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本文作者：王成彥郜偉尹飛宋元張鄭曉斌梁德華李強(qiáng)作者單位：北京礦冶研究總院

2011年5月10日，年產(chǎn)10萬t粗鉛的鉛富氧閃速熔煉工程正式投料生產(chǎn)［1］，工業(yè)生產(chǎn)中取得的多項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表明，鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，產(chǎn)出的氧化鋅灰不含氟、氯，可以不經(jīng)多膛爐脫氟氯而直接送鋅冶煉廠回收鋅，真正做到了鉛、鋅互補(bǔ)，對鉛、鋅、銅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢。

1運(yùn)行效果［2］

近4個月的工業(yè)試驗和2個月的連續(xù)生產(chǎn)表明，鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

1）對原料適應(yīng)性強(qiáng)。入爐料的鉛含量可以降至26％，可以搭配處理濕法煉鋅渣、含鉛20％左右的二次鉛物料、含鉛30％左右的氧化鉛礦、難處理卡林金礦、含金黃鐵礦等。在高品位原料供應(yīng)緊張、高品位原料和鉛金屬價格幾乎倒掛的情況下，鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)更具競爭力。

2）共伴生金屬回收率高。棄渣含鉛小于2％（最低小于1％）、含鋅小于2％（最低小于1％）、平均含銀小于6g／t、含金小于0．1g／t、含銅小于0．1％；鉛回收率大于98％，金、銀回收率99．5％，銅回收率大于85％，鋅回收率大于90％。

3）爐子運(yùn)行連續(xù)、穩(wěn)定，操作方便，勞動強(qiáng)度低，故障率低，作業(yè)率高，維修費(fèi)省。配料、干燥、物料輸送、加料、供氧、供氣、供水、煙塵輸送等均實現(xiàn)了自動控制，閃速爐連續(xù)排渣和排鉛，不用經(jīng)常燒口和堵口，爐渣溫度一般在1100℃以上，流動性好，因此勞動強(qiáng)度低，用工量少。一套中央擴(kuò)散型料槍的供料方式，配置簡單，故障率低。

4）閃速爐煙塵率低，通常在6％～10％。在入爐料含鉛26％、直升煙道只有19m的情況下，閃速爐煙塵率也僅有12％。加之煙塵硫酸化控制技術(shù)的應(yīng)用，徹底避免了煙塵的燒結(jié)，且流動性好，便于煙塵的密閉輸送。

5）爐體熱平衡易于掌控。在投料量僅為設(shè)計負(fù)荷60％的情況下，也能保證爐體熱負(fù)荷的要求和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且不需要額外補(bǔ)充柴油等高值熱源。

6）綜合能耗低［3］。系統(tǒng)生產(chǎn)過程的焦比為3％～4％、煤比為3％～5％。工業(yè)試驗階段，在平均電爐功率因數(shù)0．8、投料量僅達(dá)到設(shè)計負(fù)荷70％、入爐料含鉛35％的條件下，包括電爐揮發(fā)鋅的能耗在內(nèi)，噸粗鉛綜合能耗也僅為243kgce；生產(chǎn)階段，在投料量僅達(dá)到設(shè)計負(fù)荷60％、入爐料含鉛30％的條件下，包括電爐揮發(fā)鋅的能耗在內(nèi)，噸粗鉛綜合能耗也僅為340kgce；按滿負(fù)荷生產(chǎn)計算，在入爐料含鉛27％的情況下，包括還原貧化電爐揮發(fā)鋅的能耗在內(nèi)，噸粗鉛能耗只有213kgce。

7）環(huán)境保護(hù)好［4］。爐料采用密閉濃相輸送，收塵后的尾氣作為二次補(bǔ)風(fēng)送閃速爐處理；閃速爐、電爐、余熱鍋爐、電收塵等均采用負(fù)壓操作，避免了爐體煙塵煙氣的逸散；閃速爐煙塵直接密閉返回熔煉，避免了鉛塵的逸散；車間環(huán)保煙氣經(jīng)布袋除塵、噴淋塔深度凈化后排放，消除了鉛塵的污染。噸鉛SO2排放量（0．56kg）僅為水口山法（SKS法）的24％，噸鉛粉塵排放量（0．06kg）僅為SKS法的8％，加之綜合能耗只有約213kgce，真正實現(xiàn)了鉛的低碳、低污染冶煉。同時，由于可以搭配處理鋅冶煉渣、電子鉛玻璃等危險固廢，其間接的環(huán)保效益更為突出。

8）生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。首先拓展了鉛物料的適用范圍，使大量低品位料的經(jīng)濟(jì)處理變?yōu)楝F(xiàn)實。其次，鉛回收率提高3個百分點以上，金、銀回收率提高2個百分點以上，并實現(xiàn)了伴生銅、鋅的高效回收。按入爐料含鉛27％、滿負(fù)荷生產(chǎn)計算，預(yù)期項目的年利潤總額近3億元，生產(chǎn)利潤率超過13％。

2技術(shù)特點［5］

1）爐體結(jié)構(gòu)簡單，熔煉強(qiáng)度大，熔煉爐操作和運(yùn)行條件更穩(wěn)定，作業(yè)率高。設(shè)計采用的爐型在銅閃速熔煉中已經(jīng)得到了多年的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)合理，爐壽命長，有成熟的操作和運(yùn)行經(jīng)驗，作業(yè)率高。

2）原料的適用范圍廣，入爐料含鉛可以波動在20％～70％。不僅適用于鉛精礦的處理，還可以處理鉛酸蓄電池、濕法煉鋅渣、濕法煉銅渣、含鉛20％左右的二次鉛物料、含鉛30％左右的氧化鉛礦、含鉛20％～30％的電子玻璃、難處理卡林金礦、含金黃鐵礦等，作到鉛、鋅、銅及貴金屬回收互補(bǔ)，對鉛、鋅、銅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢。

3）金屬回收率更高。直接產(chǎn)出含鉛小于2％、含鋅小于2％、含銀小于6g／t、含金小于0．1g／t、含銅小于0．1％的棄渣；鉛回收率大于98％；鉛精礦中所含的大部分銅以冰銅形式產(chǎn)出并回收；超過99．5％的金銀在粗鉛中得到富集；鉛精礦中所含的鋅在還原貧化電爐中回收，回收率可達(dá)90％以上，產(chǎn)出的氧化鋅灰不含氟、氯，可以不經(jīng)多膛爐脫氟氯而直接送鋅冶煉廠處理。

4）能耗低。閃速爐一次鉛還原率80％～90％，閃速爐外排的渣含鉛約10％，并實現(xiàn)了液態(tài)高溫熔融爐渣的直接還原，不僅充分利用了爐渣的顯熱，而且大幅降低了電爐還原的處理負(fù)荷。包括揮發(fā)鋅的能耗在內(nèi)，噸粗鉛綜合能耗約213kgce。

5）加工成本低。不使用冶金焦，使用價格更為低廉的蘭炭和煤作為還原劑，且使用量少，正常生產(chǎn)也幾乎不消耗柴油，成本低。

6）使用工業(yè)純氧，閃速熔煉的煙氣量小，熱量損失小，煙氣SO2濃度高，煙塵率低，配套余熱鍋爐和電收塵小。

7）環(huán)境保護(hù)好。爐料采用密閉濃相輸送，收塵后的尾氣作為二次補(bǔ)風(fēng)送閃速爐處理；閃速爐、電爐、余熱鍋爐、電收塵等均采用負(fù)壓操作，避免了爐體煙塵煙氣的逸散；閃速爐煙塵直接密閉返回熔煉，避免了鉛塵的逸散；車間環(huán)保煙氣經(jīng)布袋除塵、噴淋塔深度凈化后排放，消除了鉛塵的污染。

8）取消高耗能的煙化爐，設(shè)備配置簡潔，能耗進(jìn)一步降低。

9）配料、干燥、物料輸送、加料、供氧、供氣、供水、煙塵輸送等均實現(xiàn)了自動控制，勞動強(qiáng)度低，勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生條件好。

10）投資省?！按笕髦巍苯Y(jié)構(gòu)的反應(yīng)塔使銅水套的使用量大幅降低［6］，同時由于貧化電爐爐溫也較基夫賽特電爐貧化區(qū)的溫度低，爐墻無需使用銅水套，加之配套輔助設(shè)備少，取消了煙化爐，設(shè)備全部國產(chǎn)化，鉛富氧閃速熔煉法的投資比基夫賽特法大幅降低。同等生產(chǎn)規(guī)模下，鉛富氧閃速熔煉法的投資僅為基夫賽特法的60％。

3與其它工藝的比較［1，5，7－12］

在國內(nèi)外現(xiàn)有的直接煉鉛工藝中，包括QSL法、艾薩法、Kaldo法、SKS法以及氧氣底吹＋液態(tài)高鉛渣直接還原法等在內(nèi)的熔池?zé)掋U工藝［1］，均只能適應(yīng)于高品位鉛精礦的處理，只有基夫賽特法和鉛富氧閃速熔煉法才能適應(yīng)于低品位鉛物料的處理。鑒于工藝所處理的對象存在很大的差異而不具備可比性，因此僅就采用基夫賽特工藝的意大利Vesme港鉛廠、加拿大特雷爾鉛廠和采用本工藝的華寶產(chǎn)業(yè)靈寶鑫華鉛廠進(jìn)行主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的簡單比較，結(jié)果見表1。

鉛富氧閃速熔煉法與基夫賽特法的不同之處：

1）主體設(shè)備配置不同。鉛富氧閃速熔煉法的主體設(shè)備由閃速爐和還原貧化電爐二臺分開的設(shè)備構(gòu)成，取消煙化爐；基夫賽特法的主體設(shè)備由基夫賽特爐（分氧化區(qū)和電熱還原區(qū)二部分）和煙化爐二臺設(shè)備構(gòu)成。

2）鉛富氧閃速熔煉法的閃速爐反應(yīng)塔為圓形，反應(yīng)塔頂只設(shè)一個中央擴(kuò)散型料槍，供料系統(tǒng)配置簡單，料在塔內(nèi)的分布比較均勻；基夫賽特法的反應(yīng)塔為方形，反應(yīng)塔頂設(shè)有多個料槍，加料系統(tǒng)復(fù)雜。

3）鉛富氧閃速熔煉法的蘭碳不隨爐料加入而是單獨(dú)加入，對蘭碳含水要求簡單，小于5％即可；基夫賽特法的蘭碳和爐料一起混合加入，同樣要求蘭碳含水小于1％。

4）鉛富氧閃速熔煉法的反應(yīng)塔和上升煙道之間設(shè)有很寬的熔池面和漸壓式銅水套壓舌，能很好地緩沖高溫氣流對熔池頂部耐火材料的沖刷浸蝕，實現(xiàn)對熔池頂部耐火材料的掛渣保護(hù)；基夫塞特爐的反應(yīng)塔和上升煙道之間距離很短，為預(yù)防含塵氣體直接進(jìn)入煙道，降低煙塵率，在反應(yīng)塔和上升煙道之間設(shè)置了直插式的短隔墻。這雖然實現(xiàn)了下壓氣流的目的，但加大了氣流對爐墻耐火材料的沖刷。同時，由于鉛渣的熔點較低（～1100℃），而熔池的空間氣體溫度高達(dá)1350℃以上，熔池頂部掛渣困難，加之負(fù)壓操作，熔池頂部漏風(fēng)嚴(yán)重，耐火材料的熱脹損毀也比較嚴(yán)重。

5）為避免黏渣層的形成，鉛富氧閃速熔煉法采用薄渣層操作工藝，渣在熔池中的停留時間短，渣循環(huán)速度快，熱傳導(dǎo)效果好，反應(yīng)塔熔煉溫度（～1350℃）、熔渣溫度（1100～1200℃）和底鉛溫度（～700℃）均較低，對耐火材料的浸蝕小，從鉛虹吸口排出的鉛溫只有600～700℃，幾乎沒有鉛霧產(chǎn)生，且粗鉛含銅低；基夫塞特法則采用了厚渣層（1000～1350mm）、高渣溫（～1350℃）和高鉛溫（～900℃）的操作條件，這不僅增大了電爐電能的消耗和耐火材料的浸蝕消耗，而且由于底鉛溫度高，粗鉛排出爐體時產(chǎn)生的鉛霧量也很大，粗鉛含銅也很高。也由于鉛富氧閃速熔煉法的熔煉溫度和排鉛溫度較基夫賽特低，因此鉛塵揮發(fā)更少，操作條件、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生條件更好。

6）鉛富氧閃速熔煉法在還原貧化電爐的操作中采用了噴吹壓縮空氣的措施，還原劑為價格低廉的粒煤，大大提高了鉛、鋅的還原效果，電爐渣含鉛、鋅最低可降至1％以下；基夫賽特爐的電熱還原區(qū)熔渣幾乎呈靜止?fàn)顟B(tài)，采用焦粒做還原劑，漂浮在渣面的焦粒和熔渣的有效接觸面小，鋅還原效果很差（在～1350℃也只有～60％的鋅被還原揮發(fā)），因此，特雷爾鉛廠又重新設(shè)置了煙化爐回收鋅。

7）鉛富氧閃速熔煉法采用薄渣層、低鉛溫的操控條件，物料中的銅大部分以硫化物的形態(tài)在貧化電爐中富集，并形成冰銅相產(chǎn)出，外排電爐渣含銅小于0．1％，銅回收率大于85％。同時，由于冰銅層的存在，即便爐渣含鋅降至2％以下，也不用擔(dān)心鐵的過還原（鐵和冰銅相的硫化鉛會產(chǎn)生置換反應(yīng)）；基夫賽特爐由于底鉛溫度高，銅溶解于粗鉛中而不產(chǎn)生冰銅層，爐渣含銅0．2％～0．4％，后續(xù)的粗鉛除銅負(fù)荷大。

8）鉛富氧閃速熔煉法的閃速爐熔池設(shè)有二次補(bǔ)風(fēng)裝置，保證了煙道中煙氣和煙塵的完全氧化和硫酸化，避免了煙氣中殘留CO和煙塵中殘留PbS在余熱鍋爐對流區(qū)的二次燃燒和PbS煙塵的燒結(jié)結(jié)塊，且煙塵率較基夫賽特法更低。

9）“大三明治”結(jié)構(gòu)的反應(yīng)塔使銅水套的使用量大幅降低，同時由于貧化電爐爐溫較低，爐墻不使用銅水套，并取消了煙化爐，鉛富氧閃速熔煉法的投資比基夫賽特法大幅降低。同等生產(chǎn)規(guī)模下的投資僅為基夫賽特法的60％。

2011年8月18日，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒定會專家委員會一致認(rèn)為［12］：“該項目技術(shù)先進(jìn)、投資省、流程短、工藝穩(wěn)定，鉛冶煉系統(tǒng)綜合能耗低，屬重大技術(shù)創(chuàng)新，整體工藝技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，建議對該工藝進(jìn)行大力推廣應(yīng)用?！?/p>

4結(jié)論

1）工業(yè)生產(chǎn)中取得的多項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表明，鉛富氧閃速熔煉新技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平：一次鉛還原率80％～90％、鉛總回收率大于98％、金銀回收率大于99．5％、銅回收率大于85％、鋅回收率大于90％、脫硫率大于98％；棄渣含鉛、鋅小于2％（最低小于1％）、平均含銀小于6g／t、含金小于0．1g／t、含銅小于0．1％；包括還原貧化電爐揮發(fā)鋅的能耗在內(nèi)，噸粗鉛綜合能耗約為213kgce；取消煙化爐，真正實現(xiàn)了鉛、鋅的一次回收。

2）采用清潔、高效的冶煉工藝是我國鉛行業(yè)發(fā)展的必然。