2.2.2 富氧顶吹熔炼-鼓风炉还原炼铅(ISA-YMG)技术

20世纪70年代初, 氧气顶吹浸没喷枪技术的发明人组建澳大利亚熔炼公司, 顶吹浸没熔炼技术被正式命名为: 奥斯麦特法, 并在顶插浸没套筒喷枪技术和熔池上空设炉气后燃烧装置等方面有了新的发展, 也对许多新的应用领域进行了开发和完善。

I-Y炼铅法是云南冶金集团总公司引进国外顶吹浸没熔炼技术来改造传统烧结-鼓风炉还原熔炼技术而开发出的一种粗铅冶炼新工艺, 该工艺引进ISA炼铅法中的氧化熔炼部分并结合本公司比较成熟的鼓风炉还原熔炼技术, 在此基础上进行组合开发而形成的一种节能、 环保、 高效的绿色炼铅新工艺。该项目于2005年3月在曲靖有色基地建设完工, 6月ISA炉点火投产一次成功。它是目前为止世界上用铅精矿直接熔炼生产粗铅的第一座ISA炉。

该法属于顶吹熔池熔炼技术, 其炉体为圆筒形, 内衬耐火材料, 喷枪由顶部插入。精矿、 熔剂、 粉煤等物料, 通常经混合制粒后, 由加料口加入炉内(细料也可由喷枪直接加入炉内), 炉料被喷入的空气或富氧空气所氧化, 熔炼产出的高铅渣进入第二段熔炉中, 在有还原剂的条件下, 由喷枪喷入空气(或富氧空气)及燃料燃烧供热, 使高铅渣还原, 产出粗铅。该法的核心技术是顶吹喷枪系统。该喷枪在作业时通常置于渣层下面, 但却能受冷渣层的保护而不损坏。作业时, 喷入的气体和反应产生的气体的作用使熔池中的熔体产生剧烈运动, 从而加速反应进行。

铅精矿、 熔剂、 烟尘和含铅渣料等按配料比例充分混合并经制粒后由皮带运输机从炉顶加料口送入炉子, PbS氧化反应所需的氧气和空气及燃油通过喷枪直接以旋涡状喷射到熔池渣层中, 并使熔池剧烈搅动。由于喷枪以漩涡状高速喷出气体, 使炉料在高氧位的条件下和有限的空间内, 进行气-固-液三相的充分接触和迅速反应, 加速了冶炼过程的传热和传质速度, 大大强化了炉内熔炼的氧化过程。氧气由氧气站供给, 纯度为90%~93%。操作温度一般控制在1050℃左右。熔炼过程中硫化铅和氧气反应生成氧化铅, 硫化铅和氧化铅反应生成粗铅、 富铅渣和高浓度SO2烟气。ISA熔炼炉产出的高浓度SO2烟气通过余热锅炉回收余热、 收尘系统收尘后, 送往硫酸车间制酸。整个反应释放出大量的热, 加入的炉料被迅速加热熔化并完成冶金过程的反应, 所生成粗铅从排铅口排出, 采用圆盘铸锭机浇铸后送电解精炼。富铅渣由铸渣机铸成渣块, 冷却后经重型槽式输送机送至鼓风炉车间进行还原熔炼。 工艺流程如图2-4所示。

图2-4 富氧顶吹熔炼-鼓风炉还原熔炼工艺流程

富氧顶吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺具有如下优点: 

(1)处理能力大, 生产效率高。在生产过程中, 经摸索改进, ISA炉日处理量可提高到设计值的170%左右, 同时如果要继续提高处理能力, 直接将富氧浓度适当提高就可以, 不需要增加大的硬件投入。 

(2)原料适应性强。在富氧顶吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺生产实践中, 可处理优质铅精矿、 含Cu、 Zn严重超标的杂矿、 电铅铜浮渣等多种杂料。 

(3)设备配套灵活。ISA炉与鼓风炉(YGM炉)之间用铸渣机连接, 可以连续生产, 可以断开生产, 互相制约度小。 

(4)环保效果优越。ISA炉的密闭性比较好, 冶炼过程中烟气泄漏点少, 作业环境好; 同时产生高SO2浓度烟气, 完全满足制酸要求, S回收利用率高。 

(5)生产效率高。整个工艺采用DCS控制系统生产, 自动化程度高, 生产效率高。