我的钢铁钢信通会员中心钢联无线客服中心 设为首页加入收藏│热线:400-820-0970

收藏词条   编辑词条 鼓风炉还原熔炼法炼铅

创建时间:2008-08-02

鼓风炉还原熔炼法炼铅(reduction smelting of lead in blast furnac)

铅烧结块或含铅氧化物块料在鼓风炉内进行还原熔炼生产粗铅的铅熔炼方法。由于较易建立和调整工艺过程的还原气氛,对原料成分的适应性强,炉床能力高,而成为当前占主导地位的炼铅方法。世界上约85%的粗铅是用此法生产的。

主要反应和要求   鼓风炉还原熔炼法炼铅要达到的目的有:(1)使铅还原成粗铅,并将贵金属富集其中;(2)使造渣成分进入炉渣,并尽可能使锌入渣;(3)使大部分铜进入锍,如炉料含铜不高,则使其富集于粗铅中;(4)若有镍、钴,则产出黄渣。鼓入炉内的风(空气,富氧空气,预热空气)在炉身下部的风口区燃烧焦炭,产出高温还原性炉气,向上穿过炉料层。在炉料逐渐下移的过程中,受上升炉气的作用,发生的主要反应有金属氧化物的选择性还原、碳质燃料的燃烧和造渣。

金属氧化物的选择性还原   要求将铅的化合物全部还原为金属铅,并富集贵金属;而另一些金属氧化物如CaO、MgO、Al2O3、ZnO不被还原,或由高价氧化物还原为低价氧化物(Fe2O3→FeO,Mn3O4→MnO),而与SiO2作用形成炉渣;炉料中铜、铋的氧化物被还原为金属进入铅中,但炉料中含有硫时,铜被硫化形成锍;炉料中砷、锑、锡的氧化物部分被还原成金属进入铅中,或形成铁、镍、钴的砷化物与锑化物(黄渣)。所得的熔融产物粗铅、炉渣、锍、黄渣因密度差别及相互溶解度有限而被分离为单独的产物。为满足选择性还原的要求,鼓风炉还原熔炼法炼铅必须在炉内建立弱的还原气氛条件:风口区气相中CO浓度为14%~38%,炉气通过炉料从炉顶逸出时气相中CO的浓度达5%~22%。

炉料中各种铅氧化物的还原难易顺序为PbO•Fe2O3、PbO、2PbO•SiO2、PbO•SiO2。在鼓风炉还原熔炼法炼铅条件下,PbO•Fe2O3和PbO在炉料温度达到973K以前,实际上已被完全还原,其主要反应是:

PbO+CO=Pb+CO2

硅酸铅在1023~1073K的温度下已熔化,在其向下流过赤热的焦炭层时,小部分被固体碳还原:

2PbO•SiO2+2C=2Pb+SiO2+2CO2

为使硅酸盐中的铅较完全地还原,需用强碱性氧化物CaO和FeO将硅酸盐中的PbO置换出来;

2PbO•SiO2+CaO+FeO+2CO=2Pb+CaO•FeO•SiO2+2CO2

反应结果获得液体铅和液体炉渣。当炉料中的FeO和CaO不够或熔炼过程的速度太快时,铅的硅酸盐分解和还原都不完全,导致炉渣含铅量增高,铅的冶炼直收率下降。

炉料中的PbSO4绝大部分被还原为PbS,PbS与PbSO4、PbO能部分地进行交互反应生成金属铅。鼓风炉还原熔炼法炼铅的脱硫率达30%~50%,部分PbS与加入炉料中的铁屑发生沉淀反应产出金属铅。

碳质燃料的燃烧   焦炭在鼓风炉内的燃烧是熔炼过程所需要的还原剂及热量的来源。炉内的还原能力和氧化物还原的完全程度取决于燃料的消耗率、料柱高度、还原时间和还原温度。炉料韵熔化速度和熔炼产物的过热程度,取决于炉料的性质和风口区的温度。根据焦炭的燃烧反应:

在保证炉内所需要的还原气氛条件下,为提高焦炭发热量的利用率,焦炭要在风口区尽量完全燃烧,以提高风口区的温度,形成沿高度集中、沿风口水平面均匀分布的碳质燃料燃烧区。采用富氧空气和预热空气有利于强化燃烧过程,提高风口区的温度和熔炼产物的过热程度,从而降低炉渣的含铅量,提高炉子的生产率。

造渣   熔炼过程能否顺利进行并获得良好的技术经济指标,在很大程度上取决于炉渣的性质,炉渣的性质随其化学成分而变。鼓风炉还原熔炼法炼铅炉渣的主要成分为SiO2、FeO、CaO、ZnO,它们一般占炉渣总量的90%左右。为使造渣过程顺行,生产中将造渣所需的熔剂配入烧结料中,以获得组成均匀的自熔性烧结块。

产物   有粗铅、炉渣、铅锍、黄渣、烟尘、炉气。

粗铅   含铅96%~99%,含杂质1%~4%,常见杂质有铜、砷、锑、锡、金、银、铋、锌、铁、硫、镍、钴等。密度约10500kg/m3。经精炼回收贵金属和其他有价金属,并获得商品精铅。

炉渣   主要由SiO2、CaO、FeO、ZnO、Al2O3及其他金属氧化物组成,一般含铅2%左右。熔点为1323~1473K,密度为3300~3600kg/m3,1473K时粘度不大于0.005Pa•s。含锌高的炉渣须进一步处理以回收其中的锌、铅等。

铅锍   又称铅冰铜,主要由铜、铁、铅、锌的硫化物组成。其中也含有少量的银及其他金属硫化物,熔点为1123~1323K,密度约5000kg/m3。鼓风炉还原熔炼法炼铅是否产出铅锍及产出什么样的铅锍成分,要根据精矿中铜、锌含量和烧结焙烧过程的脱硫程度而定。

黄渣   主要由铁、镍、钴及铜的砷化物和锑化物组成,熔点为1323~1373K,密度约7000kg/m。,鼓风炉还原熔炼法炼铅是否产出黄渣,应根据精矿中镍、钴含量定。黄渣的产量视烧结块中砷、锑含量和鼓风炉还原能力确定。

烟尘 含尘炉气经收尘产出的产物,主要由铅的氧化物(含铅50%~78%)和其他金属氧化物组成,所产烟尘的成分在很大程度上取决于熔炼条件和原料成分。

炉气 主要由N2、CO、CO2、O2、水蒸气及烟雾组成,经收尘过程净化和稀释后,由烟囱排入大气。

设备   主要有鼓风炉本体及分离熔体用的前床(见电热前床贫化)。鼓风炉为竖井形,从下而上由炉基、炉缸、炉身(水套)、炉顶四部分组成,其结构见示意图。最初的鼓风炉断面为圆形,由于圆形炉生产率低,除极个别古老的、生产规模小的工厂使用外,一般都为矩形。矩形炉又分上宽下窄的倾斜炉腹形、上下宽度一致的垂直形和上窄下宽的倒腹形。与其他两种炉形相比,上宽下窄的倾斜炉腹形炉具有风口区高温带集中、炉内反应完全、熔体过热良好、炉气排出速度低、烟尘率低、固相与气相的热交换好等优点,因此这种矩形炉为世界各国所普遍采用。鼓风炉按炉缸结构,分有炉缸和无炉缸两种。有炉缸鼓风炉,其熔体在炉缸内按密度分层,密度大的铅液从下面出铅口经虹吸道排出,密度小的炉渣和锍,则从上部渣口排出。无炉缸鼓风炉,其铅液、炉渣和锍则均从同一排放口排出,到前床后再分离。

工艺   包括加料、放出液体产物、水套维护、鼓风。

加料   加入炉内的有焦炭和炉料。炉料包括烧结块(占总炉料量的80%~95%)、返渣、附加料(铁屑、铅精炼渣、炉结等)及补加熔剂。为保证炉内多相反应正常进行,加料作业要求做到:(1)各物料入炉前严格按配料单计量,按焦炭、熔剂和返料、烧结块的顺序,定量、分批、分层,均匀布入炉内,并保持一定的料柱水平;(2)要求入炉焦炭发热值高,灰分少(少于14%~15%),着火点高,有适当孔隙度(40%~53%),足够的机械强度(抗压强度在9.8MPa以上),适当块度(20~200mm);(3)要求烧结块有足够的强度、孔隙度和适当的块度(20~200mm),其造渣成分和含硫量等符合熔炼要求。

放出液体产物   熔炼产出的炉渣、铅锍、黄渣根据炉子生产率及其具体情况定期地或连续地从炉前端的放渣口放入前床或渣锅,经分离后分开放出。铅从虹吸道或放铅口放出,撤去浮渣后,送精炼车间或铸锭。

水套维护   连续供给清洁的软水,并保持水套内充满冷却水,调控水套出水温度。

鼓风   鼓风要达到:(1)保持风压、风量和料面气体温度正常;(2)炉气均匀上升,炉料沿炉子水平断面均匀缓慢下降;(3)风口呈帘状或网状,并露出光辉点;(4)出炉炉渣流动性好。

鼓风炉还原熔炼法炼铅的主要技术条件和指标列举于表。

发展趋势   主要有四方面。(1)设备大型化及采用双排风口结构炉子,以强化熔炼,提高生产能力。双排风口结构的具有椅形水套炉腹的铅鼓风炉自1947年于皮里港(Port Pirie)铅厂研究成功后,由于其生产能力比同样大小的其他炉子大一倍,而得到迅速推广。设备向大型化发展,如:皮里港铅厂2号炉风口区面积为1.52×10.67=16.22m2,日产粗铅能力560t;美国250赫尔库拉尼姆(Herculaneum)铅厂1号炉风口区面积为1.67×8.55=14.28m2,日处理炉料量803t。(2)采用富氧鼓风或热风,以降低焦耗和成本。加拿大特雷尔(Trail)厂在风口断面积1.83×7.3=13.36m2的鼓风炉内,采用含氧24%的富氧鼓风,炉子生产能力比采用一般空气鼓风提高25%,焦耗降低10%。前苏联乌一卡(Ust.Kamenogorsk)铅锌厂采用含氧27%的富氧鼓风,生产能力比采用一般空气鼓风提高15%~20%,焦耗下降10%~15%。日本契岛冶炼厂等采用风温523~673K的热风,生产能力比一般鼓风提高30%,焦耗下降30%。(3)提高自动化程度,以提高劳动生产率,减少有害气体对人体的危害。美国克洛格(Kellogg)炼铅厂鼓风炉的加料系统采用了工业电视监控。(4)铅鼓风炉熔炼具有技术成熟,工艺可靠,回收率高等优点,但存在烧结块的制备过程复杂和污染环境等缺点,因此人们正在不断研究和完善不需进行烧结焙烧备料过程的直接炼铅法。

相关词条:

鼓风炉还原熔炼法炼铅 重有色金属 

合作编辑者:

词条统计

浏览次数:约 11436 次
编辑次数: 1 次
历史版本
最近更新:2009-07-20
创建者:

现货 供应 求购 百科 黄页