铅渣还原制造技术

本发明专利技术涉及铅渣还原的方法，其中对炉渣进行含氧气体和燃料的顶吹 浸没喷枪注射，所述顶吹浸没喷枪注射经由下枪头浸没在该炉渣中的垂直 悬浮喷枪进行。该注射在该炉渣中产生燃料在其中燃烧的燃烧区，并产生 在该喷枪的下方区域上形成因该注入气体的冷却作用而凝固的炉渣涂层的 紊流条件。该注射在使用硫化物材料作为还原剂的还原条件下进行，以将 该炉渣中的铅还原成金属铅，从而形成能够作为粗铅流出的熔融铅相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用顶吹浸没喷枪注射的铅渣还原的方法。
技术介绍
顶吹浸没喷枪(TSL)注射是在20世纪70年代初期发展起来的。自那时 以来，该技术已成为广泛用于处理一系列非铁的、铁类的和废料的新启动 设备。TSL技术采用了浴熔炼系统，其中垂直悬浮喷枪的下枪头浸没在合适 熔炉所含的浴的熔渣层中。诸如空气或者空气和氧气等处理气体以及燃料 通过喷枪注入到炉渣中。燃料在枪头处燃烧，为熔炉提供热量。注射在炉 渣中产生紊流，并溅射炉渣，使得炉渣彻底混合。在处理气体流经喷枪时 控制它的涡流，使喷枪外表面充分冷却，从而凝固溅射在喷枪上的炉渣并 形成在高度侵蚀性熔炉环境中保护喷枪的炉渣层。TSL浴熔炼系统利用炉渣中或作为进料供到浴中的硫化物、氧化物和/ 或金属成分与浴中所含的氧气和氧化铁之间的反应。关键工艺现象包括进 料溶解、能量转移、反应和初级燃烧，所有这些现象均发生在炉渣层中。 通过喷枪的浸没注射造成的炉渣的激烈搅拌确保了反应迅速发生，并且滞 留时间短。通过调节供应到喷枪并经过它的燃料与氧气的比例以及还原剂与供料 的比例，能够控制氧化和还原过程的处理程度。通过从强烈氧化到强烈还 原条件的一系列条件，能够操作熔炉。TSL技术已被用于在约95(TC 1200'C的温度下熔炼铅精矿和二次进 料，优选为1000°C~1100°C，以直接生产粗铅和富铅炉渣，如具有30 50 重量％铅的炉渣。粗铅，如约98%的铅含量，是在熔炼过程中从熔炉定期 流出的，并转移到铅精炼厂。剩下的炉渣被进行铅还原操作，从而进一步 回收铅并产生可废弃的低铅炉渣。瑢炼还产生铅烟产品，其被返回到后续熔炼循环中，以最大限度地将铅回收为粗铅。在某些情况下，通过使用这种TSL技术产生的高铅炉渣已被送到鼓风 炉以进行还原，并进一步回收粗铅。然后，鼓风炉出来的炉渣被送到炉渣 烟化炉，以作为烟回收锌。在其他情况下，高铅炉渣被进一步应用TSL技 术进行还原和烟化阶段。在三个阶段的批处理工艺中，已经使用与熔炼的第一阶段相同的反应 器分别作为还原的第二阶段和烟化的第三个阶段来进行TSL处理熔炼得到 的高铅炉渣。在另一种方式中，从连续的TSL熔炼炉中定期流出高铅炉渣， 并转移到第二熔炉，在第二熔炉中炉渣被进行还原阶段以及任选的烟化阶 段。在每一种情况下，在比熔炼阶段中所用更低的氧气压力和更高的温度 下，约1250°C，进行还原阶段。在还原阶段中从炉渣中作为粗铅回收铅， 其流出用于下游精炼。还原阶段的铅烟产品被循环到熔炼阶段，以最大限 度地将铅回收为粗铅。由此产生的低铅炉渣，如约5%的铅含量，可以单独 流出和处理，或者可以进行TSL烟化步骤，以清洁炉渣并最大限度地回收 金属。在TSL炉渣烟化阶段使用了比还原阶段更强烈的还原熔炉环境。TSL 操作的激烈的浴紊流和气体动力学被用来除去大部分作为烟的铅和锌，剩 下的炉渣适合丢弃，如约0.5重量％的铅含量和约3重量％的锌含量。当铅 精矿已被熔炼时，从还原阶段出来的炉渣通常含有大量的锌，在这种情况 下，从烟化阶段出来的烟产品中氧化锌很高，如约50~70重量％的锌含量。 这种烟不适合再循环到熔炼阶段，而需要从单独处理的系统中除去，以回 收锌和铅。
技术实现思路
本专利技术提供了一种还原含铅炉渣的改进方法。炉渣可以来源于铅源材 料的TSL熔炼，如铅精矿、包括铅酸电池和再循环的含铅金属的二次铅源 中的至少一种。然而，本专利技术还可以应用于从其他来源的合适的含铅炉渣， 如另一种浴熔炼方法。另外，虽然来源于铅精矿的TSL熔炼的炉渣的铅含 量可以为40-50重量％，但是本专利技术的方法中可以使用具有更低或更高铅含 量的炉渣。事实上，在低端值时，铅含量只需要在足以保证还原炉渣以实现炉渣中的铅含量为约5重量％的水平。经由热冶路线的铅的传统加工涉及到采用各种类型的设备通过碳质材 料还原高铅炉渣。铅鼓风熔炉通常使用相对昂贵的焦炭作为碳质还原剂。现代的浴熔炼技术，如TSL技术，采用更便宜的碳质还原剂煤。我们发现， 在使用TSL技术的炉渣还原中使用另一种还原剂而不是煤或其他碳质还原 剂，能够获得意想不到的优点。根据本专利技术，提供一种铅渣还原的方法，其中对所述炉渣进行含氧气 体和燃料的顶吹浸没喷枪(TSL)注射，所述TSL注射是经由下枪头浸没在所 述炉渣中的垂直悬浮喷枪进行的，从而在所述炉渣中产生燃料在其中燃烧 的燃烧区，并产生在所述喷枪的下方区域上形成因所述注入气体的冷却作 用而凝固的炉渣涂层的紊流条件。所述TSL注射在使用硫化物材料作为还 原剂的还原条件下进行，以将所述炉渣中的铅还原成金属铅，从而形成能 够作为粗铅流出的熔融铅相。所述硫化物材料可以是与铅渣还原的铅回收方法相容的任何含硫化物 的材料。所述硫化物材料可以是诸如整体铅/锌/银精矿等整体精矿、铅或锌 精矿、硫化物浮渣、黄铁矿以及这些材料中的两种或更多种的混合物。所 述硫化物材料优选是铅精矿，例如被熔炼以产生将要经受本专利技术的铅渣还 原的炉渣的那些。本专利技术的方法不需要使用碳质还原剂。虽然小比例的碳质还原剂可以 容忍，但是这不是所希望的，因为它会部分地减小单独利用硫化物材料作 为还原剂所得到的优点。另外， 一些精矿含有一定比例的碳质材料，如石 墨，而该比例的增加不是所希望的。由于不需要碳质还原剂，因而使用硫化物材料作为还原剂降低了温室 气体的排放。即，基本上避免了CO和C02的产生，但是小量C02会产生， 因为硫化物材料含有氧化产物如碳酸铅和石墨材料。使用硫化物材料作为还原剂导致产生S02。然而，可以理解，熔炉废气中的S02含量能够被回收和利用，如用于生产硫酸。如后面说明的那些，本专利技术还具有进一步的实用优点。令人惊异的是， 使用硫化物材料还原剂能够更好地分离铅和锌，从而更加有效地处理。此 外，如果硫化物材料含有铅，硫化物材料还原剂使得在每个熔炼/还原循环具有较高的铅生产率。特别是使用硫化铅精矿作为硫化物材料还原剂时，本专利技术的铅渣还原方法非常适于用作含铅进料的TSL铅精矿第一阶段熔炼之后的第二阶段。 所述第二阶段可以在单独的熔炉中进行，而与所述第一阶段熔炼所用的熔 炉不同。然而，在一个熔炉中进行两个阶段(和任选的炉渣烟化的第三阶段) 也有特殊的优点。因此，在获得所述第一阶段熔炼中产生的足够体积炉渣 时，仅必须(i) 在所述第一阶段结束后继续而不是停止加入硫化铅精矿；和(ii) 将所注入的含氧气体的氧气含量从所述第一阶段中使用的水平降 低到适于所述第二阶段中所需的较低氧气压力的水平。在所述第一阶段中(不论第二阶段中使用相同或不同的熔炉)，氧气用作驱动力，以通过直接反应使硫化铅转化成铅金属PbS + 02(g) — Pb①+ S02(g) (1) 竞争反应如下PbS + 3/2 02(g) — PbO(1) + S02(g) (2)PbS — PbS(g) (3)PbO(D — PbO(g) (4)Pb(1) —Pb(g) (5)。在这种Pb-S-O体系中，所述铅可以是金属、炉渣或烟气相中的任一种。在所述第二炉渣还原阶段中，使用硫化物材料还原剂还原所述炉渣中 的氧化铅。用于使用所述硫化物材料还原剂的铅精矿的以下方程式描述了 1200'C下涉及到的反应2PbO(炉渣)+ PbS — 3Pb(1) + S02(g)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅渣还原的方法，其中对炉渣进行含氧气体和燃料的顶吹浸没喷枪（ＴＳＬ）注射，所述ＴＳＬ注射是经由下枪头浸没在所述炉渣中的垂直悬浮喷枪进行的，从而在所述炉渣中产生燃料在其中燃烧的燃烧区，并产生在所述喷枪的下方区域上形成因所述注入气体的冷却作用而凝固的炉渣涂层的紊流条件，并且其中所述ＴＳＬ注射在使用硫化物材料作为还原剂的还原条件下进行，以将所述炉渣中的铅还原成金属铅，从而形成能够作为粗铅流出的熔融铅相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·莱特富特，R·W·马图塞维兹，
申请(专利权)人：奥斯梅尔特有限公司，
类型：发明
国别省市：AU