生产技术水平实现节能减排的意义和作用关键词: 液态渣直接还原 试验研究 豫光炼铅法 节能减排 清洁生产1 前言自 然 界 提 供 有 限 的 环 境 容 量 、 资 源 、 能 源 ， 限 制 了 人 类 经 济 发 展 需 求 的 增 长 ， 遭 受 金 融 危 机 重 创 的 世 界经 济 面 对 节 能 减 排 和 能 源 短 缺 等 压 力 ， 已 将 绿 色 经 济 、 循 环 经 济 、 低 碳 经 济 视 为 新 一 轮 发 展 的 方 向 。

以 低 能耗 、 低 排 放 、 低 污 染 为 特 征 的 低 碳 经 济 模 式 ， 已 成 为 人 类 社 会 经 历 了 农 业 文 明 、 工 业 文 明 后 的 又 一 次 重 大 进步 ， 是 人 类 应 对 全 球 气 候 变 化 ， 提 高 能 源 利 用 效 率 ， 在 经 济 持 续 发 展 的 同 时 保 护 人 类 赖 以 生 存 的 资 源 及 生 态环 境 的 全 球 性 革 命 作 为 资 源 能 源 依 赖 度 较 强 的 冶 炼 行 业 ， 发 展 低 碳 经 济 是 推 进 经 济 和 环 境 协 调 发 展 的 必 然选 择 ， 只 有 增 强 自 主 创 新 能 力 ， 大 力 开 发 低 碳 技 术 和 低 碳 产 品 ， 鼓 励 节 能 技 术 、 设 备 和 工 艺 的 开 发 和 应 用 ，才 能 推 进 节 能 降 耗 工 作 ， 促 进 经 济 社 会 向 资 源 节 约 型 、 环 境 友 好 型 和 低 碳 化 发 展 传 统 冶 金 工 业 是 碳 排 放 的大 户 ， 只 有 按 照 低 碳 经 济 的 理 念 ， 从 源 头 上 减 量 ， 全 过 程 的 污 染 控 制 、 节 能 减 排 ， 形 成 生 态 型 的 集 成 技 术 ，对 传 统 有 色 产 业 提 升 改 造 ， 实 现 绿 色 化 的 产 业 技 术 升 级 ， 才 能 发 展 低 碳 经 济 ， 实 现 冶 炼 行 业 节 能 减 排 的 目 标 。

河 南 豫 光 金 铅 股 份 有 限 公 司 是 我 国 炼 铅 业 的 骨 干 生 产 厂 多 年 来 ， 一 直 致 力 于 绿 色 冶 炼 、 节 能 环 保 和 可持 续 发 展 ， 坚 持 以 自 主 创 新 提 升 发 展 能 力 ， 以 技 术 进 步 改 造 传 统 产 业 ， 先 后 完 成 了 铅 冶 炼 工 艺 的 几 次 革 命 性升 级 ， 由 烧 结 锅 到 烧 结 机 和 非 定 态 制 酸 , 从 烧 结 机 到 富 氧 底 吹 -鼓 风 炉 还 原 工 艺 ， 使 豫 光 炼 铅 技 术 装 备 水 平 走在 全 国 的 前 列 公 司 主 要 从 ： ① 大 力 推 广 使 用 清 洁 能 源 ， 实 现 高 效 、 清 洁 、 环 保 节 能 ； ② 专 项 突 破 ， 实 现 炉窑 设 备 及 电 器 节 能 ， ③ 技 术 创 新 、 产 业 全 面 升 级 ， 实 现 工 艺 节 能 等 方 面 开 展 工 作 ， 特 别 是 在 工 艺 节 能 上 取 得了 重 大 突 破 2002 年 富 氧 底 吹 氧 化 -鼓 风 炉 还 原 工 艺 在 豫 光 首 次 成 功 应 用 后 ， 公 司 迅 速 认 识 到 该 工 艺 存 在 的不 足 ， 于 2003 年 提 出 了 液 态 高 铅 渣 直 接 还 原 技 术 的 研 究 课 题 ， 经 过 几 年 的 科 学 试 验 ， 于 2007 年 底 取 得 了 液态 高 铅 渣 直 接 还 原 技 术 的 成 功 ， 开 创 了 行 业 先 河 ， 2008 年 元 月 通 过 了 省 级 科 技 成 果 鉴 定 ， 鉴 定 专 家 委 员 会认 为 “工 艺 技 术 国 内 领 先 ， 国 际 先 进 ， 实 用 性 强 ， 节 能 效 果 明 显 ， 总 体 技 术 达 到 了 国 际 先 进 水 平 ”， 与 成 功 解决 了 SO2 污 染 问 题 的 氧 气 底 吹 氧 化 技 术 一 起 ， 形 成 了 独 具 特 色 的 低 碳 环 保 豫 光 炼 铅 新 技 术 。

2 液态高铅渣直接还原的研究背景 随 着 我 国 铅 工 业 的 发 展 ， 铅 的 生 产 技 术 得 到 飞 速 发 展 ， 由 最 早 的 手 工 开 采 -坩 埚 炼 铅 到 烧 结 锅 -鼓 风 炉 炼铅 、 烧 结 机 -鼓 风 炉 炼 铅 为 解 决 铅 冶 炼 的 污 染 问 题 ， 我 国 先 后 全 套 引 进 了 底 吹 QSL 炼 铅 法 、 顶 吹 卡 尔 多 炼铅 法 ， 但 都 因 一 步 炼 铅 指 导 思 想 的 超 过 程 化 ， 使 得 氧 化 、 还 原 过 程 难 于 控 制 ， 渣 含 铅 高 ， 而 没 有 得 到 很 好 的推 广 应 用 ， 最 近 引 进 的 基 夫 赛 特 炼 铅 新 技 术 ， 现 正 进 行 工 业 化 设 计 施 工 ， 但 国 外 规 模 生 产 企 业 的 资 料 表 明 ：综 合 能 耗 也 较 高 而 结 合 国 内 生 产 实 际 ， 部 分 引 进 国 外 先 进 技 术 与 传 统 工 艺 嫁 接 的 氧 气 底 吹 -鼓 风 炉 还 原 炼铅 法 和 浸 没 顶 吹 熔 炼 -鼓 风 炉 还 原 炼 铅 法 实 现 了 稳 定 连 续 生 产 ， 取 得 了 良 好 的 经 济 效 果 。

这 两 种 方 法 都 采 用了 熔 池 熔 炼 新 技 术 替 代 传 统 的 烧 结 工 艺 ， 较 好 地 解 决 了 过 程 中 的 SO2 和 粉 尘 污 染 问 题 ， 同 时 使 冶 炼 过 程 的 氧化 和 还 原 段 分 开 ， 在 不 同 的 反 应 器 内 完 成 各 自 不 同 的 工 作 过 程 氧 气 底 吹 氧 化 -鼓 风 炉 还 原 工 艺 在 豫 光 首 次 成 功 应 用 之 后 ， 其 投 资 省 （ 为 传 统 工 艺 的 70%） 综 合 能 耗 低（ 380-400Kg/t 粗 铅 ） ， 环 保 好 （ 硫 的 利 用 率 ≥ 99%） ， 金 属 直 收 率 高 （ Pb、 Au、 Ag 达 到 98%） ， 生 产 成 本 低（ 为 烧 结 工 艺 的 85%） 的 特 点 ， 使 得 其 在 业 界 得 到 迅 速 的 推 广 应 用 ， 短 短 几 年 内 ， 在 建 和 已 建 的 多 达 20 多第 期 中国有色冶金 ·00·套 生 产 线 ， 总 能 力 达 到 100 万 吨 ， 占 全 国 铅 冶 炼 产 量 的 三 分 之 一 。

浸 没 顶 吹 熔 炼 -鼓 风 炉 还 原 炼 铅 法 在 云 南 驰弘 公 司 也 实 现 了 规 模 连 续 生 产 ， 取 得 了 良 好 的 经 济 和 社 会 效 益 ， 但 与 氧 化 工 艺 相 衔 接 的 还 原 段 仍 采 用 半 密 闭的 传 统 鼓 风 炉 工 艺 ， 使 得 这 两 工 艺 的 缺 点 暴 露 无 遗 ， 存 在 明 显 不 足 :⑴ 两 工 艺 都 是 将 高 温 液 态 高 铅 渣 冷 却 铸 块后 进 入 鼓 风 炉 , 又 在 鼓 风 炉 中 消 耗 大 量 昂 贵 的 冶 金 焦 重 新 加 热 才 能 还 原 熔 炼 ， 这 就 造 成 高 铅 渣 熔 体 潜 热 的 巨大 浪 费 ， ⑵ 高 铅 渣 铸 块 、 储 运 过 程 中 又 产 生 粉 尘 飞 扬 ， 致 使 能 耗 高 ， 污 染 大 在 发 展 绿 色 经 济 、 循 环 经 济 、低 碳 经 济 的 新 形 势 、 新 要 求 下 ， 如 何 充 分 利 用 液 态 高 铅 渣 的 潜 热 ， 实 现 液 态 高 铅 渣 的 直 接 还 原 ， 替 代 鼓 风 炉工 艺 ， 将 焦 耗 和 烟 气 量 降 到 最 低 ， 开 发 一 种 适 应 我 国 国 情 ， 并 满 足 可 持 续 发 展 要 求 的 低 碳 环 保 的 炼 铅 新 技 术 ，实 现 炼 铅 产 业 的 绿 色 化 的 技 术 升 级 ， 成 了 我 们 关 注 的 课 题 。

3 基本原理上 世 纪 末 ,国 外 铅 冶 炼 的 发 展 倾 向 是 一 步 炼 铅 ,认 为 在 一 个 炉 子 内 可 同 时 实 现 氧 化 和 还 原 两 个 过 程 ,如 基 夫塞 特 工 艺 、 QSL 工 艺 、 卡 尔 多 工 艺 都 是 这 个 时 期 的 产 物 但 国 内 有 些 专 家 在 研 究 冶 炼 理 论 的 基 础 上 ， 认 为 在同 一 炉 子 内 同 时 实 现 两 个 截 然 相 反 的 过 程 ， 不 论 从 冶 炼 气 氛 的 维 护 ， 还 是 过 程 的 控 制 难 度 都 是 不 容 易 实 现 的 如 若 要 实 现 这 样 一 个 过 程 ， 也 需 要 在 同 一 炉 内 分 阶 段 实 现 因 此 ， 在 已 有 的 氧 气 底 吹 -鼓 风 炉 还 原 技 术 的 基 础上 ， 充 分 利 用 氧 化 段 产 出 的 高 温 液 态 渣 的 潜 能 ， 研 发 替 代 半 密 闭 的 、 环 保 差 的 鼓 风 炉 炼 铅 工 艺 ， 分 段 实 现 铅冶 炼 工 艺 创 新 ， 应 成 为 我 们 努 力 的 方 向 。

3.1 高 铅 渣 成 分 研 究 分 析高铅渣的成分与烧结块相比，最大不同是含铅高，烧结块含铅 30-40%，高铅渣含铅则在 40-50%之间；高铅渣的物相组成以硅酸铅为主，可达 50%以上，氧化铅则相对减少表 1 为国内高铅渣与烧结块的典型成分表 1 国内典型的高铅渣与烧结块的化学成分(%)物料名称 Pb Zn Fe Cu S SiO2 CaO烧结块 30-40 8-13 11-14 0.5-1.5 2-5 9-11 3-5底吹高铅渣 42-45 9-11 11-13 0.5-1 0.2-0.5 9-12 3-4顶吹高铅渣 50 8.8 13.62 0.141 0.85 10.9 3.93.2 液 态 高 铅 渣 直 接 还 原 原 理鼓风炉还原时，氧化铅被 CO 还原是主要途径，而硅酸铅还原一定是在有碱性氧化物（CaO 和 FeO）参与，并在炉料熔化后发生，其原因在于只有熔融状态的硅酸铅才与碱性氧化物、还原剂或 CO 有良好接触，完成还原反应鼓风炉还原高铅渣铸块过程中，以焦炭作还原剂时，氧化铅和硅酸铅的还原是既包含了固 （铅的氧化物） - 固 （焦炭） 反应、固 （铅的氧化物） - 气 （CO） 反应，也包含液 （熔融的铅的氧化物） -固 （炽热焦炭） 、液 （熔融的铅的氧化物） -气 （C0） 反应接触过程。

液态铅渣直接还原与固态高铅渣鼓风炉还原的。