随着人们环保意识的逐渐增强,铅作为一种重金属,会与人敬而远之。尤其是提到炼铅,很容易想到& ldquo高危险、高污染、高能耗& rdquo铅作为国民经济中不可缺少的金属原材料之一,在国民经济发展中起着不可或缺的作用。
据统计,中国是铅生产大国,也是铅消费大国。多年来,特别是21世纪以来,中国的铅产量和消费量一直位居世界第一。近五年来,中国每年的铅产量一直稳定在400万吨以上。
铅主要用于制造铅基合金,70%以上用于生产铅酸电池。铅酸蓄电池具有安全性高、价格低、单体电池容量大、电流放电性能强、电压特性稳定等优点。,并一直在电池行业占据着稳固的地位。同时,随着经济的发展和市场的差异化需求,铅在其他行业的使用也占有重要地位。近年来,铅在颜料、电缆护套、弹药、轴承、焊料、板材等方面的使用发展迅速。
铅冶炼的快速发展与中国铅冶炼技术和装备的进步密切相关。工艺的简化、设备的大型化和自动化程度的提高,为高效冶炼和清洁生产提供了基础条件。目前国内外常见的炼铅工艺可归纳为传统炼铅和直接炼铅两大类,而直接炼铅又可简单分为熔池熔炼和闪速熔炼。
烧结法和鼓风炉熔炼法是传统炼铅方法的典型代表。主要设备是烧结机和高炉,分别分两个阶段完成氧化和还原过程。这个过程本身有一些缺陷:
①烧结过程二氧化硫浓度低,烟气中二氧化硫转化率只能达到90%左右,二氧化硫利用率低;
②烧结过程中产生的反应热不能有效回收,高炉冶炼需要消耗大量冶金焦,能耗高;
③烧结烟气夹带粉尘量大,烧结返矿约80%,烧结成本高;
④高炉烟气中二氧化硫浓度低,无法有效回收,环保压力大;⑤恶劣的工作、卫生和操作环境使清洁生产难以实现,对员工健康有害。该工艺因技术成熟、投资少,在国外铅生产中仍占有重要地位,但在国内因环境问题已基本淘汰。2014年,株冶集团淘汰了原有的烧结和高炉炼铅生产系统。
直接炼铅法的典型代表有QSL法、卡尔多法、水口山法(SKS)等。QSL工艺的关键设备是QSL炉,这是一种可以旋转90度的卧式长圆筒炉。一个炉配有氧化区和还原区,分别完成氧化和还原过程。具有能耗低、环境友好、原料制备简单、烟气中二氧化硫浓度高、生产成本低等优点。但这种工艺也有原料品位要求高,操作控制要求高,渣中铅含量高,烟尘率高,粗铅含硫量高,浮渣率高。
卡尔多工艺的关键设备是卡尔多炉。卡尔多炉体由两部分组成:内衬铬镁砖的圆筒形炉膛和喇叭形炉。炉子可以通过炉体的驱动电机旋转,使得熔体在生产过程中处于旋转状态。熔体传热传质效果好,热量利用率高。加料、氧化、还原、出铅、排渣四个步骤在一炉内完成,但该工艺产生的烟气中二氧化硫是间歇性的,二氧化硫浓度较低。
这种工艺是中国从瑞典引进的,但由于生产成本高而被迫停产。水口山法在借鉴QSL法的基础上,保留了QSL法的氧化段,取消了还原段。还原段采用高炉熔炼,炉型结构相对简单。与传统的烧结和鼓风炉炼铅法相比,自动化程度明显提高,工作环境明显改善,劳动强度明显降低,彻底解决了烧结粉尘和低浓度二氧化硫污染问题,投资相对较低,因此在国内得到广泛推广应用。但该工艺对原料要求高,不适合冶炼中低品位铅精矿,冶金热利用率低。生产的高铅渣锭在储存和运输过程中易产生粉尘和泡沫破碎,既浪费资源又污染环境。因此,它在铅冶炼行业的全面推广应用有一定的局限性。
直接炼铅工艺中闪速熔炼的典型代表是Kifset工艺。Kifset工艺的关键设备是Kifset炉,它主要由反应塔、电热还原区、铜水套和包括余热锅炉在内的垂直烟道组成。在此过程中,氧化过程和约80%的还原过程在反应塔中完成,约20%的还原过程在电热还原区完成。
本发明具有以下特点:原料适应性强,对原料品位要求不高,可处理铅精矿、多金属金矿、锌渣、铅尘和再生铅物料;该炉运行稳定连续,使用寿命长,维护成本低,开工率可达95%以上。主要金属回收率高,铅回收率98%,金银回收率99%,锌回收率60%以上。工作环境和卫生条件好,烟尘率低,炉体密闭,烟尘逸出少,工艺环保性好;烟气中二氧化硫浓度高,制酸成本低。自动化程度高,工人劳动强度低,所需员工数量少。Fossett工艺有很多优点,但也有一些缺点,如投资成本高,原料需要预干燥,工艺连续性太强等。
江西铜业和株冶集团都引进了这种炼铅工艺,并已投入使用。目前整体运行情况良好。其中,采用该工艺可将株冶集团炼铅渣中的铅含量稳定控制在5%以下。由于生产时间不长,这种工艺在稳定运行的同时能否达到生产标准还需要时间来验证。
随着铅冶炼的快速发展,科学技术的逐步进步,人类需求的逐步多样化,铅在国民经济中的地位将日益加强,其产品用途将得到更大程度的开发。同时,随着人们环保意识的逐渐增强,铅冶炼技术正在走向& ldquo流程短、绿色环保、清洁生产& rdquo发展的方向。
事实上,近年来,随着铅冶炼技术的升级完善,设备和自动化程度的提高,工作环境的改善,员工素质的不断提高,一些企业摆脱了传统铅冶炼方式的束缚,完成了铅冶炼的转型升级,实现了真正意义上的清洁生产。