2.1.1.1 硫化鉛精礦焙燒-鼓風爐熔煉法概述

最早的硫化鉛礦焙燒方法是將塊礦堆積起來進行氧化焙燒, 稱為堆燒法, 而對碎的富鉛礦則采用灶或窯來焙燒。到19世紀末, 隨著浮選技術(shù)的發(fā)展及普及, 才開始將富集的粉狀鉛精礦加入反射爐內(nèi)進行粉末焙燒或燒結(jié)焙燒。但該法存在產(chǎn)量低、 燃料消耗大、 勞動條件差等一系列缺點。直至20世紀初, 又出現(xiàn)了在燒結(jié)鍋內(nèi)進行鼓風燒結(jié)焙燒的方法, 它克服了以前各種燒結(jié)法的缺點, 產(chǎn)出堅硬多孔的燒結(jié)塊, 適于鼓風爐熔煉, 但因生產(chǎn)過程是間斷性的, 機械化程度低, 勞動條件惡劣等嚴重缺陷而發(fā)展到采用燒結(jié)盤進行燒結(jié)焙燒。而燒結(jié)盤存在占地面積大、 產(chǎn)量低的缺點, 不久便被直線型(又名帶式)吸風燒結(jié)機所代替。帶式吸風燒結(jié)克服了燒結(jié)鍋鼓風燒結(jié)的一些缺點, 使燒結(jié)過程連續(xù)化, 操作機械化, 大大提高了處理能力。但吸風燒結(jié)存在著吸風箱經(jīng)常堵塞, 低濃度SO2煙氣難以利用, 燒結(jié)爐料品位無法提高以及機件容易損壞等缺陷, 至20世紀50年代后期, 鼓風燒結(jié)技術(shù)的試驗成功和應(yīng)用, 彌補了吸風燒結(jié)的不足, 再加上鼓風返煙燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展, 得到了世界各國的普遍采用。

燒結(jié)焙燒-鼓風爐熔煉法雖然工藝穩(wěn)定、 可靠, 對原料適應(yīng)性強, 經(jīng)濟效益尚好, 但該工藝致命的缺點是燒結(jié)煙氣SO2濃度低, 采用常規(guī)制酸工藝難以實現(xiàn)SO2的清潔利用, 嚴重污染環(huán)境。此外, 燒結(jié)過程中產(chǎn)生的熱能量不能得到充分利用, 燒結(jié)塊破碎、 篩分時工藝流程長, 物料量大, 揚塵點分散, 造成勞動作業(yè)條件惡劣。

為克服此法的缺點, 一是采用了非穩(wěn)態(tài)制酸法解決SO2的制酸和污染環(huán)境問題; 二是采用新的煉鉛生產(chǎn)工藝。20世紀80年代以來, 新的直接煉鉛工藝引起了廣泛興趣, 近年已在工業(yè)上得到完善和發(fā)展。隨著國家政策的改變, 此法有被硫化鉛精礦直接煉鉛法取代的趨勢。

2.1.1.2 基本原理

(1) 硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒的目的

硫化鉛精礦的燒結(jié)焙燒, 是在大量空氣參與下的強氧化過程。其目的: 一是氧化脫硫, 使金屬硫化物變成氧化物以適應(yīng)于還原熔煉; 二是將粉狀物料燒結(jié)成塊; 三是使精礦中的硫呈SO2以便制取硫酸; 四是脫除部分砷、 銻, 避免熔煉時產(chǎn)生大量砷銅锍, 而增加鉛及貴金屬的損失; 五是使易揮發(fā)的伴生稀散金屬如鉈集中于煙塵中, 以利于綜合回收。

(2) 燒結(jié)焙燒-鼓風爐熔煉法的基本原理

鉛精礦燒結(jié)焙燒的基本原理是: 將制備好的爐料(即混合料)裝入燒結(jié)設(shè)備中, 鼓入或吸入大量空氣的條件下, 點火加熱到800~950℃, 則爐料中的硫化物發(fā)生氧化, 生成金屬氧化物和二氧化硫, 各種金屬氧化物相互反應(yīng), 形成各種鹽類。其中鉛的硅酸鹽和亞鐵酸鹽熔點較低, 在燒結(jié)過程中起黏結(jié)劑作用, 將粉狀爐料黏結(jié)成堅實的大塊, 即燒結(jié)塊。

過程中主要氧化反應(yīng)可用下式表示:

一般過程中氧化反應(yīng)釋放的熱量足夠使焙燒過程的一切反應(yīng)繼續(xù)進行, 不需加其他燃料。

(3) 影響燒結(jié)的幾個因素

在燒結(jié)焙燒-鼓風爐熔煉法生產(chǎn)過程中, 主要有以下幾個方面的因素對燒結(jié)焙燒有較大影響。