2.1.1.1 硫化铅精矿焙烧-鼓风炉熔炼法概述

最早的硫化铅矿焙烧方法是将块矿堆积起来进行氧化焙烧, 称为堆烧法, 而对碎的富铅矿则采用灶或窑来焙烧。到19世纪末, 随着浮选技术的发展及普及, 才开始将富集的粉状铅精矿加入反射炉内进行粉末焙烧或烧结焙烧。但该法存在产量低、 燃料消耗大、 劳动条件差等一系列缺点。直至20世纪初, 又出现了在烧结锅内进行鼓风烧结焙烧的方法, 它克服了以前各种烧结法的缺点, 产出坚硬多孔的烧结块, 适于鼓风炉熔炼, 但因生产过程是间断性的, 机械化程度低, 劳动条件恶劣等严重缺陷而发展到采用烧结盘进行烧结焙烧。而烧结盘存在占地面积大、 产量低的缺点, 不久便被直线型(又名带式)吸风烧结机所代替。带式吸风烧结克服了烧结锅鼓风烧结的一些缺点, 使烧结过程连续化, 操作机械化, 大大提高了处理能力。但吸风烧结存在着吸风箱经常堵塞, 低浓度SO2烟气难以利用, 烧结炉料品位无法提高以及机件容易损坏等缺陷, 至20世纪50年代后期, 鼓风烧结技术的试验成功和应用, 弥补了吸风烧结的不足, 再加上鼓风返烟烧结技术的发展, 得到了世界各国的普遍采用。

烧结焙烧-鼓风炉熔炼法虽然工艺稳定、 可靠, 对原料适应性强, 经济效益尚好, 但该工艺致命的缺点是烧结烟气SO2浓度低, 采用常规制酸工艺难以实现SO2的清洁利用, 严重污染环境。此外, 烧结过程中产生的热能量不能得到充分利用, 烧结块破碎、 筛分时工艺流程长, 物料量大, 扬尘点分散, 造成劳动作业条件恶劣。

为克服此法的缺点, 一是采用了非稳态制酸法解决SO2的制酸和污染环境问题; 二是采用新的炼铅生产工艺。20世纪80年代以来, 新的直接炼铅工艺引起了广泛兴趣, 近年已在工业上得到完善和发展。随着国家政策的改变, 此法有被硫化铅精矿直接炼铅法取代的趋势。

2.1.1.2 基本原理

(1) 硫化铅精矿烧结焙烧的目的

硫化铅精矿的烧结焙烧, 是在大量空气参与下的强氧化过程。其目的: 一是氧化脱硫, 使金属硫化物变成氧化物以适应于还原熔炼; 二是将粉状物料烧结成块; 三是使精矿中的硫呈SO2以便制取硫酸; 四是脱除部分砷、 锑, 避免熔炼时产生大量砷铜锍, 而增加铅及贵金属的损失; 五是使易挥发的伴生稀散金属如铊集中于烟尘中, 以利于综合回收。

(2) 烧结焙烧-鼓风炉熔炼法的基本原理

铅精矿烧结焙烧的基本原理是: 将制备好的炉料(即混合料)装入烧结设备中, 鼓入或吸入大量空气的条件下, 点火加热到800~950℃, 则炉料中的硫化物发生氧化, 生成金属氧化物和二氧化硫, 各种金属氧化物相互反应, 形成各种盐类。其中铅的硅酸盐和亚铁酸盐熔点较低, 在烧结过程中起黏结剂作用, 将粉状炉料黏结成坚实的大块, 即烧结块。

过程中主要氧化反应可用下式表示:

一般过程中氧化反应释放的热量足够使焙烧过程的一切反应继续进行, 不需加其他燃料。

(3) 影响烧结的几个因素

在烧结焙烧-鼓风炉熔炼法生产过程中, 主要有以下几个方面的因素对烧结焙烧有较大影响。