铅火法熔炼直收率提升措施的生产实践

铅火法熔炼直收率提升措施的生产实践

朱兴朝1，张龙2，赵瑞3

（云南驰宏锌锗股份有限公司 会泽冶炼分公司）

摘  要：面对铅金属易挥发的特性，铅粗炼直收率的高低直接影响到粗铅加工成本，通过对渣温、渣铅、渣型、制粒效果、喷枪插入熔池深度、系统负压等方面的控制可有效对烟尘率的降低、渣与铅的分离效果、粗铅杂质去除效果、粗铅含铅提升效果等方面得到提升。

关键词：铅粗炼直收率；烟尘率；渣温；渣型；喷枪；

0 前言

直收率指标一般用于化学及工业生产，是指在化学反应或相关的化学工业生产中，投入单位数量原料获得的实际生产的产品产量与理论计算的产品产量的比值。在同样的一个化学反应在不同的气压、温度下会产生不同的直收率，一般而言，直收率在90%以上是很高的直收率，75%以上是不错的直收率，60%左右是一般的直收率，30%以下是很低的直收率。所以在一定程度上直收率与转化率可以等同说明，因此，提升直收率也就是在提高产出率，也就是在节约生产过程的生产成本；铅火法冶炼受到铅易挥发的特性影响，致使铅粗炼直收率偏低，若能找到合理的控制方法使铅粗炼直收率得到提升，生产成本就能得到相应的降低，企业的效益也就能得到提升，因此，直收率的提升是企业创效的一个重要方面。

1 铅粗炼工艺简介

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司的粗铅冶炼生产工艺是采用艾萨炉富氧顶吹熔炼--富氧侧吹还原--烟化炉吹炼流程。艾萨炉的主要任务是将投入的冷态铅物料熔化的同时进行脱硫及产出部分粗铅，产出富铅渣进入侧吹还原炉进行二次还原得到大部分粗铅；艾萨炉炼铅的每个熔炼周期过程可分为进料、调整、放渣三个阶段。其中，进料阶段是所有铅物料全部加入，此阶段为低氧熔炼作业，伴有还原效果；调整阶段则停止铅渣和烟尘的加入，此阶段为高氧熔炼作业，以消除炉内泡沫渣和快速提温，以快速完成放渣作业为主要目的。从整体周期来看，物料在炉内经历了低温、还原、氧化反应、升温等过程，温度梯度变化达 150～200℃，温度变化大；这也就造成了炉内氛围、温度、反应的多变，致使粗铅品质偏低、烟尘率偏高等情况的发生，最终导致铅粗炼直收率偏低。

2 影响铅粗炼直收率提升的原因分析

2.1 铅粗炼直收率对生产的影响

   铅粗炼直收率能够直观的体现出生产效果的好坏，是指导生产的一项重要指标；铅粗炼直收率指的是铅产出量与粗炼系统完全消耗值，从铅粗炼直收率的高低可以看出粗铅品级、投料情况、烟尘率等生产过程及结果的好坏；也可确定影响铅粗炼直收率的原因主要有：①粗铅含Pb；②艾萨炉烟尘率；③还原炉烟尘率；④还原炉渣含Pb。

2.2 原因分析

2.2.1 粗铅含Pb

粗铅含Pb作为铅粗炼直收率核算的子项，直接影响铅粗炼直收率的高低，熔池熔炼产铅影响粗铅含铅的主要原因有：

（1）渣与铅分离效果差：影响渣与铅分离效果的主要因素是渣型，渣型出现偏差后，还原出来的铅液沉降效果不好，分离效果差，导致渣中含铅，铅中夹渣；

（2）粗铅杂质偏高：导致粗铅杂质偏高的主要因素一个是温度，温度偏低容易导致As、Sb等杂质元素不能正常挥发进入烟尘中，温度偏高则容易导致Pb挥发量增加，烟尘率升高；

（3）铅冰铜含量偏高：铅冰铜的含量提升同样会使粗铅含铅偏低，而且铅冰铜层形成后会阻碍铅液的正常沉降；

2.2.2 艾萨炉烟尘率

艾萨炉炼铅烟尘产生的主要原因是：铅及其化合物都具有较高的蒸汽压，在高温下容易挥发。主要以PbS、PbO、金属铅的形式挥发和部份机械夹带，烟尘的产出会降低熔炼的效率。会泽冶炼分公司艾萨炉工艺（如图1）是采用顶吹喷枪从炉顶插入炉内，把富氧空气和粉煤燃料强制鼓入熔池，在熔池产生强烈搅动状态下熔化冷料；

图1 艾萨炉工艺流程图

因此结合工艺可得到导致烟尘率偏高的主要原因有：

（1）喷枪插入熔池的深度：喷枪插入熔池过深会使喷枪摆动过于剧烈，会加速Pb金属的再次氧化挥发，烟尘率升高；喷枪插入熔池过低则会使熔池搅动过差，熔化效果不佳，这种情况容易导致PbS发生自热挥发，甚至熔池冻结的情况，烟尘率也会升高；

（2）铅物料圆盘制粒的效果：铅物料经圆盘制粒后如若粒度过小，水分偏低，入炉物料容易跟随烟气直接进入余热锅炉内部，轻则导致烟尘率升高，重则导致物料在锅炉内部发生结焦反应，堵塞锅炉；铅物料经圆盘制粒后如若粒度过大，水分偏高，则容易导致入炉物料不均匀，烟气量不均衡，烟尘率升高；

（3）富铅渣含铅：从工艺上来说，渣含铅超过52%，渣的熔点显著降低，PbO的活度升高，烟尘率上升。但是富铅渣含铅品位也不是越低越好，低于40%，将会使渣的熔点开始升高，而提高温度又会使烟尘率上升；

（4）渣型：含Pb物料中PbS最易挥发，因此保持渣熔池具有良好的流动性以及喷枪具有良好的搅动作用，让PbS进入炉内后尽快被氧化是非常关键的，否则挥发量升高，烟尘率上升；减小炉渣中CaO浓度和适当保持一定的SiO2含量，有利于降低PbO的活度，有利于抑制炉渣中PbO的挥发，反之则容易导致烟尘率升高；

（5）渣温：温度偏低容易导致PbS发生自热挥发，烟尘率会升高，持续偏低轻则导致渣难放，重则甚至会导致熔池冻结的情况发生；温度偏高则会加速Pb金属本身的挥发性或者导致再次氧化挥发，烟尘率升高；

（6）系统负压：艾萨炉炼铅正常是采用微负压操作，当负压值偏低时，炉口烟气会发生外溢，一方面不符合环保要求，另一方面入炉物料容易跟随烟气直接抽离，烟尘率上升；

2.2.3 还原炉烟尘率

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司还原炉采用外用铜水套，内衬炉砖设计，整体烟尘率可控制在4%以内，波动较小，明显低于行业内其他还原炉烟尘率；在此实践过程中还原炉烟尘率不是影响铅粗炼直收率的主要因素。

2.2.4 还原炉渣含铅

还原炉渣含铅的高低也是直接影响直收率高低的重要因素，如若还原渣含铅偏高，也就是没有达到尽可能还原出产量的结果，粗铅产量偏低可直接导致铅粗炼直收率偏低；但也不是还原渣含铅越低越好，当还原渣降至2%以下后，继续还原的难度较大，需要增加更多的还原剂及热量，从工业生产的角度出发是没有意义的。

3 铅粗炼直收率提升措施

经过第2节的分析，现可以确定影响铅粗炼直收率的主要因素有：①还原炉渣型、②还原炉渣温、③铅冰铜、④艾萨炉喷枪插入熔池的深度、⑤艾萨炉圆盘制粒效果、⑥富铅渣含铅、⑦艾萨炉渣型、⑧艾萨炉渣温、⑨艾萨炉系统负压；⑩还原炉渣含铅；相应的控制措施如表3.1所示：

表3.1 铅粗炼直收率提升措施

4 措施实施效果检查

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司通过对9项措施的实施及长期跟踪，取得了明显效果，2017年度铅粗炼直收率只有76.03%，通过五年时间对熔炼过程中粗铅品质、烟尘率、生产过程控制等措施的把控，到2022年铅粗炼直收率提升到了79.84%，得到了3.81%的提升，达到了生产实践的效果。

5 结语

通过此次铅粗炼直收率提升生产实践的开展，铅粗炼直收率得到提升的同时，粗铅加工成本得到了节约，同时也从理论研究与工业生产的实践中印证了渣温、渣型、渣铅、烟尘率等因素的控制方法，也确实通过九个关键点的控制取得了铅粗炼直收率的提升，明确了几个关键控制点对以后指导生产的重要意义。

参考文献

[1]蒋荣生.提高铅艾萨炉连续熔炼水平的探索和实践[J].云南冶金,2007,2(1):36-39.

[2]陈俊华.艾萨炉“烟气、烟尘”测试的重要性探讨[J].环境科学导刊,2009,4(2):84-86.

[3]陆宏志.艾萨炉处理块状物料和提高冶炼系统直收率的研究和应用[J].云南冶金,2011,7(40):168-172.

[4]廖爱民.我国铅火法冶炼技术现状及进展研究[J].世界有色金属,2018,1(1):3-5.