（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院金昌，甘肅 金昌 737100）

1 鉛冶金過程中氧氣的功能

1.1 使冶金流程更短

火法冶金工藝在鉛冶金行業(yè)有著廣泛的運用，主要包括燒結(jié)工藝、還原熔煉工藝兩大環(huán)節(jié)，所需時間相對較長。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在發(fā)揮氧氣作用的情況下所形成的頂吹煉鉛、氧氣底吹煉鉛和閃速煉鉛等多種煉鉛工藝更具優(yōu)勢，不僅直接有效，還大大節(jié)約了時間。在熔煉過程中運用氧氣，能夠強化效果，直接還原反應(yīng)含硫物料的熱態(tài)氧化渣、自熱氧化，在2+2的兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程下，SO2（濃度較大）煙氣能夠生成硫酸[1]。燒結(jié)操作在氧氣的介入可以省略，整個流程更加簡化，周轉(zhuǎn)有價金屬的時間縮短，相關(guān)損失也降到很小。

1.2 節(jié)能環(huán)保

借助火法工藝進行鉛冶金時，在富氧、工業(yè)純氧的作用下能夠降低鼓風(fēng)量、煙氣量，也就降低了煙氣所產(chǎn)生的熱損，相當(dāng)于大約節(jié)約了火法冶金工藝35%的熱量。鉛精礦內(nèi)所含硫化物所發(fā)生的熱反應(yīng)是關(guān)鍵熱來源，進行熱平衡運算，得知發(fā)揮高濃度富氧、工業(yè)純氧作用時，若總硫≥14%，其中涵蓋單質(zhì)硫、硫化物，直接熔煉硫化鉛精礦就能夠平衡熱的支出及收入，使熔煉達到自熱的效果[2]。

鉛冶金工藝在運用氧氣的情況下，可以有效降低煙氣排放量，但是SO2的濃度明顯增大，這就需要借助兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝來改善，實現(xiàn)環(huán)保的目的，同時也可以高效回收硫。在降低煙氣量的同時，也有效控制了制酸尾氣量，尾氣中所含的SO2明顯降低。在運用氧氣后，大大優(yōu)化了傳統(tǒng)鉛冶金的不足，鉛火法冶金工藝下生成氮氧化物得到了控制，脫硝任務(wù)量也大大減少，還消除了SO2污染嚴(yán)重及脫硫煙氣制酸難度大等弊端。

1.3 增強冶金強度

在氧氣的作用下，鉛冶金工藝下的熔煉熱明顯增強，爐床能力大大改善，所以能夠在幾秒鐘氣相內(nèi)結(jié)束閃速煉鉛反應(yīng)塔下造渣反應(yīng)、氧化熔煉反應(yīng)，床能力約為65t/(d·m2)左右。而在富氧側(cè)吹煉鉛工藝下，借助具有攪拌功能的富氧氣流，傳質(zhì)傳熱效率、速率有效改善，反映效果也更好，床能力提升至75t/(d·m2)左右[3]。同以往燒結(jié)脫硫設(shè)備相比，富氧熔池熔煉、閃速熔煉爐過程中的爐床能力更強，而且配置也相對合理。

1.4 改善原料適應(yīng)性，提高綜合回收效果

鉛冶金工藝在氧氣的作用下，能夠?qū)Χ喾N含鉛雜料進行運用，包括鉛渣、鉛泥之類，對品味及硫含量的要求大大降低，使原料適應(yīng)能力得到有效改善。

火法冶金工藝在運用氧氣之后，能夠高效的控制渣型，表明原料成分相差較大也不會影響整個生產(chǎn)工藝，對熔劑的需求量也明顯降低。

2 鉛冶金工藝的用氧分析

在傳統(tǒng)鉛冶煉方式下，大大污染了生態(tài)環(huán)境，而借助氧氣底吹熔煉技術(shù)進行鉛冶金生產(chǎn)后，研制出全新的工業(yè)化設(shè)備，也形成了鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝，有效解決了環(huán)境污染問題，不僅大大促進了國內(nèi)有色金屬行業(yè)的發(fā)展。

同時還推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。在新工藝生產(chǎn)過程中，能夠?qū)θ蹮挔t進行可旋轉(zhuǎn)式氧氣底吹，借助多元套管結(jié)構(gòu)氧槍的功能，再加上速冷鑄渣機、高料柱鼓風(fēng)爐、防腐余熱鍋爐、氧槍口保護磚等多種先進的設(shè)備及技術(shù)，使生產(chǎn)裝置更具產(chǎn)業(yè)化的特征，效率大大提升。當(dāng)下所研制出的工業(yè)化裝置、氧化底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝技術(shù)，對冶金行業(yè)有著重大的意義，極大的提高了技術(shù)水平，縮短了同先進國家之間的差距。

該工藝技術(shù)主要借助氧氣的作用，進行底吹爐氧化反應(yīng)，彌補了原有工藝的缺陷，消除了原燒結(jié)存在的傳統(tǒng)問題，環(huán)境污染狀況也到了有效緩解。在底吹生產(chǎn)方式下，運用鼓風(fēng)爐來還原高鉛渣，提升了熱能利用率，也能夠有效回收金屬，減少了出現(xiàn)揮發(fā)鉛物（沸點較低）的現(xiàn)象，煙塵率大大降低，返塵量也得到明顯控制[4]。

經(jīng)過實際兩廠投產(chǎn)效果得知，氧化底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝技術(shù)降低了投資成本，且380kg標(biāo)煤/t～400kg標(biāo)煤/t粗鉛左右的綜合能耗明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，再加上能夠回收約98%的銀和鉛金屬，還可以捕集99%以上的硫，使排放物符合國家標(biāo)準(zhǔn)，整個生產(chǎn)所需費用僅占85%的原有工藝耗費。

鼓風(fēng)爐還原工藝、熔池熔煉技術(shù)二者在有機整合之后所形成的氧化底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝在環(huán)境保護、經(jīng)濟效益方面具有明顯的優(yōu)勢，在鉛冶煉方面發(fā)揮著重要作用，并逐步向銅冶煉行業(yè)延伸。

基于多樣化的鉛冶金工藝下，對氧氣的運用也會存在差異，需要結(jié)合工藝技術(shù)的操作條件來合理的控制和調(diào)整氧氣壓力、使用量及濃度大小。

高濃度富氧主要應(yīng)用于氧氣底吹和富氧側(cè)吹工藝，其中后者能夠大范圍的調(diào)控氧氣濃度。對于富氧頂吹來說，因為熔池較高，熔體下的氣流面對著較大的阻力，這就要求提高富氧空氣的攪動能量，應(yīng)降低氧濃度，并增強氧氣鼓吹量。而氣相下的閃速熔煉的氧化反應(yīng)，碳熱、電熱兩大靜止反應(yīng)為還原反應(yīng)，無需借助氣體進行攪動，因此要求工業(yè)純氧的氧氣濃度≥95%[5]。

以10萬t/a鉛冶金規(guī)模為例，當(dāng)進行富氧側(cè)吹煉鉛鉛冶金工藝時，壓力/MPa為0.1～0.2時，富氧用量/m3·h-1在13600左右，富氧濃度達到40%～80%，富氧側(cè)吹氧化熔煉+富氧側(cè)吹還原熔煉。

3 總結(jié)

在我國鉛冶金行業(yè)不斷的發(fā)展過程中，氧氣所發(fā)揮的作用越來越重要，已經(jīng)取代了原有的鉛冶金技術(shù)。氧氣冶金工藝具有多方面的優(yōu)點，充分挖掘和發(fā)揮其作用能夠有效推動鉛冶金行業(yè)的發(fā)展和進步。