降低铅冶炼底吹炉高铅渣含硫量的生产实践

某铅冶炼厂采用“富氧底吹氧化-氧气侧吹还原”工艺进行粗铅冶炼,底吹炉产出的高铅渣含硫量较高,达到1.3%~1.6%,对后续尾气脱硫系统造成一定影响,环保处理成本升高。为了解决该问题,本文结合理论和生产实践分析了铅冶炼底吹炉高铅渣含硫高的主要原因。高铅渣中的硫主要以硫酸根形态存在,这些硫酸根一部分来自入炉物料中的硫酸盐类铅物料,另一部分则是在熔炼过程中由硫化铅精矿发生氧化反应生成的。降低高铅渣含硫量的主要途径是提高熔池熔炼的温度和降低系统中SO_(2)的分压。结合生产实践从渣型、氧料比、入炉粒矿含硫、系统SO_(2)分压等方面探讨了降低底吹炉高铅渣含硫量的途径和方法。在含铅渣料搭配比例30%左右,控制渣温1050~1100℃,控制渣型FeO/SiO_(2)1.4~1.8,CaO/SiO_(2)0.4~0.6;氧料比100~110 Nm^(3)/t,入炉粒矿有效硫12.5%~13.5%及适当负压等相关工艺参数组合条件下,可使高铅渣残硫保持在1.2%以下。

在高铅渣还原冶炼中替代石灰石熔剂实现石膏污泥的利用与解毒

石膏污泥是有色冶炼行业产生的一种危险固体废弃物,对环境造成了巨大的挑战。为探究用石膏污泥替代石灰石进行冶炼造渣的可行性,通过热力学计算和实验研究了石膏污泥以及冶炼条件对高铅渣还原熔炼的影响。结果表明:石膏污泥中的硫酸钙会消耗还原剂并硫化金属氧化物,需控制其配入量。最有利于有价金属综合回收的条件是:钙硅比0.8、碳粉用量3.5 wt%、硫酸钙与氧化钙摩尔比1:5、还原温度1200℃,还原时间1.5 h。在此条件下铅直收率为94.43%,锌直收率为58.43%。还原渣毒性浸出结果表明,铅、锌、砷、镉重金属离子的浸出毒性均低于国家危险废弃物标准。

铅渣合并焙尘常压浸出回收锌的研究

针对氧化锌烟尘浸出后所产铅渣含锌过高的问题,研究利用焙尘浸出的Fe3+离子来回收铅渣中的锌。通过采用一段先对焙尘浸出,二段补酸后加铅渣继续浸出的浸出方式,在一段焙尘浸出液固比5∶1 mL/g,二段补加60 g/L的酸后加入焙尘浸出渣1.2倍量的铅渣继续浸出,反应温度85℃,反应时间2 h的条件下,能有限浸出铅渣中的锌,锌的浸出率可达87%~88%,铅渣含锌降低至4.5%左右。

利用含锡铅渣可能性的尝试

研究了Pb－Ca－Sn－Al合金渣作为正极添加剂的可能性，初步发现，含锡铅渣可以提高电池的初期容量10％以上。

NaCl-HCl体系浸出铅渣中铅的动力学分析

以浸出温度、NaCl浓度、颗粒粒度和液固比对铅浸出率影响的实验条件和数据为基础,建立NaCl-HCl体系,采用液-固多相反应的收缩核模型,系统分析了铅渣中铅的浸出动力学过程。结果表明:根据实验数据求出浸出反应的宏观动力学方程,计算得到表观活化能为45.239 k J/mol,说明该体系浸出过程受表面化学反应控制;在实验选取的参数范围内,增大NaCl浓度、浸出温度和液固比以及减小颗粒粒度均有利于提高铅的浸出率。

高铅渣液态还原过程中有价金属分布

以铅精矿氧化熔炼产生的高铅渣为原料,通过静态实验研究其熔池熔炼还原过程。使用X射线衍射(XRD)和等离子体发射光谱(ICP)对反应原料及产物进行分析,探讨铁硅比、钙硅比、还原煤用量、还原温度、还原时间等对有价金属元素(Pb、Cu、Zn)在高铅渣还原产物中分布的影响。结果表明:静态实验中的Pb、Cu主要进入金属相,而Zn则基本进入还原渣中。最有利于有价金属综合回收的工艺条件如下:铁硅比1.25,钙硅比0.8,还原时间为60 min,还原温度为1200℃,还原剂的用量为理论量的1.3倍。

高铅渣还原炉内气液两相流的数值模拟与结构优化

基于Fluent软件,耦合Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型对液态高铅渣还原炉内气液两相流动过程进行数值模拟。依据相似原理建立了水模型实验,得到气泡/气团频率、气泡直径和喷枪直径比值的实验结果,其结果和数值计算结果吻合较好,验证数值计算模型的有效性。运用该耦合模型研究熔池深度、喷枪直径、喷枪倾角和喷枪间距等因素对还原炉的影响。再通过正交实验和矩阵分析方法,综合考虑熔池气含率、熔体平均流速和熔体湍动能等指标,得到还原炉最优工况为喷枪角度为10°,熔池深度为800 mm,喷枪直径为60 mm,间距为950 mm。

铅精矿与富铅渣交互反应的还原熔炼试验研究

在实验室高温电炉条件下,采用铅精矿和富铅渣之间的交互反应对熔池熔炼还原段进行了研究。分别考察了反应温度、反应时间、渣型选择、配料比等对炼铅各主要技术经济指标的影响。在最优条件下:终渣含铅2.61%,铅的回收率(以渣计)98.21%,脱硫率91.5%,烟气烟尘率33.63%,粗铅产率22.76%,渣产率43.61%。

响应曲面优化微波干燥铅渣的工艺研究

采用微波加热技术对铅渣进行脱水。通过响应曲面法中心组合设计分析了干燥温度、干燥时间、物料厚度对脱水率的影响,并建立了相关的数学模型。方差分析表明,二次方数学模型拟合较好,物料厚度、干燥温度对脱水率的影响较干燥时间更为显著。优化工艺参数为干燥温度93℃,干燥时间10min,物料厚度19mm,相对脱水率达到68.21%,实际值与模型预测值相差0.73个百分点,干燥后铅渣的含水量为8.12%,可以满足后序工艺要求。

高铅渣还原清洁炼铅试验研究

对底吹氧化炉产出的高铅渣进行了固体还原剂煤的还原试验，主要考察煤比、还原温度、还原时间、钙硅比、铁硅比等对还原的影响。并对不同还原渣的密度、熔点等进行测定。结果表明，优化的工艺参数为：煤比3．25％～3．50％、还原温度1225℃、还原时间30min。在上述还原条件下，渣中铅含量小于2％，锌85％富集在渣中。

氯盐法从含硫铅渣中回收铅

铅渣既是污染环境的有害物质，也是二次资源。本文采用ＮａＣｌ－ＦｅＣｌ３－ＣａＣｌ２酸性体系．对铅渣的浸出进行了研究，有效地解决了在大量元素硫存在下提取铅分离硫的问题。

富铅渣的性质及其还原机理

选用实验室制备的不同PbO含量的富铅渣,确定富铅渣的孔隙率和密度、软化温度、微观结构和相成分。在竖管炉中用石墨坩埚进行还原试验。研究结果表明,当温度低于900℃时,富铅渣与石墨之间没发生明显的反应。富铅渣与石墨之间的反应主要是通过液体形式进行。并对富铅渣相平衡进行热力学计算。

液态高铅渣直接还原工艺数值模拟研究

基于液态高铅渣直接还原冷态试验相关参数,利用CFX数值模拟软件对冷态试验进行数值模拟。研究发现:随着焦炭粒度的增加,熔体穿透速度逐渐增加;随着熔体黏度的增加,穿透速度逐渐减小。CFX数值模拟的熔体穿透速度与实测速度变化趋势基本一致,验证了数值模拟应用于液态铅渣直接还原试验的可信性。为液态铅渣直接还原工艺参数优化提供参考。

用脱碲铅渣制备三盐基硫酸铅的研究

研究了以脱碲铅渣为原料制备三盐基硫酸铅的工艺.该工艺包括NaCl溶液浸出、PbCl2结晶、PbCl2固相转化得到PbSO4、PbSO4合成三盐基硫酸铅.采用此工艺在实验室制得符合HG2340-92标准一级品要求的产品,并确定浸出过程的最佳工艺参数是:NaCl溶液浓度≥5.5mol/L,浸出温度≥100℃,浸出时间120min,CaCl2浓度0.3mol/L,HCl浓度0.15mol/L,液固比8∶1;合成三盐基硫酸铅的最佳工艺条件为:PbSO4∶NaOH＝4∶6(mol比),液固比≈2∶1,室温反应时间60min,溶液的终点pH8.4～8.8.

液态高铅渣直接还原试验研究

以豫光氧气底吹炉所产高铅渣为原料,配入碳质还原剂,在高温熔融态下还原高铅渣中的铅,并对还原过程进行了系统研究。结果表明,最佳还原条件为:还原温度1 150℃、还原时间1 h、还原剂率3.5%。在上述条件下,高铅渣还原进行得较彻底,渣含铅可降到3%左右。

铅渣煤基直接还原—磁选选铁试验

云南澜沧某铅渣Fe、Cu、Pb、Zn含量均较高,采用煤基直接还原—磁选工艺对其中的铁进行了回收工艺技术条件研究,并对试验过程中的重要产物进行了XRD和SEM-EDS分析。结果表明,含铁25.98%的铅渣在还原煤用量为铅渣质量的30%、焙烧温度为1 200℃、焙烧时间为40 min、直接还原产物磨矿细度为-74μm占83.92%、1粗1精弱磁选磁场强度分别为180、56 kA/m情况下,可获得铁品位为93.68%、回收率为77.59%的金属铁粉;煤基直接还原可使铅渣中粒度细微、嵌布关系复杂、磁性弱的含铁矿物转变成粒度粗大、与渣界限分明、磁性强的金属铁,为弱磁选分离创造了有利条件。

高铅渣物理化学性能测定的偏差规律

为探明造成高铅渣物理化学性能测定中实际值与理论值偏差的原因,本研究配制了Pb O-Fe Ox-Ca OSi O_2-Zn O系渣。利用TG-DSC热重差热分析仪分析了不同组分含量熔渣的失重变化规律,采用FACTSage软件计算炉渣熔点、粘度,并与实验测定结果进行了对比,分析了性能偏差规律。研究结果表明,对w(Pb O)=20%~40%的中、高铅渣,熔渣在736~1 450℃时铅的挥发率大约15%~16%;当w(Fe O)/w(Si O_2)设置在1.29~2.05和w(Ca O)/w(Si O_2)=0.40时,实际测定的渣熔点与炉渣挥发后理论熔点之间的偏差(ΔT_(a-vv))介于+34^+190℃,实测粘度与理论粘度偏差(Δη_(a-vv))介于+0.17~0.32 Pa·s;而w(Ca O)/w(Si O_2)=0.80时,ΔTa-vi值较小,介于+3^+92℃,实测值更接近理论值。依据不同熔渣组分在给定温度下的挥发规律以及ΔT_(a-vv)和Δη_(a-vv)偏差结果,可以对给定的初始渣组分的实际熔点及粘度值进行预测,并可根据实测值来预测可能的渣组分。

富铅渣与铅烧结块在还原反应中的差异研究

选用实验室制备的不同PbO含量的富铅渣与工业化生产的铅烧结块在竖管炉中用石墨坩埚进行还原反应对比试验。结果表明,烧结块和富铅渣主要以液相形式与碳反应。它们之间由于结构上的差异对还原反应的影响要小于成分的影响。

CaO/SiO_2比率对富铅渣还原反应的影响研究

制备不同CaO/SiO2比率的富铅渣,在实验室竖管炉中用石墨坩埚进行还原反应对比试验研究。结果表明,不同CaO/SiO2比率的富铅渣在不同温度条件下与碳反应,在800℃时,气体生成量随CaO与SiO2比率的增加而逐渐地增加,在1 200℃时,不同CaO/SiO2比率渣样的气体生成量趋于相同。

液态高铅渣直接还原工艺的发展前景

分析了高铅渣的特点和液态高铅渣直接还原的反应机理,并对几种液态高铅渣直接还原工艺进行了分析和比较,认为液态高铅渣直接还原工艺能满足日益严格的环保要求,可节能降耗,提高有价金属综合利用率。