2.1.1.1 硫化鉛精礦焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉法概述
最早的硫化鉛礦焙燒方法是將塊礦堆積起來(lái)進(jìn)行氧化焙燒, 稱為堆燒法, 而對(duì)碎的富鉛礦則采用灶或窯來(lái)焙燒。到19世紀(jì)末, 隨著浮選技術(shù)的發(fā)展及普及, 才開(kāi)始將富集的粉狀鉛精礦加入反射爐內(nèi)進(jìn)行粉末焙燒或燒結(jié)焙燒。但該法存在產(chǎn)量低、 燃料消耗大、 勞動(dòng)條件差等一系列缺點(diǎn)。直至20世紀(jì)初, 又出現(xiàn)了在燒結(jié)鍋內(nèi)進(jìn)行鼓風(fēng)燒結(jié)焙燒的方法, 它克服了以前各種燒結(jié)法的缺點(diǎn), 產(chǎn)出堅(jiān)硬多孔的燒結(jié)塊, 適于鼓風(fēng)爐熔煉, 但因生產(chǎn)過(guò)程是間斷性的, 機(jī)械化程度低, 勞動(dòng)條件惡劣等嚴(yán)重缺陷而發(fā)展到采用燒結(jié)盤進(jìn)行燒結(jié)焙燒。而燒結(jié)盤存在占地面積大、 產(chǎn)量低的缺點(diǎn), 不久便被直線型(又名帶式)吸風(fēng)燒結(jié)機(jī)所代替。帶式吸風(fēng)燒結(jié)克服了燒結(jié)鍋鼓風(fēng)燒結(jié)的一些缺點(diǎn), 使燒結(jié)過(guò)程連續(xù)化, 操作機(jī)械化, 大大提高了處理能力。但吸風(fēng)燒結(jié)存在著吸風(fēng)箱經(jīng)常堵塞, 低濃度SO2煙氣難以利用, 燒結(jié)爐料品位無(wú)法提高以及機(jī)件容易損壞等缺陷, 至20世紀(jì)50年代后期, 鼓風(fēng)燒結(jié)技術(shù)的試驗(yàn)成功和應(yīng)用, 彌補(bǔ)了吸風(fēng)燒結(jié)的不足, 再加上鼓風(fēng)返煙燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展, 得到了世界各國(guó)的普遍采用。
燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉法雖然工藝穩(wěn)定、 可靠, 對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng), 經(jīng)濟(jì)效益尚好, 但該工藝致命的缺點(diǎn)是燒結(jié)煙氣SO2濃度低, 采用常規(guī)制酸工藝難以實(shí)現(xiàn)SO2的清潔利用, 嚴(yán)重污染環(huán)境。此外, 燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的熱能量不能得到充分利用, 燒結(jié)塊破碎、 篩分時(shí)工藝流程長(zhǎng), 物料量大, 揚(yáng)塵點(diǎn)分散, 造成勞動(dòng)作業(yè)條件惡劣。
為克服此法的缺點(diǎn), 一是采用了非穩(wěn)態(tài)制酸法解決SO2的制酸和污染環(huán)境問(wèn)題; 二是采用新的煉鉛生產(chǎn)工藝。20世紀(jì)80年代以來(lái), 新的直接煉鉛工藝引起了廣泛興趣, 近年已在工業(yè)上得到完善和發(fā)展。隨著國(guó)家政策的改變, 此法有被硫化鉛精礦直接煉鉛法取代的趨勢(shì)。
2.1.1.2 基本原理
(1) 硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒的目的
硫化鉛精礦的燒結(jié)焙燒, 是在大量空氣參與下的強(qiáng)氧化過(guò)程。其目的: 一是氧化脫硫, 使金屬硫化物變成氧化物以適應(yīng)于還原熔煉; 二是將粉狀物料燒結(jié)成塊; 三是使精礦中的硫呈SO2以便制取硫酸; 四是脫除部分砷、 銻, 避免熔煉時(shí)產(chǎn)生大量砷銅锍, 而增加鉛及貴金屬的損失; 五是使易揮發(fā)的伴生稀散金屬如鉈集中于煙塵中, 以利于綜合回收。
(2) 燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉法的基本原理
鉛精礦燒結(jié)焙燒的基本原理是: 將制備好的爐料(即混合料)裝入燒結(jié)設(shè)備中, 鼓入或吸入大量空氣的條件下, 點(diǎn)火加熱到800~950℃, 則爐料中的硫化物發(fā)生氧化, 生成金屬氧化物和二氧化硫, 各種金屬氧化物相互反應(yīng), 形成各種鹽類。其中鉛的硅酸鹽和亞鐵酸鹽熔點(diǎn)較低, 在燒結(jié)過(guò)程中起黏結(jié)劑作用, 將粉狀爐料黏結(jié)成堅(jiān)實(shí)的大塊, 即燒結(jié)塊。
過(guò)程中主要氧化反應(yīng)可用下式表示:
一般過(guò)程中氧化反應(yīng)釋放的熱量足夠使焙燒過(guò)程的一切反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行, 不需加其他燃料。
(3) 影響燒結(jié)的幾個(gè)因素
在燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉法生產(chǎn)過(guò)程中, 主要有以下幾個(gè)方面的因素對(duì)燒結(jié)焙燒有較大影響。