摘要：氧化底吹炉熔炼--鼓风炉还原新技术的应用，解决了铅冶炼的环境污染问题。该工艺流程简单，投资省，自动化高，是我国炼铅行业技术改造的最佳工艺选择。
关键词：氧气底吹炉熔炼--鼓风炉还原 铅冶炼 环保
⒈前言
目前，我国铅冶炼厂主要采用传统的烧结--鼓风炉炼铅方法，此方法在国内外的粗铅生产中，仍占有主要的地位。从上世纪70年代开始，我国就着手对烧结--鼓风炉铅厂进行技术改造，改造主要目的是解决烧结机烟气制酸和提高设备的装备水平：如烧结机采用了钢性滑道、柔性传动、返烟风机，鼓风炉实现了热风熔炼和连续放液工艺；近年来烧结机烟气又实现了非稳态制酸或托普索制酸工艺，取得了一定的效果，但是尚不能真正解决全系统的污染问题。随着国家日益重视环境保护，传统炼铅方法由于对环境污染比较严重而面临着生存的严峻挑战。
近30年来，世界上不少国家致力于炼铅新工艺的研究开发，并先后实现了工业化生产：如Kivcet法、PSL法、Kaido法以及氧气顶吹喷枪浸没熔炼法。其中有些方法已经过多年的生产工艺日趋成熟，有些方法还处于发展之中，这些方法的共同特点是：流程短，烟气SO2浓度高，与传统技术相比，易于实现SO2的回收利用和解决生产区的劳动卫生条件。以上工艺的应用解决了炼铅行业的污染问题，推动了铅冶炼的发展。由于知识产权保护，引进技术需要巨额的技术转让费用，同时建设投资很高，铅行业不可能全部使用引进技术，这制约了中小铅企业的发展。所以必须研究开发具有自主知识产权的新技术。我国自80年代工开始进行铅冶炼新工艺的研究开发，至1998年半工业性实验完成，并通过了有色金属总公司组织的成果鉴定，专家一致认为该工艺技术先进、过程顺利、环保效果明显。
⒉氧气底吹熔炼--鼓风炉还原炼铅法
2002年8月，河南豫光金铅股份有限公司铅冶炼烟气（尘）综合治理项目示范工程建成并一次投产成功，该项目采用了氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅新工艺。
氧气底吹熔炼--鼓风炉还原炼铅新工艺是我国自主开发的炼铅新技术，具有自主知识产权。其核心是将氧化和还原分别在不同的熔炼中反应。该工艺能很好地解决铅冶炼烟气SO2制酸和铅烟尘的污染问题，具有工艺流程简单、环境好，能实现清洁生产的特点。
⒉1反应机理和工艺过程
铅精矿的氧化熔炼在密闭水平回转式熔烧炉中进行。铅精矿、铅烟灰、熔剂及少量的粉煤（精矿含硫比较低时）经计量、配料、制粒后，由炉子上方的加料口加入炉内，工业氧气从炉子的底部经氧枪喷入熔池。氧气进入溶池后，首先和铅液反应生产氧化铅（PbO），其中一部分氧化铅在激烈的搅拌状态下和熔池中的硫化铅（PbS）进行交互反应生成一次粗铅、氧化铅和二氧化硫，所产生的一次粗铅与铅氧化渣沉淀分离后，粗铅由虹吸道直接放出，铅氧化渣经铸渣机铸块后，送鼓风炉进行还原熔炼，产生二次粗铅。底吹炉熔炼产生的SO2经余热锅炉降温和电收尘器后送硫酸车间进行制酸。
⒉2技术指标分析
氧气底吹熔炼一次沉铅率与铅精矿品位、熔炼制度有关：铅精矿的品位越高，一次粗铅的产出率越高。同时在熔炼过程中氧气与物料的比例应合理控制，才能控制好熔炼制度。为适应下一步鼓风炉生产需要，铅氧化渣含铅应控制在40%左右，相应的一次粗铅的产出率一般控制在30%-40%左右。由于使用工业纯氧进行氧化熔炼，物料中的硫燃烧比较充分，一次粗铅中含S≤0.2%，铅氧化渣含S≤0.6%。控制好氧料比，适当降低氧化熔炼温度，使氧化熔炼的温度控制在950-1150℃范围内，可以控制熔炼过程中产生的烟尘率在15%以下，从而提高底吹炉的生产效率。
铅氧化渣和烧结声相比，铅氧化渣比较致密，孔隙率比烧结块低，同时铅氧化渣是熟料，其在鼓风炉还原熔炼过程中熔化速度较烧结块要快，从而增加了鼓风炉还原熔炼的难度。因而铅氧化渣还原熔炼时，可以利用椅型鼓风炉进行还原熔炼。利用普通铅鼓风炉进行铅氧化渣还原溶炼时，必须对渣型进行调整、适当控制单位时间内铅氧化渣的处理量、适当提高焦率以便控制鼓风炉还原熔炼的指标。通过技术条件的完善，鼓风炉冶炼铅氧化渣，可以控制弃渣含Pb≤4%。虽然新工艺较传统工艺渣含铅高1%-1.5%，但由于新工艺中鼓风炉渣量仅为传统工艺渣量的50%-60%，所以铅在弃渣中的损失不会增加。
⒉3生产主要经济技术指标
（1）原料含铅 56%-60%
（2）氧气底吹炉沉铅率 30%-40%
（3）氧料比 110m3/t
（4）烟尘率 ≤15%
（5）烟气SO2浓度 8%-12%
（6）氧气底吹炉处理量 22-26t/h
（7）氧枪寿命 ≥30d
（8）硫酸转化率 ≥99%
（9）铅氧化渣含铅 40%左右
（10）沉铅率 30%-40%
（11）鼓风炉床能力 45-50t/m2.d
（12）焦率 18%
（13）鼓风炉弃渣 ≤4%
（14）回收率 94%
⒉4鼓风炉还原熔炼
由上面分析可知道，铅氧化渣和烧结块的性质不同。烧结块坚硬多孔，而铅氧化渣结构致密，孔隙率较低，因而鼓风炉在进行铅氧化渣还原熔炼时应采用高料柱、低熔解量的作业方式，同时调整炉渣的渣型来降低鼓风炉弃渣含Pb。
⒊新工艺的环境保护
传统的烧结--鼓风炉炼铅方法，由于烧结使用空气进行助燃，产生的烟气含SO2浓度只有2%-4%，不利于SO2的回收。目前我国传统铅冶炼厂烧结烟气主要采用非稳态制酸和托普索制酸工艺，非稳态制酸工艺处理烧结烟气可以减轻SO2对环境的污染，但不能从根本上解决问题，而且尾气排放不能达到国家标准。托普索制酸工艺在此问题要优于非稳态制酸工艺。但是托普索制酸工艺由于我国没有知识产权，引进托普索制酸工艺需要巨额的技术转让费用，限制了中小企业的使用。同时由于传统工艺流程长、结块需要破碎、有大量的返粉，从而产生大量的铅粉尘造成低空污染。
新工艺主要使用工业纯氧在密闭水平回转式熔炼炉进行氧化熔炼，产生的SO2浓度可达到8%-12%，可以利用目前成熟的两转两吸制酸工艺进行制酸，SO2的转化率≥99%，尾气排放可以达到国家标准。由于新工艺的流程短，生产过程中不产生粉料，低空铅粉尘污染得到有效地解决。无论是氧化熔炼还是还原熔炼都是在密闭的熔炼炉内进行，同时熔炼过程保持负压操作，避免了烟气外泄造成的环境污染。
新工艺在物料运输过程中采用了新的技术，避免了物料在运输过程中对环境的污染。在原料配料过程中采用密闭的计量秤计量，物料混合、制粒在密闭的设施内进行，同时加大通风收尘设施的能力。冶炼产生的烟灰的运输采用负压气体管道输送技术，解决了铅烟灰运输污染的难题。
经环保部门现场实测；生产岗位粉尘含量为7mg/m3，其中铅尘含量为0.037mg/m3，硫酸尾气SO2含量＜300mg/m3。均远低于国家排放标准。
4 新工艺的主要特点
4.1 环保好
由于熔炼过程在密闭的熔炼炉中进行，避免了烟气外逸，SO2烟气经两转两吸制酸后，尾气排放达到了环保标准要求。铅精矿或其它铅原料搭配制粒后直接入炉冶炼，没有烧结返粉作业，生产过程中产生的铅烟尘均密闭输送，避免了扬尘；同时在虹吸道和放渣口设有通风设施，防止铅蒸汽的扩散。彻底解决了铅冶炼烟气、烟尘污染问题。
4.2 能耗低
与传统流程相比，氧气底吹实现了自然熔炼并回收了高温烟气中的余热；熔炼炉已产出一次粗铅，鼓风炉物料处理量大幅减少，焦炭消耗相应节省了30-40%。与氧气顶吹熔炼（ISO法和Ausmelt法）相比，由于采用工业纯氧熔炼，动力消耗较少。
4.3 投资省
与国外先进的炼铅工艺相比，相同生产规模节省投资40-60%；由于工艺流程短，相同生产规模较传统烧结机一鼓风炉流程投资亦可节省20%左右；新工艺尤其适合烧结一鼓风炉流程的技改；除烧结设施外，其余设施均可通过适当改造加以利用，从而可进一步节省技改费用。
4.4 对原料适应性强
氧气底吹熔炼炉既可直接处理各种品位的铅精矿，又可同时处理各种二次铅原料。实际生产中，铅原料含铅品位波动在45-65%之间，均能正常作业。
4.5 自动化水平高
氧气底吹熔炼过程采用DCS控制系统，实现了配料、制粒、供氧、熔炼、余热锅炉、锅炉循环水、电收尘、高温风机等全流程、全部设备的集中控制。
5．新工艺应用中存在的问题讨论
5.1 氧枪的寿命问题
氧枪的寿命直接影响到氧气底吹炉的作业率。目前氧枪的使用寿命一般在30天左右。影响氧枪寿命的因素有氧枪的结构、材质、制造工艺、操作参数和冷却介质等。因而需对氧枪进行进一步研究。
5.2 熔炼烟尘率问题
由于PbS在高温下有较大挥发性，铅熔池熔炼过程烟尘率较高。生产中降低烟尘率的关键因素是控制较低的熔炼温度和较高的PbO活度。
5.3 鼓风炉还原存在的问题
氧气底吹熔炼炉产出的铅氧化渣含硫较低，有效防止了由ZnS造成的炉结的产生。生产中基本不需要清理炉结。
针对铅氧化渣熔点降低等特点，为降低渣含铅，除需调整渣型和适当提高焦率外，应严格控制较高的料柱和适当的床能力。
6．结束语
氧气底吹熔炼一鼓风炉还原炼铅新工艺优势明显，很好地解决了我国铅冶炼行业的污染问题，同时也为我国铅冶炼企业的技术改造指明了方向.