我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践

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1、5 2中国首届熔池熔炼技术及装备专题研讨会我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践长沙有色冶金设计研究院何醒民，舒见义摘要：介绍了西部矿业股份有限公司引进卡尔多炼铅工艺的情况以及卡尔多工厂的工程概况与生产实践关键词：直接炼铅；卡尔多炉；流程确定；工业实践1 前言随着国家日益严格的环保要求，西部矿业股份有限公司从自身企业发展的需要，决定对其传统铅冶炼系统进行技术改造，通过对国内外各种炼铅工艺的比较及实地考察，根据企业实际情况，2 0 0 1 年底最终确定选择瑞典波立登公司的卡尔多炼铅工艺，项目由当时国家经贸委批准立项，属国家重点支持的“双高一优”项目。2 0 0 3 年2 月，西部矿业股份有限公司与瑞典

2、波立登工程有限公司签订合同，2 0 0 4 年3 月，工程破土动工，2 0 0 5 年底工程建成投入试生产，2 0 0 6年8 月全厂工艺流程全线贯通，同年9 月工厂通过中外专家的性能指标测试，目前生产正常。2 工艺流程确定为了寻求适合企业特点的炼铅工艺，对国内外各种炼铅工艺从技术及设备的先进性、可靠性、规模与投资、环保及操作条件等方面进行了比较。2 1 烧结机一鼓风炉法该法生产的铅产量目前在世界上仍占8 0 左右，但烧结机所产烟气含硫较低，只能采用一转一吸、非稳态或托普索法制酸，硫回收率低，需增加尾气吸收装置，同时烧结系统设备多，工序长。因该法为传统的间断炼铅工艺而未被采用。2 2O S L

3、、I s A 法2 0 世纪9 0 年代初在德国建成了一座Q S L 炼铅炉，相继在韩国釜山厂、加拿大T r a i l 厂、中国西北铅锌冶炼厂分别引进了Q S L 炼铅法。韩国釜山厂对Q S L 炉进行了重大改进，同时增加了A u s m e l t 炉配套处理铅渣，至今仍在生产；加拿大T r a i l 厂的Q S L 炉建成后因生产不正常，被拆除改为基夫赛特炉，中国西北铅锌冶炼厂因种种原因Q S L 炉未生产。同年代在澳大利亚艾萨公司建成二座I S A 炼铅炉，生产一段时间后因种种原因停炉，目前仍采用烧结机一鼓风炉法炼铅。鉴于Q S L、I S A 法有建成后而停止生产的实例，风险很大，

4、因此，未考虑采用这二种方法。我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践一何醒民舒见义5 32 3 基夫赛特法2 0 世纪8 0 年代末在哈萨克斯坦建成第1 座基夫赛特炉，之后在意大利新萨明公司建成第2座基夫赛特炉，9 0 年代末加拿大T r a i l 厂拆除建成的Q S L 炉改建为基夫赛特炉，目前意大利新萨明公司及加拿大T r a i l 厂仍在正常生产。该法为公认的技术先进而成熟可靠的直接炼铅工艺，但要求生产规模大，考虑到西部矿业的生产规模较小，因此未采用该法。2 4 水口山法2 1 世纪初由国内开发的水口山法在济源冶炼厂及池州冶炼厂建成投产。该法采用氧气底吹炉取代烧结机，烟气含硫高，可采用二转二

5、吸制酸，解决了含硫烟气污染环境的问题，但存在对原料要求高(P b 5 5、c u 1)，一次沉铅率低(2 0 4 0)，仍需用鼓风炉处理高铅渣，燃料消耗大，存在鼓风炉低浓度S 0。烟气污染问题，是一种间断炼铅工艺，因此未被采用。2 5 卡尔多法2 0 世纪8 0 年代，瑞典波立登公司开发建成了卡尔多炉，主要处理废铅杂矿，同时也处理铅精矿，铜精矿，其氧化、还原反应在一个炉内完成。该法流程短，设备简单，对原料适应性强，为直接炼铅工艺，但最大问题是含硫烟气不连续不利制酸；通过对国外S 0 z 部分冷凝技术的考察，在国外黄铁矿、硫磺制酸中普遍采用S O：部分冷凝技术从主系统分出部分含硫烟气生产液体s

6、O z，技术先进成熟可靠。采用S 0：部分冷凝技术，可解决含硫烟气不连续不利于制酸的问题。因此，从企业的规模、原料及投资等因素考虑，最终选定卡尔多法。3 工程概况本工程产粗铅5 万t a，硫酸4 5 万t a，从瑞典波立登公司引进卡尔多炉炼铅及S 0 2 部分冷凝技术。外方完成引进部分的基本设计，对引进部分的主体设备外方提供详细设计，如卡尔多炉、箕斗提升机、水冷烟道、电动抬包车、S O：预冷器、S 0：冷凝器、产品热交换器、制冷剂冷凝器等，外方提供引进部分的全套自动控制系统。我院根据外方提供的基本设计，完成引进部分的施工图设计，对外方提供的主体设备详细设计，进行规程规范、标准、材料及配件的国内

7、转化工作，与引进部分配套的设施，如原料制备、制酸、供氧、供电、供水、供气、总图由我院完成施工图设计。本工程主要由以下部分组成：原料制备、卡尔多炉熔炼、烟气净化及S 0。部分冷凝、制酸、氧气站、循环水系统、变电站。3 1 原料制备原料制备由原料仓及2 台D2 2 r eX1 4 m 的一段、二段干燥窑组成。原料仓设有铁路及解冻仓，采用抓斗吊车称计量堆式配料，当精矿水分大于1 0 时，先进一段干燥，目前一段干燥窑5 4我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践何醒民舒见义主要干燥烟尘滤饼。一段干燥为备用，当精矿水分小于1 0 时，直接进二段干燥。二段干燥将物料干燥到水份小于0 5。干燥烟气采用布袋收尘后排空

8、。3 2 卡尔多炉熔炼卡尔多炉熔炼由加料系统、卡尔多炉、烟气湿式除尘系统、铸铅及渣制粒组成。干燥好的精矿通过精矿加料器由喷枪喷入卡尔多炉内熔炼，返料、熔剂及焦炭由箕斗提升机加入炉中；卡尔多炉为一个1 1 m 可转动的炉子，分别以加料、熔炼、倒渣出铅3 个步骤工作；烟气通过水冷烟道进入可调文丘里湿式降温除尘，收下的烟尘泥浆经浓密机进压滤机过滤出烟尘滤饼；铅包用吊车倾倒铸锭粗铅，渣包用吊车倾倒造水淬渣。3 3 烟气净化及S 0：部分冷凝经可调文丘里降温除尘后的烟气(3 5 0 0 0 m 3 h)入冷却塔、电除雾及干燥塔进行净化，深度除酸雾及水分(酸雾含量3 0 g m 3，水分1 5 1 0 _

9、 6)，经净化后的烟气进入S 0：预冷器换热，然后进入S 0。冷凝器产出液体S O：；经s O。冷凝器气化的R 4 1 0 A 制冷剂经压缩机压缩后进入产品热交换器交换，然后进入制冷剂冷凝器冷却成液体R 4 1 0 A 循环使用。3 4 制酸经净化后的烟气(2 5 0 0 0 m 3 h)送制酸，制酸采用两转两吸法，其中转化采用(3+1)两次转化，换热采用I 一I I 流程，干燥采用9 6 酸，吸收采用9 8 酸。3 5 氧气站制氧工艺为低温分离法，生产能力3 6 0 0 m 3 h 氧气，产部分液氧及液氩。为保证卡尔多炉熔炼用氧量，设置调压站，配4 0 0 m 3 氧气球罐一台。3 6 循环

10、水系统工程总用水量没计为4 6 0 0 0 m 3 d，其中生活、生产新水量2 4 0 0 m 3 d，循环水量4 3 6 0 0 m 3 d。循环水分5 个冷却系统，主要有卡尔多炉熔炼、S 0 z 部分冷凝、制酸、氧气站冷却水系统及熔炼冲渣循环水。循环水采用冷却塔冷却。3 7 变电站全厂电力设备总装机容量1 4 0 0 0 k W，设备工作容量1 2 5 0 0 k W，有功计算负荷1 0 0 0 0 k W，全厂设3 5 k V 总降压变电站，设一台容量为1 6 0 0 0 k r A、3 5 l O k V 电力变压器，并设有l O k V 备用电源进线，采用电缆以放射方式向各车间变电所

11、供电。4 设计与生产指标卡尔多工厂经一年的调试及生产实践证明，主要技术经济指标基本满足波立登公司的合同要求，尤其在环境保护，自动控制水平，工人操作强度方面更具优势。设计与生产指标见表l。我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践何醒民舒见义5 55 工艺及设备技术特点5 1 回转窑干燥精矿采用回转窑干燥精矿至水分小于0 5。回转窑结构特点是进料、出料采用密封装置、甩笼及扬料板的设计，操作上控制窑尾温度1 2 0 1 4 0，干燥烟气采用布袋收尘。为防止烟气中S O a结露及水蒸汽腐蚀填塞布袋，布袋收尘器采用外保温。生产实践证明精矿采用回转窑干燥及布袋收尘系统，设备简单、操作容易、干燥效果好。5 2 卡尔

12、多炉炼铅卡尔多炉为一个可倾翻的炉子，炼铅分为加料、氧化及还原、倒渣及出铅几个步骤，整个过程都在一个密闭的环保烟罩内完成，环保条件好，操作简单。在试生产期间，搭配处理了低品位进口铅精矿以及单独处理铅烟尘及返渣。实践证明，卡尔多炉对原料适应性强。5 3 烟气降温除尘采用可调文丘里卡尔多炉熔炼烟气通过水冷直升烟道进入可调文丘里降温除尘，随着烟气量的变化，可调文丘里自动调节喉管，烟气洗涤水经浓密机后，底流进压滤机过滤产出烟尘滤饼。整个烟气降温除尘系统设备及操作简单，故障少，除尘效果好。5 4 烟气S 0 2 部分冷凝采用深冷法因卡尔多炉熔炼烟气S 0。浓度变化大，故采用烟气S O z 部分冷凝技术，其

13、原理是利用制冷剂换热，将烟气温度降至-6 3，使氧化段烟气中多余的S 0 2 冷凝成液体S 0：，在还原段再将液体S 0 z 返回制酸烟气，以保证制酸烟气S O z 浓度稳定，制冷剂与烟气换热后成为气态，经压缩机压缩后再冷凝成液态制冷剂循环使用，整个过程仅压缩机消耗一些电能。5 5 自动化控制系统水平高卡尔多炉炼铅及S O z 部分冷凝分别设有工作站，整个控制系统全部由外方提供，共有1 2 0 0I O5 6我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践何醒民舒见义点，2 6 个画图，4 个P L C 程序，在重要岗位安装了工业摄像头，一个主操手在主控室操作，监控生产作业的全过程。5 6 重视环保设计及安全

14、防护外方对工厂的环保、操作环境、工人的安全卫生非常重视，采取了许多有效措施。全厂集中设有环保收尘布袋，所有通风除尘烟气都通过该布袋收尘后排空，对于重要岗位采取送风保持正压方式，改善操作环境，对工人特别强调穿戴防护用品并配备现场急救措施。5 7 工厂布置紧凑合理卡尔多工厂由精矿仓及干燥、卡尔多炉熔炼、烟气净化及s 0。部分冷凝、制酸、氧气站5大主体功能区组成，配以供电、供水及供气设施。工厂总图布置简单明了，紧凑合理，占地面积小，建设投资省。6 问题与建议6 1燃料卡尔多炉炼铅设计使用重油作为燃料，但由于重油存在不易采购，使用过程易填塞、粘结问题。目前实际生产中使用柴油，但柴油价格较贵，致使生产成

15、本提高，而西部地区天然气资源丰富，因此，使用天然气取代柴油作为卡尔多炉炼铅的燃料很有必要。6 2 耐火材料及砖衬里目前卡尔多炉砖衬里使用国内某厂家产品，寿命较短，可考虑使用国内其它厂家或国外厂家产品，根据国内同行业及波立登公司的生产实践，砖衬寿命为3 0 0 炉次，使用2 个月是有把握的。目前斜烟道耐火层使用寿命短，斜烟道水套材质为2 0g，外方建议整体改为S M 0 2 5 4 材质。耐火层的好坏决定斜烟道使用寿命，因波立登公司与西部矿业不同，外方卡尔多炉大部分时间炼废杂料，而西部矿业完全是炼铅精矿，熔炼过程所产烟尘熔渣对斜烟道高温冲刷腐蚀严重，因此，对耐火材料及捣制的研究迫在眉睫。6 3

16、铅直收率卡尔多炉炼铅过程产出烟尘及返渣，目前铅直收率约6 5，接近设计指标，要进步提高铅直收率，可通过改善操作条件来实现，但也可考虑采用卡尔多炉单独处理烟尘及返渣的技术经济性。7 结语由于卡尔多炉炼铅烟气S 0。浓度变化大，单独采用S 0：部分冷凝技术制酸国内外尚无先例，因此，国内外同行都高度关注西部矿业卡尔多炉炼铅项目。随着西部矿业卡尔多工厂的建成投产，彻底消除了人们的疑虑。生产实践证明，卡尔多炉炼铅是真正意义上的直接炼铅工艺，同时开拓了以液体S 0 z 作为硫回收的产品形式。西部矿业股份有限公司在国内首次成功引进卡尔多直接炼铅工艺，极大地提高了我国铅冶炼的技术及装备水平，前景广阔。我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践我国引进卡尔多炼铅工艺的生产实践作者：何醒民，舒见义作者单位：长沙有色冶金设计研究院 本文链接：http:/