鉛及鉛冶煉工藝裝備的進步
2015年07月08日 14:28 4841次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 鉛鋅資訊 作者: 林文軍 王文軍
隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強,鉛作為重金屬,很多人會敬而遠之,特別談到鉛冶煉,很容易想到“高危害、高污染、高能耗”等字眼,殊不知鉛作為國民經(jīng)濟不可或缺的金屬原材料,在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著不可或缺的作用。據(jù)統(tǒng)計,我國是鉛生產(chǎn)大國,也是鉛消費大國,多年來我國鉛產(chǎn)量、消耗量都穩(wěn)居世界第一,特別是21世紀以來發(fā)展更為迅速,近五年來全國鉛年產(chǎn)量穩(wěn)定在400萬噸以上。
鉛主要用于鉛基合金制造,70%以上用于生產(chǎn)鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池有著安全性高、價格低廉、單體電池容量大、電流放電性能強、電壓特性平穩(wěn)等優(yōu)點,在蓄電池行業(yè)一直占有牢固的地位。同時,隨著經(jīng)濟的發(fā)展和市場的差異化需求,鉛在其它行業(yè)的使用也占有重要地位,如在顏料、電纜護套、彈藥、軸承、焊料、板材等方面的使用近些年發(fā)展迅速。
鉛冶煉的快速發(fā)展與我國鉛冶煉工藝裝備的進步密切相關,工藝簡約化、裝備大型化、自動化程度的提高為高效冶煉與清潔生產(chǎn)提供了基礎條件。目前國內外通用的煉鉛工藝可概況為傳統(tǒng)法與直接煉鉛法兩大類,而直接煉鉛法可簡單分為熔池熔煉和閃速熔煉兩種。
燒結、鼓風爐熔煉法是傳統(tǒng)煉鉛法的典型代表,主要設備為燒結機和鼓風爐,分兩段分別完成氧化和還原過程,該工藝本身存在一些缺陷:①燒結過程中二氧化硫濃度偏低,煙氣二氧化硫轉換率只能達90%左右,二氧化硫利用率低;②燒結過程產(chǎn)生的反應熱不能有效回收利用,鼓風爐熔煉時需消耗大量冶金焦,能耗較高;③燒結煙氣中夾帶粉塵量大,燒結返料約80%,燒結成本高;④鼓風爐煙氣二氧化硫濃度低,不能有效回收,環(huán)保壓力大;⑤工作、衛(wèi)生及操作環(huán)境差,難以實現(xiàn)清潔生產(chǎn),對職工健康危害大。由于該工藝較為成熟,且投資小,目前在國外鉛生產(chǎn)仍占有重要作用,但國內由于環(huán)保問題已基本淘汰使用。2014年株冶集團就淘汰了原有的燒結、鼓風爐煉鉛生產(chǎn)系統(tǒng)。
直接煉鉛法中溶池熔煉的典型代表有QSL法、卡爾多法、水口山法(SKS)等。QSL法的關鍵設備為QSL爐,QSL爐為可90度轉動的臥式長圓筒型爐,一爐內設有氧化區(qū)和還原區(qū)分別完成氧化和還原過程,有著能耗低、對環(huán)境友好、備料簡單、煙氣二氧化硫濃度高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點,但該工藝同時有著物料品位要求高、操作控制要求高、渣含鉛高、煙塵率高、粗鉛含硫高、浮渣率高等缺點,國內曾由德國引進該工藝,但由諸多原因均被迫停產(chǎn)??柖喾ǖ年P鍵設備為卡爾多爐,卡爾多爐本體由內襯鉻鎂磚的圓筒形爐缸和喇叭形爐兩部分構成,通過爐體的驅動電機可使爐子轉動,使熔體在生產(chǎn)時處于轉動之中,溶體傳熱傳質效果優(yōu)良,熱利用率高,在一爐內完成加料、氧化、還原、出鉛放渣四個步驟,但該工藝所產(chǎn)煙氣中二氧化硫時斷時續(xù),二氧化硫濃度低,制酸成本高,且有中間物料多、金屬直收率低、爐襯壽命短、耐火材料消耗高等缺陷。國內曾從瑞典引進該工藝,但由于生產(chǎn)成本高被迫關停。水口山法在借鑒QSL法基礎上,保留了QSL法的氧化段,取消了還原段,還原段采用鼓風爐熔煉完成,爐體結構相對簡單;與傳統(tǒng)燒結、鼓風爐煉鉛法相比,自動化程度明顯提高,工作環(huán)境明顯改善,勞動強度明顯下降,較為徹底的解決了燒結粉塵、低濃度二氧化硫污染等問題,且投資相對較低,在國內推廣應用較多;但該工藝對原料要求高,不適合中底品位鉛精礦的冶煉,冶金熱利用率較低,所產(chǎn)高鉛渣鑄塊在儲運過程易出現(xiàn)揚塵碎沫,既浪費資源又污染環(huán)境,在鉛冶煉行業(yè)全面推廣使用有一定的局限性。
直接煉鉛法中閃速熔煉的典型代表為基夫賽特法,基夫賽特法的關鍵設備為基夫賽特爐,主要由反應塔、電熱還原區(qū)、銅水套和包括余熱鍋爐在內的直升煙道組成,該法在反應塔內完成氧化過程和80%左右的還原過程,在電熱還原區(qū)完成20%左右還原過程。該煉鉛方法有以下特點:原料適應性強,對原料品位沒有過多要求,可處理鉛精礦、多金屬金礦、鋅渣、鉛煙塵和二次鉛物料等;爐子運行穩(wěn)定、連續(xù),爐體壽命長,維修費用低,作業(yè)率可高達95%以上;主金屬回收率高,鉛回收率98%,金銀回收率99%,鋅回收率60%以上;工作環(huán)境衛(wèi)生條件好,煙塵率低,爐體密閉,煙塵煙氣逸散少,工藝環(huán)保性好;煙氣中二氧化硫濃度高,制酸成本低;自動化程度高,工人勞動強度低,所需員工數(shù)量少?;蛸愄胤ㄓ兄缟现T多優(yōu)點,但也有著投資成本高、原料需經(jīng)預干燥處理、工藝連貫性過強等缺點。我國江西銅業(yè)和株冶集團均引進該項煉鉛工藝,均在投產(chǎn)使用,目前整體運行情況良好,其中,株冶集團在使用該工藝煉鉛渣含鉛可穩(wěn)定控制5%以下,由于投產(chǎn)時間不長,該法能否在持續(xù)穩(wěn)定運行的同時并全面達產(chǎn)達標,需要時間考證。
綜上所述,隨著鉛冶煉的快速發(fā)展,科學技術的逐漸進步,人類需求的逐漸多元化,鉛在國民經(jīng)濟中的地位將會日益增強,其產(chǎn)品用途將會更大程度的開發(fā)。同時,隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強,鉛冶煉技術朝著“短流程、綠色、環(huán)保、清潔生產(chǎn)”的方向發(fā)展。事實上,近年來,隨著我國鉛冶煉技術的升級與完善,裝備與自動化程度的提高,工作環(huán)境的改善,從業(yè)人員的素質不斷提升,部分企業(yè)已從傳統(tǒng)的煉鉛方式束縛中解脫出來,完成了鉛冶煉的轉型升級,實現(xiàn)了真正意義上的清潔生產(chǎn)。
責任編輯:楊翼
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