有色金属冶金第4章氧化熔炼和还原熔炼实践

第四章氧化熔炼和还原熔炼实践

4.1概述铅烧结块还原熔炼在于使铅的氧化物还原并与贵金属和铋等聚集进入粗铅，而使各种造渣成分（包括SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等）及锌等进入炉渣，以达到相互分离。

当原料含铜较高时，可产出铅冰铜将铜富集；若原料含铜不太高，可将铜富集于粗铅中，此时铜在炉渣中的损失将稍大。原料中镍钴含量较高时，则产出黄渣（砷冰铜）将其富集。所以，在此特殊情况下，熔炼便可能产出四种熔体产物，并按其比重的不同分成四层，由上而下分别为炉渣、铅冰铜（铅锍）、砷冰铜（黄渣）和粗铅。

4.2烧结焙烧

烧结焙烧是在高温（大于800℃）下将精矿中的硫化物氧化脱硫生成氧化物，同时烧结产出坚硬多孔烧结块的过程。所以，烧结焙烧有两个主要目的：除去铅精矿中的硫和砷、锑等易挥发的物质；将粉料烧结成块。

精矿含铜较高（如WCu>1％）时，烧结块中应残留一部分硫，以便铜在熔炼时以Cu2S形态进入铅冰铜中。若精矿含锌较高，则应将硫尽量除净，因为熔炼时ZnS比ZnO更有害。如果精矿含铜锌都较高，可在烧结时将硫尽量烧去。然后在熔炼时加入黄铁矿作硫化剂，使铜硫化为Cu2S进入冰铜。（一）烧结焙烧方法

铅精矿烧结焙烧设备可采用：烧结锅；烧结盘；带式烧结机烧结。带式烧结机烧结又有：吸风烧结；鼓风烧结。（二）烧结的配料铅烧结配料时必须考虑到下列的技术条件：炉料中所含的造渣成分SiO2，FeO，CaO等的质量比率必须符合选定的鼓风炉渣型的要求；炉料含硫量控制在wS=5%~7％范围内。混合料含硫小于wS＝5％时，过程所需热量不足而需补加碳质燃料。若含硫过高（如wS=8％），烧结块的残硫量也高(wS=2.5％)；炉料含铅量一般控制在wPb=40%~45％范围内；根据原料进厂计划，尽量按比例使用各种原料，控制炉料中的杂质含量，特别是Zn、A1、Mg的含量。（三）混料与润湿

混料的目的在于确保烧结料有均匀一致的化学组成和物理组成，并在混料时均匀润湿使炉料有最佳的透气性。炉料良好的透气性是烧结过程至关重要的技术条件。实践证明，料层透气性愈好，脱硫速度也愈快，单位生产率也愈高。影响炉料透气性的另一因素是炉料的粒度组成。而炉料的粒度组成主要取决于返粉的粒度，因为返粉通常占炉料质量的w返粉=65％以上。其次便是熔剂和返回的水淬渣。混料和制粒多用圆筒机，制粒也用圆盘机。（四）布料和点火

点火料斗设在点火炉的前面，铺设底料供点火用，料层厚度一般为30~40mm，主料斗设在点火炉的后面，当烧结机台车向前运行进入点火护下方时，借吸风箱的抽力使底料均匀着火，然后运行至主料斗的下方铺设本料，由鼓风箱向上鼓风进行烧结作业。（五）烧结正常作业

在铅烧结焙烧的正常生产中，当点火底料通过点火炉下口着火后，再在其上铺上本料层，吸风转为鼓风，烧结焙烧过程即由下向上发展，炉料经过脱水、干燥、预热、烧结及冷却等过程。下图为这种过程的示意图。

4.3鼓风炉还原熔炼

（一）铅鼓风炉的构造

铅鼓风炉炉井的垂直断面（内型线）目前还没有标准的形式，一般为风口区收缩，向上扩张形成炉腹的所谓普通型炉子，如下图：普通型炼铅鼓风炉1-咽喉口；2-风口；3-加料门；4-排烟口（二）焦炭燃烧与还原能力

焦炭的燃烧状况对炉内温度和气氛有决定性的影响。在正常情况下，焦炭主要在风口区附近燃烧而形成高温集中的“焦点区”。焦炭既是发热剂又是还原剂，焦炭燃烧产生CO2和CO，其反应为：C＋O2＝CO2＋408kJC＋0.5O2＝CO＋123kJ

风口区的氧位最高，焦炭强烈燃烧，温度也达到最高（1400～1500℃）。在通常情况下，氧化区内的CO：CO2≤1。

影响铅级风炉熔炼还原能力的主要因素是焦率、料柱高度、炉温、还原时间和风焦比。（三）铅鼓风炉正常作业

鼓风炉是实现逆流原理相当完善的冶金设备。加入炉内的物料由上而下逐渐运动，而气流运动的方向正相反。鼓风炉内按温度可分为四个区：预热区（100～400℃）；还原区（低于900℃）；熔化区（温度＜1300℃）；风口区（1300～1500℃）。铅鼓风炉熔炼时各种组分在产物中的分布如下表所示。

鼓风炉熔炼时各组分在产物中的分布（w/%）

（四）熔炼技术动态富氧熔炼双排风口椅形炉热风熔炼（五）鼓风炉熔炼产物

1）粗铅

2）炉渣

3）铅冰铜（锍）

4）黄渣（砷冰铜）

5）烟气

6）烟尘

4.4闪速氧化熔炼(Kivcet)

氧气闪速熔炼一电热还原法（Kivcet法），也称基夫赛特熔炼，其设备连接图如下图所示：作为氧化段的闪速熔炼炉作为还原段的电炉锌蒸气冷凝器整个冶炼过程分为两段：氧化段还原段

4.5熔池氧化熔炼4.5.1QSL氧化熔炼氧气底吹直接炼铅法(QSL法)反应器为一卧式可转动的圆筒形炉。

反应器被隔墙分为两部分：1）左边为氧化段2）右边为还原段

QSL法直接炼铅流程如图所示：QSL法炼铅流程图4.5.2Ausmelt氧化熔炼Ausmel炼铅法同样分为两个阶段进行。

第一阶段为氧化段，硫化铅精矿在氧化段被熔炼为富PbO炉渣；第二阶段即还原段，在还原段内利用喷入的粉煤将富铅渣还原产出粗铅和弃渣。4.5.3KSS氧化熔炼前苏联将基夫赛特(Kivcet)法技术转让给意大利Snamprogetli设计院，该院与萨米(Sammi)公司合作，在威斯麦（Vesme）港建设一个年产95000t粗铅的冶炼厂，将基夫赛特法改称KSS(Kivcet-Sammi-Snamprogetli)法，于1987年2月全面投产。KSS法炼铅流程图单元作业

硫化铅精矿烧结焙烧脱硫的程度与什么有关系，脱硫的目的是什么？

试述烧结焙烧