硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉的渣型分析及生產(chǎn)實(shí)踐

戴俊普

（富民薪冶工貿(mào)有限公司，云南 富民 650400）

富民薪冶工貿(mào)有限公司作為云銅冶煉煙塵綜合回收示范基地，主要處理云銅艾薩煙塵及轉(zhuǎn)爐煙塵，經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，技術(shù)日漸成熟，流程逐漸優(yōu)化。在還原熔煉過(guò)程中，渣含鉛作為影響鼓風(fēng)爐直收率及產(chǎn)能的重要因素，重點(diǎn)通過(guò)鼓風(fēng)爐渣型的研究分析與生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出合適的渣型，既可提高資源綜合利用率，又可增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。

1 鉛在爐渣中的損失分析

鉛在渣中損失的形態(tài)可分為三類(lèi)：①以硅酸鉛形態(tài)入渣的化學(xué)損失；②以PbS溶解于渣中的物理?yè)p失；③以金屬Pb混雜于渣中的機(jī)械損失[2]。

化學(xué)損失是由于在還原熔煉過(guò)程中熔煉速度大于還原速度或還原氣氛的爐溫低，還沒(méi)有來(lái)得及還原就排出爐缸。物理?yè)p失在不同溫度下，不同成分的爐渣對(duì)PbS均有一定的熔解度造成的。金屬鉛主要是由于渣的粘度大，澄清時(shí)間短等分離不完全而造成的。高爐礦渣中鉛含量一般為1.5%～3%，占冶煉過(guò)程總損失的60%～72%。

2 渣型影響渣含鉛的理論分析

（1）渣型要求。渣型要能滿足冶金過(guò)程的要求，如渣含鉛低，流動(dòng)性合適，爐況穩(wěn)定，渣熔點(diǎn)低，密度低，無(wú)腐蝕爐襯可以降低制渣成本，獲得良好的冶金技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。即通過(guò)壓制后的塊狀硫酸鉛渣經(jīng)鼓風(fēng)爐直接還原熔煉時(shí)，強(qiáng)度應(yīng)滿足鼓風(fēng)爐冶煉要求，且盡可能少加熔劑和粘接劑，高爐礦渣熔點(diǎn)控制區(qū)一般在1100℃～1250℃，為保證高溫，有利于還原冶煉工藝。

（2）渣型分析。鼓風(fēng)爐煉鉛爐渣的主要成分為SiO2、CaO、FeO、ZnO等，其次還有少量的MgO、Al2O3等。從爐渣的性質(zhì)及公司實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐證明，適當(dāng)提高爐渣中的CaO能降低爐渣粘度；提高爐溫，降低爐渣的比重；此外，氧化鈣作為一種強(qiáng)堿性氧化物，可以取代硅酸鉛中的PbO，有利于PbO的還原。因此，高鈣礦渣可以降低高爐礦渣中鉛的損失。與CaO一樣，F(xiàn)eO可以取代硅酸鉛中的PbO，提高PbO活性，有利于PbO的降低。因此，選擇鐵含量高的礦渣類(lèi)型，可以降低礦渣的鉛含量。

（3）渣型選擇。根據(jù)FeO-SiO2-CaO爐渣相圖，當(dāng)冶金熔池溫度在1100℃～1250℃時(shí)，理想點(diǎn)(圖1)在FeO點(diǎn)中大致確定為：45%，CaO：20%，SiO2：35%。結(jié)合高爐直接還原冶煉硫酸鉛爐渣的工藝特點(diǎn)，以及硫酸鉛爐渣的原料特點(diǎn)，其中含硫酸鉛爐渣中SiO2+FeO+CaO的制渣成分不超過(guò)4%，選擇渣型成份范圍(%)：SiO2=23～26；FeO=25～27；CaO=15～17。

圖1 SiO2-FeO-CaO渣系相圖

爐渣的理論的離子鈣硅酸鐵渣，鐵鈣硅酸鹽是一種強(qiáng)堿性氧化物，當(dāng)渣內(nèi)容，O：是的，二氧化硅復(fù)合離子(SixOy)復(fù)雜的形式溶解成更簡(jiǎn)單的形式，熔渣粘度下降，促進(jìn)鉛的分離的渣，減少渣鉛，特別是當(dāng)曹渣含量從12.70%上升到16.70%，渣導(dǎo)致減少一半以上。這是由于硫酸鉛礦渣直接還原冶煉的技術(shù)特點(diǎn)，礦渣中PbS的含量高于普通礦渣。在爐渣中加入氧化鈣后，降低了爐渣中的PbS，取代了硅酸鉛和鐵素體中的PbO。

PbS+4CaO=CaSO4+3CaS+4Pb

PbS+CaO=CaS+PbO

2PbO·SiO2+CaO+2CO=CaO·SiO2+2Pb+2CO2

3 降低渣含鉛的生產(chǎn)實(shí)踐

針對(duì)鉛在爐渣中的損失情況，結(jié)合公司對(duì)于硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，降低鼓風(fēng)爐渣含鉛采取的主要措施有。

（1）合理控制鼓風(fēng)爐還原氣氛。嚴(yán)格控制入爐硫酸鉛渣壓制強(qiáng)度及焦炭、返渣塊度，確保爐內(nèi)透氣性良好；合理控制風(fēng)焦比，控制料面上空煙氣成份中CO/CO2=1/3-1/5，爐前操作中要求使焦點(diǎn)區(qū)集中，使熔體渣與焦炭接觸更充分，確保爐內(nèi)的還原氣氛，提高還原能力；采取高料柱作業(yè)，及時(shí)加料，控制料柱高度4米左右，適當(dāng)降低熔煉速度，以便延長(zhǎng)還原反應(yīng)時(shí)間。

（2）及時(shí)調(diào)控渣型在選定范圍內(nèi)。選定合適的渣型可以提高原料的綜合利用程度。對(duì)硫酸鉛渣直接鼓風(fēng)爐還原熔煉，適當(dāng)增加爐渣中氧化鈣的含量，可以獲得較高的爐溫，較低的爐渣比重，較低的金屬與爐渣的界面活性，有利于金屬鉛和渣的分離。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)爐渣成份變化情況，及時(shí)二次調(diào)整入爐輔料量，確保其爐渣成份在選定渣型范圍內(nèi)，達(dá)到爐況的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）減緩和控制爐結(jié)的形成。爐結(jié)的形成，特別是爐子上部爐結(jié)和爐缸爐結(jié)，不但影響爐內(nèi)的還原氣氛，而且影響著鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力，也直接影響渣含鉛的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。其形成的原因主要有：上部爐結(jié)。主要原因是物料分布不均和小塊物料在爐子上部還原區(qū)融化冷凝形成，物料的還原反應(yīng)不完全，出現(xiàn)風(fēng)壓降低，渣含鉛升高，嚴(yán)重時(shí)不得不停爐處理。故在物料入爐時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制入爐物料塊度，并確保物料在爐內(nèi)分布均勻，以減緩和控制爐結(jié)的形成。爐缸與爐缸交界處，高爐爐缸容易形成隔膜與爐缸交界處，嚴(yán)重影響爐渣與鉛的分離，導(dǎo)致?tīng)t渣中鉛含量急劇上升。因此，當(dāng)爐膛內(nèi)形成爐結(jié)或隔膜時(shí)，可從排渣口或排鉛口向爐內(nèi)充氧，以保證高溫熔體或鉛溶液順利進(jìn)入爐膛，另外可間斷性提高返渣量或加入少量鉛冰銅，以增大高溫熔體排放量，提高熱循環(huán)，以減緩和控制爐結(jié)的形成。

4 總結(jié)

高爐直接處理硫酸鉛爐渣的工藝與傳統(tǒng)的高爐直接處理工藝不同，想要降低渣含鉛，需重點(diǎn)關(guān)注以下關(guān)鍵指標(biāo)。

（1）選擇渣型成份范圍(%)：SiO2=23～26；FeO=25～27；CaO=15～17，可使渣的流動(dòng)性、溫度、比重等滿足熔煉要求，能有效降低渣含鉛。

（2）合理控制鼓風(fēng)爐還原氣氛，適當(dāng)增加爐渣中強(qiáng)堿性氧化物CaO時(shí)，有利于將渣中的PbS還原出來(lái)，也有利于將熔煉過(guò)程形成的硅酸鉛和鐵酸鉛中的PbO置換出來(lái)，也有利于將熔煉過(guò)程形成的硅酸鉛和鐵酸鉛中的PbO置換出來(lái)，減少鉛損失。

（3）嚴(yán)格控制入爐物料塊度、強(qiáng)度及布料的均勻性，確保爐內(nèi)均勻透氣性，減少或減緩爐缸結(jié)和爐缸結(jié)的形成，保持正常爐缸容積，有利于提高渣鉛分離金屬的綜合回收率。