(10)申请公布号 CN 102021347 A
(43)申请公布日 2011.04.20C N 102021347 A
*CN102021347A*
(21)申请号 200910176237.4
(22)申请日 2009.09.10
C22B 7/04(2006.01)
C22B 13/02(2006.01)C22B 5/10(2006.01)F27B 3/00(2006.01)F27B 3/10(2006.01)F27B 3/18(2006.01)F27B 3/20(2006.01)F27D 17/00(2006.01)
(71)申请人西北矿冶研究院
地址730900 甘肃省白银市白银区人民路
19号
申请人安阳市岷山有金属有限责任公司
(72)发明人何国才 何秋安 刘向东 马进
孙富有 程亮 李玉 何志军
胡双丽 王越 李俞良 易超
邵传兵
(74)专利代理机构甘肃省知识产权事务中心
62100
代理人
刘继春
(54)发明名称
卧式熔炼装置
(57)摘要
铅还原熔炼方法，将液态富铅渣直接进入还
中补充，并连续将作为助燃剂的富氧空气向还原
炉内补充，同时将作为保护气体的氮气向还原炉
内补充；将天然气或煤层气热源向还原炉内补
充，保持炉内还原反应温度为1200±50℃；富铅渣
和还原剂连续进入，粗铅连续放出，间断或连续排
渣。煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，包括还原炉，还
原炉是卧式圆形还原炉，它还包括还原剂供给系
统；还原剂供给系统包括还原剂储仓、流态化仓
和多个稳压供给仓；稳压供给仓连接粉煤喷。
它实现无焦还原熔炼，能耗低，余热利用率高，能
耗指标优于行业准许值；密闭性好，负压操作，粉
尘和铅雾明显减弱，各项排放指标低于国家相关
许可值。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页
1.一种熔渣粉煤直接还原炼铅工艺，其特征在于：将液态富铅渣通过溜槽直接进入还原炉，连续将作为还原剂的粉煤向还原炉内熔渣中补充，并连续将作为助燃剂的富氧空气向还原炉内补充，同时将作为保护气体的氮气向还原炉内补充；将天然气或煤层气热源向还原炉内补充，保持炉内还原反应温度为1200±50℃；富铅渣和还原剂连续进入，粗铅连续放出，间断或连续排渣。
2.如权利要求1所述的一种熔渣粉煤直接还原炼铅工艺，其特征在于：液态熔融形态的富铅渣通过溜槽从进料口加入还原炉内；石灰石与石英石从进料口进入还原炉内；同时，用粉煤喷连续将粉煤、富氧空气和氮气一同从位于还原炉下部的还原剂入口喷入还原炉液态渣中，富氧空气喷射速度70～120m3/h，氮气喷射速度55～65m3/h，同时冷却水以15～18L/h的速度由喷喷入还原炉；富铅渣和粉煤的重量比是富铅渣∶粉煤＝10∶1。
3.如权利要求1或2所述的一种熔渣粉煤直接还原炼铅工艺，其特征在于：液态富铅渣的技术要求为：含铅30％以上，含锌15％以下，含硫≤1％；粉煤的技术要求是：含固体碳60～80％，灰分10％以下，挥发分8％以下，水分≤2％，硫≤1％；粉煤粒径80目～200目；石英石的技术要求是：含SiO
≥90％，Fe2O3≤3％；石灰石的技术要求
2
是：含CaO≥50％，SiO
≤3％；富氧空气的技术要求是：氧含量50～70％，氮气含量
2
30～50％；氮气的氮含量不低于99％。
4.一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，包括还原炉，其特征在于：所述还原炉是卧式圆形还原炉(25)，所述卧式圆形还原炉(25)下部设有多个还原剂入口(4)；它还包括还原剂供给系统；所述还原剂供给系统包括还原剂储仓(12)、流态化仓(13)和多个稳压供给仓(14)；所述还原剂储仓(12)、所述流态化仓(13)和所述稳压供给仓(14)分别设有储仓搅拌器(17)、流态化仓搅拌器(18)和稳压仓搅拌器(19)；所述还原剂储仓(12)出口与所述流态化仓(13)入口连接，所述流态化仓(13)与数个所述稳压供给仓(14)分别连接；所述稳压供给仓(14)连接粉煤喷(15)；所述粉煤喷(15)的喷嘴出口与所述卧式圆形还原炉(25)的所述还原剂入口(4)对应；所述还原剂储仓(12)设进料口，所述进料口经粉煤进料管(16)与粉煤和氮气源连接。
5.如权利要求4所述的一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，其特征在于：每个所述稳压供给仓(14)连接两支所述粉煤喷(15)，单支所述粉煤喷(15)安装角度与垂直方向夹角β是8～30°。
6.如权利要求4所述的一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，其特征在于：所述粉煤喷(15)包括喷射总管(24)，所述喷射总管(24)的出口是喷嘴；所述喷射总管(24)设有环形的氮气通道(20)、粉煤通道(21)、氧气通道(22)和水通道(23)；所述氮气通道(20)、所述粉煤通道(21)、所述氧气通道(22)和所述水通道(23)与各自的来源通道分别连接。
7.如权利要求4至6任意一项所述的一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，其特征在于：所述卧式圆形还原炉(250顶部设有三个进料口(1)，所述卧式圆形还原炉(25)顶部设有十个加热孔(2)和烟气出口(3)，所述卧式圆形还原炉(25)下部一端设有放铅口(6)、另一端设有排渣口(5)，所述卧式圆形还原炉(25)设有两个燃烧器孔(7)，所述卧式圆形还原炉(25)设有检修放空口(8)及测温口(9)，所述卧式圆形还原炉(25)外壁两端分别设
有托辊(10)和传动齿轮(11)。
8.如权利要求7所述的一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，其特征在于：所述烟气出口(3)连接至余热锅炉。
熔渣粉煤直接还原炼铅工艺及煤粉还原炼铅卧式熔炼装置
[0001] 技术领域本发明属于金属冶炼领域，具体地说涉及一种铅还原熔炼方法，本发明还涉及铅还原熔炼方法所应用的装置。
[0002] 背景技术我国铅冶炼技术由烧结机加鼓风炉还原技术，转型为底吹炉加鼓风炉还原技术，底吹炉加鼓风炉炼铅构成我国目前铅冶金的主体；同时还存在部分顶吹炉加鼓风炉还原炼铅技术。目前鼓风炉还原构成了我国还原炼铅的主体，鼓风炉还原是一个传统技术，尽管技术成熟，但是，其一是炉内进料为固体块状物料，将固态物料转化成液态需要消耗二次能源焦炭，CO分压高，固气反应速率慢，热效率低，耗能高；其二还原过程炉内正压操作，会产生大量的粉尘和烟尘，环境污染严重，区域性铅毒危害严重。有金属工业是“十一五”推进节能降耗的重点行业，鼓风炉已经进入了限制新建阶段。因此，国内急需寻一种新的铅的还原熔炼工艺。
[0003] 发明内容本发明要解决的技术问题在于提供一种耗能低、热效率利用高、降低熔炼成本并且环境污染小的铅还原熔炼工艺；本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种熔渣粉煤直接还原炼铅工艺，其特征在于；将液态富铅渣直接进入还原炉，将作为还原剂的粉煤连续向还原炉内熔渣中补充，并连续将作为助燃剂的富氧空气向还原炉内补充，同时将作为保护粉煤喷射装置的氮气通过喷向还原炉内补充；将天然气或煤层气热源向还原炉内补充，保持炉内还原反应温度为1200±50℃；富铅渣和还原剂连续进入，粗铅连续放出，间断或连续排渣。
[0005] 液态熔融形态的富铅渣通过溜槽从进料口加入还原炉内；石灰石与石英石从进料口进入还原炉内；
同时，采用粉煤喷射装置即粉煤喷，连续将粉煤、富氧空气和保护气体一同从位于还原炉下部的还原剂入口吹入还原炉液态渣中，富氧空气以70～120m3/h的速度通过粉煤喷射装置喷入炉内，达到诱发加快反应的作用；氮气为保护气体，以55～65m3/h的速度通过粉煤喷射装置喷入炉内，起到冷却喷嘴和制造空腔的作用；同时，冷却水以15～18L/h的速度通过氮气雾化后由喷喷入炉内，起到强化冷却喷嘴和诱发水煤气反应作用；实现快速、连续还原。
[0006] 还原炉内物料包括富铅渣和还原剂，富铅渣和粉煤的重量比是富铅渣∶粉煤＝10∶1。
[0007] 富铅渣从炉体上部的进料口进入还原炉，粉煤还原剂通过粉煤喷从炉体下部进入还原炉内。
[0008] 根据终渣成分，补充作为造渣添加剂的石灰石和石英石的加入量。
[0009] 液态富铅渣的技术要求为：含铅30％以上，含锌15％以下，含硫≤1％；[0010] 粉煤的技术要求是：含固体碳60～80％，灰分10％以下，挥发分8％以下，水分≤2％，硫≤1％；粉煤粒径80目～200目；
[0011] 石英石的技术要求是：含SiO2≥90％，Fe2O3≤3％；
[0012] 石灰石的技术要求是：含CaO≥50％，SiO2≤3％。
[0013] 石英石和石灰石是造渣添加剂，用于对炉内物料进行造渣，以达到炉渣与还原后的粗铅分离。造渣添加剂加入量的基本原则是使氧化亚铁的重量百分比与氧化钙的
＝重量百分比之和对于二氧化硅的重量百分比比值为2.0～2.5之间，即FeO+CaO/SiO
2 2.0～2.5。
[0014] 富氧空气的技术要求是：氧含量50～70％，氮气含量30～50％；氮气的氮含量不低于99％。
[0015] 本发明工艺实现了无焦铅熔渣粉煤直接还原熔炼。
[0016] 渣型：FeO 30～37％，CaO 15～18％，SiO222～28％。
[0017] 本发明工艺的优点在于：液态渣不需冷却成固态块状，还原剂不需二次能源焦炭，粉煤用量比鼓风炉焦炭用量大幅减少，能耗低，余热利用率高，能耗指标优于行业准许值；本工艺实现负压操作，密闭性好，粉尘和铅毒基本消除，各项排放指标低于国家相关许可值；过程自动化程度高，操作劳动强度低，工艺单元简化，易于大型化，在行业中推行完全能够取代鼓风炉。
[0018] 为达到良好的还原效果，本发明解决第二个技术问题所采取的技术方案是：[0019] 一种煤粉还原炼铅卧式熔炼装置，包括还原炉，其特征在于：还原炉是卧式圆形还原炉，还原炉下部设有多个还原剂
入口；它还包括还原剂供给系统；还原剂供给系统包括还原剂储仓、流态化仓和多个稳压供给仓；还原剂储仓、流态化仓和稳压供给仓分别设有搅拌器，还原剂储仓出口与流态化仓入口连接，流态化仓与数个稳压供给仓分别连接；稳压供给仓连接粉煤喷；还原炉下部设数个还原剂入口；粉煤喷的喷嘴出口与炉体还原剂入口对应；还原剂储仓设进料口，进料口经粉煤进料管与粉煤和氮气源连接。
[0020] 每个稳压供给仓连接两支粉煤喷，单支粉煤喷安装角度与垂直方向夹角是8～30°，根据位置不同角度大小不同，每支粉煤喷夹角的大小与放铅口的位置距离成反比，喷射装置的套数在具体设计中依据产能及物料特性具体确定。
[0021] 本发明的煤粉还原炼铅卧式熔炼装置的还原炉炉型为卧式圆形还原炉，富铅熔渣直接入炉，完全不同于鼓风炉竖式料堆式还原炉。
[0022] 由于本发明的还原剂即粉煤，是从还原炉炉体下部直接喷入熔渣中参与直接还原，极大地提高了反应效率。
[0023] 本发明与传统的鼓风炉还原熔炼相比，其优点在于：
[0024] 1、铅鼓风炉工艺主要反应是固气反应，要求反应层透气性要好，铅烧结块料和焦炭要形成料堆，反应速度较液、固、气要慢，要求过剩CO浓度高；工艺要求物料为铅烧结块料和焦炭，因此要将
液态渣冷却成型，增加了过程单元，逸散口很多，加重了作业区域铅雾和粉尘，环境较差；因进入炉内的必需为块状物料，必需添加焦炭，固态冷料最终要形成液态其熔化过程需要热量，同时要在固气间发生主要反应，增加了焦炭使用量，使生产成本提高。
[0025] 而本发明中富铅渣直接以液态熔融形态进入炉内，不需要额外的热量熔化，既提高了热能利用率，又缩短了还原时间，减少了过程的单元。
[0026] 2、鼓风炉需要热风，炉气量加大，再加上大量的空气鼓入势必会带走大量的热量，增加焦炭的使用量；鼓风炉逸散口多，存在密闭性差，要求操作正压，操作环境较
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