冶金百科 | 鉛冶金工藝——火法煉鉛（基夫賽特法）

2023-04-17 10:47:45 來(lái)源：中冶有色技術(shù)網(wǎng)

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簡(jiǎn)介：基夫賽特法研發(fā)于蘇聯(lián)，1986年在哈薩克斯坦建成了日處理400~500 t爐料的烏斯季-卡緬諾戈斯克鉛冶煉廠;1987年在意大利的埃尼利索斯公司建成了日處理600 t爐料的威斯麥港鉛冶煉廠，年生產(chǎn)粗鉛8萬(wàn)t。1994年，加拿大科明科公司廢棄原QSL爐開(kāi)始采用基夫賽特法建設(shè)規(guī)模為10萬(wàn)t/a的特雷爾鉛冶煉廠，并于1996年12月投產(chǎn)。

1)方法簡(jiǎn)介

基夫賽特法研發(fā)于蘇聯(lián)，1986年在哈薩克斯坦建成了日處理400~500 t爐料的烏斯季-卡緬諾戈斯克鉛冶煉廠;1987年在意大利的埃尼利索斯公司建成了日處理600 t爐料的威斯麥港鉛冶煉廠，年生產(chǎn)粗鉛8萬(wàn)t。1994年，加拿大科明科公司廢棄原QSL爐開(kāi)始采用基夫賽特法建設(shè)規(guī)模為10萬(wàn)t/a的特雷爾鉛冶煉廠，并于1996年12月投產(chǎn)。

基夫賽特法實(shí)際是一步閃速熔煉法?；蛸愄貭t由四部分組成(見(jiàn)圖3-44)：閃速熔煉反應(yīng)塔(豎爐)、爐缸、電熱還原區(qū)和包括余熱鍋爐在內(nèi)的由膜式水冷壁構(gòu)成的直升煙道。爐子的氣相空間分成三個(gè)區(qū)域：第一區(qū)為直升煙道區(qū);第二區(qū)為反應(yīng)塔區(qū)，兩區(qū)間設(shè)有一個(gè)矮隔墻，反應(yīng)塔產(chǎn)生的煙氣可以自由進(jìn)入首升煙道;第三區(qū)為爐渣貧化用的電爐還原區(qū)，由一道伸進(jìn)熔體渣相內(nèi)200 mm的隔墻與反應(yīng)塔的氧化區(qū)隔開(kāi)，以維持還原區(qū)的還原氣氛。隔墻由外嵌耐火磚的銅水套制成。

基夫賽特爐爐體結(jié)構(gòu)圖

粒度<1mm，含水<1%的爐料和粒徑5~15mm的細(xì)焦粒、工業(yè)氧一道噴人反應(yīng)塔，噴入氧量按爐料成分和脫硫率確定。在反應(yīng)塔高溫(750~1450℃)和高氧位(含氧90%~95%)的條件下，金屬硫化物被氧化，放出大量熱能，把焦炭也加熱到表面著火溫度，和熔融的爐料一起，自上而下呈閃速狀態(tài)落人熔池，并在熔池表面形成一層赤熱的焦炭層。當(dāng)含大量PbO的高溫熔體通過(guò)赤熱的焦炭層時(shí)，超過(guò)80%的PbO被還原，而ZnO不被還原仍留在渣中，焦炭也不被熔體浸潤(rùn)。含鉛約15%的鉛鋅渣再通過(guò)隔墻下方進(jìn)入電爐還原區(qū)，在焦炭和電熱作用下，鉛、鋅氧化物被二次還原，約60%的鋅以鋅蒸氣的形態(tài)在電爐出口段重新被氧化為氧化鋅，通過(guò)收塵回收。

反應(yīng)塔產(chǎn)生的約含40%SO的煙氣通過(guò)余熱鍋爐降溫及電收塵后送往制酸(煙氣量約200m3(標(biāo))/t爐料);電爐還原區(qū)煙氣幾乎不含SO，通過(guò)余熱鍋爐降溫及布袋收塵后直接排空。爐渣與粗鉛由還原區(qū)不同高位的出口放出。

2)技術(shù)特點(diǎn)

熔池中設(shè)置焦濾層是基夫賽特?zé)掋U技術(shù)的重要特點(diǎn)之一。實(shí)踐表明，在反應(yīng)塔氧化形成的鉛氧化物超過(guò)80%在焦濾層還原生成一次粗鉛?；蛸愄貭t的反應(yīng)塔從上到下分為氧化脫硫、熔煉造渣(含鉛高的初渣)和焦濾層還原三個(gè)基本過(guò)程。

作為業(yè)界公認(rèn)的最環(huán)保的鉛冶煉方法，基夫賽特?zé)掋U法的特點(diǎn)如下：

①原料適應(yīng)性強(qiáng)。含鉛20%～70%、硫14%~28%、銀100~8000g/t的多金屬精礦和鉛精礦、鋅生產(chǎn)渣、鉛煙塵和二次鉛物料等都可用基夫賽特法處理。

②爐子運(yùn)行連續(xù)、穩(wěn)定、爐壽命長(zhǎng)、開(kāi)工率高、維修費(fèi)省。關(guān)鍵裝置壽命可與煉銅閃速爐相當(dāng);作業(yè)率高達(dá)95%。

③主要金屬的回收率高，鉛回收率可達(dá)98%，金銀可達(dá)99%，原料中的鋅回收率可達(dá)60%以上。

④生產(chǎn)成本大幅度降低。這得益于包括使用藍(lán)炭(不使用昂貴的冶金焦)在內(nèi)的能耗減少，操作人員和設(shè)備維修減少。

⑤環(huán)境衛(wèi)生條件好。這得益于煙氣排放量大大減少(煙氣SO濃度高達(dá)30%~40%)，且煙塵率低(6%~10%)、收塵效率高，加之爐體密閉，煙塵煙氣逸散少，逸散的總鉛量、工作場(chǎng)地空氣中鉛含量和SO排放量均大幅降低。還有一特點(diǎn)是大部分砷進(jìn)入粗鉛，只有約3%的砷進(jìn)入閃速爐煙塵。

⑥氧化還原在一臺(tái)爐中完成，反應(yīng)熱利用充分，熱量損失少，能耗低。

⑦基夫賽特爐可以處理濕法煉鋅渣和含銅的物料，綜合回收鉛、鋅、銅、銀、銦等。電爐煙氣產(chǎn)出的氧化鋅中F、Cl含量甚微，可直接送浸出生產(chǎn)電鋅，做到鉛、鋅互補(bǔ)，對(duì)鉛鋅聯(lián)合企業(yè)更具優(yōu)勢(shì)。

3)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

基夫賽特法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表3-20。

基夫賽特法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

加拿大科明科公司特雷爾的基夫賽特?zé)掋U廠自1997年投產(chǎn)以來(lái)，廠區(qū)內(nèi)的大氣含鉛量已經(jīng)從基夫賽特投產(chǎn)前的平均0.45mg/m3下降到了0.27mg/m3，冶煉廠工人血鉛含量從1990年的平均值42μg/dL下降到1999年的29μg/dL。

1980——1999年間，特雷爾冶煉廠鉛排入大氣的日平均值：1990——1995年平均為299 kg，1996年為338 kg，1997年為69 kg，1998年為65 kg，1999年為85 kg。當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)半歲到5歲兒童的血液含鉛從11.5μg/dL降低到了7.7μg/dL。上述數(shù)據(jù)從一個(gè)側(cè)面反映了基夫賽特法在環(huán)保方面的優(yōu)越之處。

4)國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

目前，在江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司和株洲冶煉廠建成有基夫賽特法的鉛冶煉廠，年產(chǎn)能分別為12萬(wàn)t粗鉛和10萬(wàn)t粗鉛。由于投產(chǎn)時(shí)間尚短，加之設(shè)計(jì)建設(shè)中存在些微瑕疵，尚未取得預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。

5)總體評(píng)價(jià)

從國(guó)內(nèi)建成的2個(gè)基夫賽特鉛冶煉廠來(lái)分析，基夫賽特法也存在如下不足：①爐體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括貧化電爐在內(nèi)的熔池均需用銅水套保護(hù)，不僅投資大(江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司的基夫賽特鉛冶煉廠投資12億元，株冶的基夫賽特鉛冶煉廠投資9億元)，而且銅水套散熱帶走的熱量也較多;②爐內(nèi)的熔體由反應(yīng)塔直接流向貧化電爐，直升煙道下部的熔池就成為無(wú)效工作區(qū)，由于該部分熔體幾乎不流動(dòng)，煙道下部很容易出現(xiàn)爐結(jié);③基夫賽特爐設(shè)置電熱還原區(qū)的初衷是為了還原揮發(fā)爐渣中的鋅，以達(dá)到取消傳統(tǒng)煉鉛工藝中高耗能的煙化爐的目的。但由于電熱還原區(qū)的熔渣幾乎呈靜止?fàn)顟B(tài)，而加入還原區(qū)的焦炭由于密度小而漂浮在渣面，和熔渣有效接觸面積小，導(dǎo)致鋅的高溫還原效果很差。因此，特雷爾鉛廠又重新設(shè)置了鋅的煙化爐。

基夫賽特法具有對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境保護(hù)好的明顯優(yōu)勢(shì)，但作為生產(chǎn)利潤(rùn)率很低的鉛冶煉行業(yè)，如果不能大幅縮減建設(shè)投資，基夫賽特法在國(guó)內(nèi)就不會(huì)有大的推廣應(yīng)用前景。