袁培新，郭 飛，何飛舟

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

鉛浮渣反射爐提高冰銅銅鉛比的生產(chǎn)實(shí)踐

袁培新，郭 飛，何飛舟

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513）

分析了影響鉛浮渣反射爐冰銅含鉛的主要原因，并在熔劑配料比、爐座結(jié)構(gòu)及工藝操作制度等方面作出技術(shù)改進(jìn)，改進(jìn)后冰銅含鉛大幅降低，冰銅銅鉛比達(dá)到5.48∶1，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：鉛浮渣反射爐；冰銅銅鉛比；熔劑配料比；操作制度

湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司三廠采用反射爐處理鉛電解精煉過程中產(chǎn)出的鉛浮渣和氧化渣，綜合回收鉛、銅、銦、金、銀等有價(jià)金屬。反射爐采用塊煤層式燃燒，生產(chǎn)工藝為純堿－鐵屑法。

由于各種原因，該廠反射爐產(chǎn)出冰銅銅鉛比一直在較低水平徘徊，只有3∶1，冰銅含鉛也高達(dá)10%，與同行業(yè)相比存在較大差距。針對(duì)這種現(xiàn)狀，該廠對(duì)影響冰銅含鉛的原因進(jìn)行分析，并在熔劑配料比、爐座結(jié)構(gòu)及工藝操作制度等方面作出改進(jìn)，改進(jìn)后冰銅含鉛大幅降低，冰銅銅鉛比提高至5.48∶1，取得了顯著效果。

1 鉛浮渣反射爐的工作原理

純堿在熔煉過程中大部分和硫化鉛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化鈉進(jìn)入冰銅，其余部分形成各式鹽類進(jìn)入爐渣，從而降低了冰銅和爐渣的熔點(diǎn)，使熔煉過程在較低的溫度下進(jìn)行，同時(shí)也使冰銅含鉛大大地降低。鐵屑在熔煉過程中使硫化鉛還原成金屬鉛，同時(shí)使銅富集在冰銅中，由于鉛和冰銅的比重不同而得以分離。爐料中氧化鉛的存在能與硫化鉛進(jìn)行交互反應(yīng)生成金屬鉛，提高鉛的回收率。

爐內(nèi)主要的化學(xué)反應(yīng)有：

2 影響鉛浮渣反射爐冰銅含鉛的因素

2.1 硫化鉛置換還原不完全

浮渣中的鉛部分以PbS形態(tài)存在，當(dāng)配料比控制不當(dāng)，爐內(nèi)還原能力不夠或是浮渣與熔劑接觸不均勻，局部還原置換反應(yīng)發(fā)生不充分時(shí)，PbS無法被還原為金屬鉛而與Cu2S、FeS形成鉛冰銅，導(dǎo)致冰銅含鉛升高。

2.2 化學(xué)溶解損失

冰銅中鉛的化學(xué)溶解損失主要是指金屬鉛在鉛冰銅中的溶解。其溶解能力與鉛冰銅的組成有關(guān)。

2.3 機(jī)械夾雜損失

冰銅中鉛的機(jī)械夾雜損失主要指金屬鉛液滴懸浮在熔渣中，未來得及澄清分離。

2.3.1 爐結(jié)的影響

反射爐爐內(nèi)形成爐結(jié)，爐結(jié)嚴(yán)重時(shí)縮小熔池有效面積，甚至在爐內(nèi)形成橫膈膜，影響金屬鉛液滴的沉降分離。爐結(jié)的形成可歸納為物理和化學(xué)兩方面的原因，物理方面是爐膛溫度不夠或未保持穩(wěn)定的高溫區(qū)，在放渣放冰銅時(shí)爐料未扒干凈，進(jìn)料、清火室操作時(shí)爐溫下降，造成高熔點(diǎn)爐渣凝固貼附爐墻而形成爐結(jié)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成爐底爐結(jié)。化學(xué)方面一是爐料含鐵量過高或鐵屑分布不均勻，形成鐵質(zhì)爐結(jié)；二是爐渣中Na2O過高或過低。Na2O過高，易形成大分子結(jié)構(gòu)爐渣，使?fàn)t渣的熔點(diǎn)和粘度升高，Na2O過低，易增加Fe3O4的含量，形成爐結(jié)。

2.3.2 爐溫低導(dǎo)致熔化時(shí)間延長(zhǎng)

爐溫低，熔化時(shí)間延長(zhǎng)，金屬鉛液滴沉降分離時(shí)間不夠，造成冰銅含鉛升高。其主要原因有：（1）鼓風(fēng)量、抽風(fēng)量調(diào)節(jié)不當(dāng)；（2）塊煤質(zhì)量差，不符合技術(shù)要求；（3）火室結(jié)渣未及時(shí)清理；（4）燒火工責(zé)任心不強(qiáng)。

2.3.3 爐渣的熔點(diǎn)和粘度

爐渣的熔點(diǎn)和粘度是爐渣的主要性質(zhì)之一。爐渣的熔點(diǎn)越低，爐料熔化速度越快，金屬鉛有足夠時(shí)間與冰銅進(jìn)行沉降分離。熔渣的粘度越大，金屬鉛越容易夾雜在冰銅中，從而造成鉛的損失。在爐渣組成一定時(shí)，爐渣的粘度隨著溫度的升高而降低。因此，在反射爐熔煉過程中，要盡可能提高爐溫，降低爐料的熔點(diǎn)和粘度。

3 鉛浮渣反射爐提高冰銅銅鉛比的改進(jìn)措施

3.1 采用合理配料比

根據(jù)浮渣的化學(xué)成分，通過進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)配料比進(jìn)行了一系列的優(yōu)化和改進(jìn)，見表1。

表1 配料比（占浮渣比例）改進(jìn)前后比較 %

3.1.1 焦粉

焦粉配比由0.5%～1%增加至3%～4%，其主要目的是為了促使冰銅中的硫化鉛在有純堿參與的情況下盡可能被C或CO還原成金屬鉛而沉降分離。從鉛浮渣反射爐工作原理可以看出，要使PbS被充分置換還原，無非是增加鐵屑、焦粉或純堿量，但鐵屑或純堿過量可能會(huì)造成爐結(jié)，對(duì)金屬鉛的沉降分離有較大的影響。因此，只能從提高焦粉比例來著手。

3.1.2 鐵屑

鐵屑配比由7%～8%降低至3%～4%，杜絕了爐內(nèi)鐵質(zhì)爐結(jié)的形成，而其對(duì)硫化鉛的還原效果由增加的焦粉還原來補(bǔ)充。

3.1.3 純堿

純堿配比略為降低，既保證了化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，降低了爐渣的熔點(diǎn)和粘度，又不至于因純堿過量而形成大分子Na2O結(jié)構(gòu)爐渣，使冰銅的熔點(diǎn)和粘度升高，影響金屬鉛的沉降分離。

3.1.4 螢石粉

螢石，又稱氟石，其主要成分為CaF2。配料比改進(jìn)后每爐增加螢石粉100 kg，其主要作用是降低冰銅的熔點(diǎn)和粘度，提高熔渣的流動(dòng)性，同時(shí)，螢石粉還具有減少爐結(jié)形成，即洗爐的作用。

配料比改進(jìn)后，反射爐爐況及技術(shù)指標(biāo)均有明顯提高，具體體現(xiàn)在：（1）冰銅中硫化鉛減少；（2）爐結(jié)大幅減少，尤其是杜絕了爐內(nèi)積鐵的現(xiàn)象，熔渣粘度降低，熔渣流動(dòng)性增強(qiáng)，金屬鉛沉降分離效果好；（3）爐結(jié)減少，爐內(nèi)有效熔池面積增加，爐處理量由25 t／爐提高到30 t／爐以上；（4）由于熔劑率降低，冰銅率降低，冰銅銅品位升高，冰銅銅鉛比自然提高。

3.2 反射爐爐座結(jié)構(gòu)改進(jìn)

3.2.1 改進(jìn)擋火墻上部爐拱，減少擋火墻根部爐結(jié)

擋火墻位于火室和熔池之間，寬度高達(dá)1 000 mm，高度根據(jù)熔池液面高度來定，一般比熔池液面高300 mm左右，其主要作用是防止?fàn)t內(nèi)熔渣噴濺進(jìn)入火室。原有爐座擋火墻上部爐拱至下料口均在一個(gè)水平面，火室高溫火焰及煙氣進(jìn)入熔池后易在擋火墻根部產(chǎn)生低溫死角，造成擋火墻根部爐結(jié)越來越厚，進(jìn)而影響爐座有效熔池面積和冰銅含鉛等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

為改變這種現(xiàn)狀，對(duì)擋火墻上部爐頂做了如下改進(jìn)：擋火墻中心兩邊拱角梁升高130 mm，擋火墻中心上部空間高度由720 mm升高至850 mm，將擋火墻上部爐拱做成駝峰狀，從擋火墻中心開始高溫火焰及煙氣立即壓向熔池液面，確保爐內(nèi)高溫區(qū)不留死角。改進(jìn)后杜絕了擋火墻根部易形成爐結(jié)且隨著開爐時(shí)間延長(zhǎng)爐結(jié)越來越厚的現(xiàn)象，取得明顯效果。擋火墻上部爐拱改進(jìn)前后如圖1所示。

圖1 擋火墻上部爐拱改進(jìn)前后比較

3.2.2 反射爐出口馬尾斷面縮小，減少熱量損失，提高爐尾溫度

原有反射爐爐膛至沉降室進(jìn)口（俗稱“馬尾”）斷面為1 800 mm×565 mm，斷面積為1.017 m2。為加強(qiáng)對(duì)爐尾熔池表面的傳熱和減少爐尾操作門的吸風(fēng)，參考其他廠礦的經(jīng)驗(yàn)，將馬尾斷面改進(jìn)為1 300 mm×565 mm，斷面積縮小為0.735 m2。改進(jìn)后提高了爐內(nèi)蓄熱能力，減少了熱量損失，爐膛溫度提高80℃以上。

3.2.3 改進(jìn)放鉛口、冰銅口高度，減少冰銅帶鉛

原有反射爐放鉛口標(biāo)高為1 023 mm，而冰銅口標(biāo)高為1 015 mm，冰銅口比放鉛口還低8 mm，勢(shì)必造成爐內(nèi)放鉛時(shí)很難放干凈，而放冰銅時(shí)放到后面冰銅帶鉛。針對(duì)這種情況，對(duì)反射爐放鉛口、冰銅口的高度進(jìn)行了改進(jìn)，即將放鉛口下降20 mm，將冰銅口抬升75 mm。改進(jìn)后放鉛口標(biāo)高為1 003 mm，冰銅口標(biāo)高為1 090 mm。改進(jìn)后冰銅夾帶金屬鉛的現(xiàn)象大為減少。

3.3 工藝操作改進(jìn)

3.3.1 備料、進(jìn)料操作制度改進(jìn)

原有反射爐備料進(jìn)料操作制度為：物料分開入爐，順序?yàn)榧儔A→浮渣→焦粉。此備料進(jìn)料制度有較明顯的缺點(diǎn)：浮渣與熔劑混合不均勻，焦粉浮在熔池表面，浮渣中的硫化鉛很難充分與鐵屑、純堿及焦粉發(fā)生還原反應(yīng)，還易造成局部區(qū)域積鐵和渣中Na2O過量而形成爐結(jié)，影響金屬鉛的沉降分離，造成冰銅含鉛升高。

改進(jìn)后的備料制度為：利用反射爐爐前空地進(jìn)行備料，每天上午嚴(yán)格按配料單將浮渣、氧化渣、鐵屑、純堿、焦粉、螢石粉等轉(zhuǎn)運(yùn)至備料場(chǎng)，采用鏟車進(jìn)行和料，確保物料混合均勻。為減少備料時(shí)揚(yáng)塵污染，純堿改進(jìn)為重質(zhì)純堿。

3.3.2 司爐操作制度

1.放鉛時(shí)間推遲60 min：原有反射爐司爐操作制度為第一次進(jìn)料后約120 min后放鉛，放完鉛后進(jìn)行第二次進(jìn)料，物料熔化沉降分離后放冰銅。為減少放冰銅時(shí)夾帶金屬鉛，必須保證放鉛時(shí)爐內(nèi)鉛液盡量放空。因此，反射爐第一次進(jìn)料量由4斗增加到6斗，而放鉛時(shí)推遲60 min，確保爐內(nèi)浮渣熔化后多放鉛。改進(jìn)后，冰銅夾帶金屬鉛現(xiàn)象大為減少，且每爐反射爐粗鉛產(chǎn)量由16～18 t增加到20 t以上。

2.放冰銅時(shí)由“扒渣”改為“自流”：改進(jìn)前有時(shí)由于爐內(nèi)物料熔化效果不好或存在爐結(jié)，熔渣粘度大，流動(dòng)性差，放冰銅時(shí)需要采取人工“扒渣”。而通過上述改進(jìn)后，爐內(nèi)物料熔化效果好，熔渣粘度降低，熔渣流動(dòng)性增強(qiáng)，因此，放冰銅時(shí)采取“寬口、薄層”的方式來打開冰銅口，改“扒渣”為“自流”。此舉既降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，又減少了冰銅帶鉛。

3.4 提高煙塊煤質(zhì)量，提高爐內(nèi)溫度，加快物料熔化速度

為提高爐內(nèi)溫度，加快物料熔化，提高了煙塊煤的采購(gòu)質(zhì)量，即固定碳由60%提高到65%，揮發(fā)物控制在18%～30%，發(fā)熱量由2.72×107J／kg提高到2.93×107J／kg以上，粒度由30～150 mm改進(jìn)為50～150 mm。

4 改進(jìn)效果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 主要技術(shù)指標(biāo)

改進(jìn)后反射爐主要技術(shù)指標(biāo)均大幅提升，尤其是冰銅銅鉛比提高近一倍，而由于冰銅含鉛大幅降低，冰銅含銀也大幅下降。改進(jìn)前后鉛浮渣反射爐主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 改進(jìn)前后鉛浮渣反射爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從表2可以看出，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后，反射爐冰銅銅鉛比由2.76∶1提高至5.48∶1，其主要原因一是冰銅含鉛大幅降低；二是由于改進(jìn)配料比，熔劑消耗減少，冰銅率下降4.28%，冰銅銅品位提高，冰銅銅鉛比自然大幅上升。按全年進(jìn)行測(cè)算，反射爐冰銅含鉛由10.56%降低至7.02%，可減少冰銅含鉛損失177 t；冰銅含銀由8 032 g／t降低至5 828 g／t，可減少冰銅含銀3 086 kg，減少冰銅含銀差價(jià)損失，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 生產(chǎn)成本

改進(jìn)前后反射爐直接生產(chǎn)成本及主要單耗指標(biāo)見表3。

表3 改進(jìn)前后反射爐直接生產(chǎn)成本及主要單耗指標(biāo)

從表3可以看出，改進(jìn)后除焦粉單耗升高外，其它成本指標(biāo)均有不同程度的下降，反射爐粗鉛直接生產(chǎn)成本由753.37元／t降低至613.86元／t，按反射爐年產(chǎn)粗鉛10 000 t進(jìn)行測(cè)算，年創(chuàng)效139.5萬元。

5 結(jié)束語

該廠通過對(duì)鉛浮渣反射爐熔劑配料比、爐座結(jié)構(gòu)、工藝操作制度等進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均大幅提高，成本消耗大幅降低，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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The Production Practice of Im proving the Ratio of Copper to Lead of M atte in Lead Dross Reverberatory Furnace

YUAN Pei-xin，GUO Fei，HE Fei-zhou
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

Based on the analysis of themain cause affecting containing lead ofmatte from lead dross reverberatory furnace，themixture ratio of solvents，structure of furnace，process operation system etc were improved，containing lead of matte was greatly reduced，the ratio of copper to lead ofmatte was raised to 5.48∶1，and significant results were achieved after improvements.

lead dross reverberatory furnace；the ratio of copper to lead ofmatte；mixture ratio of solvents；operation system

TF813

：A

：1003－5540（2014）05－0041－04

2014－08－10

袁培新（1973－），男，高級(jí)工程師，主要從事有色金屬冶煉生產(chǎn)技術(shù)管理。