2.2.2 富氧頂吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛(ISA-YMG)技術

20世紀70年代初, 氧氣頂吹浸沒噴槍技術的發(fā)明人組建澳大利亞熔煉公司, 頂吹浸沒熔煉技術被正式命名為: 奧斯麥特法, 并在頂插浸沒套筒噴槍技術和熔池上空設爐氣后燃燒裝置等方面有了新的發(fā)展, 也對許多新的應用領域進行了開發(fā)和完善。

I-Y煉鉛法是云南冶金集團總公司引進國外頂吹浸沒熔煉技術來改造傳統(tǒng)燒結-鼓風爐還原熔煉技術而開發(fā)出的一種粗鉛冶煉新工藝, 該工藝引進ISA煉鉛法中的氧化熔煉部分并結合本公司比較成熟的鼓風爐還原熔煉技術, 在此基礎上進行組合開發(fā)而形成的一種節(jié)能、 環(huán)保、 高效的綠色煉鉛新工藝。該項目于2005年3月在曲靖有色基地建設完工, 6月ISA爐點火投產一次成功。它是目前為止世界上用鉛精礦直接熔煉生產粗鉛的第一座ISA爐。

該法屬于頂吹熔池熔煉技術, 其爐體為圓筒形, 內襯耐火材料, 噴槍由頂部插入。精礦、 熔劑、 粉煤等物料, 通常經混合制粒后, 由加料口加入爐內(細料也可由噴槍直接加入爐內), 爐料被噴入的空氣或富氧空氣所氧化, 熔煉產出的高鉛渣進入第二段熔爐中, 在有還原劑的條件下, 由噴槍噴入空氣(或富氧空氣)及燃料燃燒供熱, 使高鉛渣還原, 產出粗鉛。該法的核心技術是頂吹噴槍系統(tǒng)。該噴槍在作業(yè)時通常置于渣層下面, 但卻能受冷渣層的保護而不損壞。作業(yè)時, 噴入的氣體和反應產生的氣體的作用使熔池中的熔體產生劇烈運動, 從而加速反應進行。

鉛精礦、 熔劑、 煙塵和含鉛渣料等按配料比例充分混合并經制粒后由皮帶運輸機從爐頂加料口送入爐子, PbS氧化反應所需的氧氣和空氣及燃油通過噴槍直接以旋渦狀噴射到熔池渣層中, 并使熔池劇烈攪動。由于噴槍以漩渦狀高速噴出氣體, 使爐料在高氧位的條件下和有限的空間內, 進行氣-固-液三相的充分接觸和迅速反應, 加速了冶煉過程的傳熱和傳質速度, 大大強化了爐內熔煉的氧化過程。氧氣由氧氣站供給, 純度為90%~93%。操作溫度一般控制在1050℃左右。熔煉過程中硫化鉛和氧氣反應生成氧化鉛, 硫化鉛和氧化鉛反應生成粗鉛、 富鉛渣和高濃度SO2煙氣。ISA熔煉爐產出的高濃度SO2煙氣通過余熱鍋爐回收余熱、 收塵系統(tǒng)收塵后, 送往硫酸車間制酸。整個反應釋放出大量的熱, 加入的爐料被迅速加熱熔化并完成冶金過程的反應, 所生成粗鉛從排鉛口排出, 采用圓盤鑄錠機澆鑄后送電解精煉。富鉛渣由鑄渣機鑄成渣塊, 冷卻后經重型槽式輸送機送至鼓風爐車間進行還原熔煉。 工藝流程如圖2-4所示。

圖2-4 富氧頂吹熔煉-鼓風爐還原熔煉工藝流程

富氧頂吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛工藝具有如下優(yōu)點: 

(1)處理能力大, 生產效率高。在生產過程中, 經摸索改進, ISA爐日處理量可提高到設計值的170%左右, 同時如果要繼續(xù)提高處理能力, 直接將富氧濃度適當提高就可以, 不需要增加大的硬件投入。 

(2)原料適應性強。在富氧頂吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛工藝生產實踐中, 可處理優(yōu)質鉛精礦、 含Cu、 Zn嚴重超標的雜礦、 電鉛銅浮渣等多種雜料。 

(3)設備配套靈活。ISA爐與鼓風爐(YGM爐)之間用鑄渣機連接, 可以連續(xù)生產, 可以斷開生產, 互相制約度小。 

(4)環(huán)保效果優(yōu)越。ISA爐的密閉性比較好, 冶煉過程中煙氣泄漏點少, 作業(yè)環(huán)境好; 同時產生高SO2濃度煙氣, 完全滿足制酸要求, S回收利用率高。 

(5)生產效率高。整個工藝采用DCS控制系統(tǒng)生產, 自動化程度高, 生產效率高。