PDF《我国重金属火法冶炼设备发展动态》

我国重金属火法冶炼设备发展动态 单位:中国恩菲工程技术有限公司 时间:2012年4月 蒋继穆 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态 汇报提纲 提纲

1、干燥

2、焙烧

3、烧结

4、熔炼

5、吹炼

6、精炼

7、烟化 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

1、工艺特点 在重有色冶炼中,干燥主要用于精矿、熔剂、中间物料和浸出渣等 冶炼前部分脱水的预处理作业.

一般物料处理量大、且多为粉状物料.

2、主要设备 (1)圆筒干燥机,目前企业应用最广. (2)载流干燥装置 20世纪80年代末,随着铜闪速熔炼的引进,短回转圆筒加鼠笼和气 流干燥管的载流干燥装置开始应用. (3)蒸汽干燥 至21世纪,蒸气干燥机的开发应用,有遂步取代载流干燥的趋势. 沸腾干燥由于烟尘率高,热气原压力较高,系统较回转干燥复杂,重有 色冶炼很少采用.

一、干燥设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态 (4)红外或远红外干燥或微波干燥. 对于物料量相对较少且有特殊要求的中间物料或产品有采用红外或 远红外干燥或微波干燥. 微波干燥只选择脱水,不加热被干燥物料,因此热效率最高且干燥 均匀,无须收尘、操作方便、劳动强度低、环保好.由于设备功率大型 化困难,应用范围有限. 昆明理工大学已开发出装机功率1000kW的单机生产线,年处理物料 量达10万t,为微波干燥技术的大规模产业化应用,开创了先例.同时 微波技术还在煅烧、浸出、净液、还原等冶炼过程也得到推广应用. (5)利用炉窑高温烟气余热干燥 利用炉窑高温烟气余热,参照水泥窑生产,设多级旋风,将湿物料 干燥并预热后直接入炉窑处理,在云锡红土矿焙烧工艺中已被采用,是 干燥的又一种新技术,热能利用率较高.

一、干燥设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

二、焙烧设备

1、工艺及设备情况 重有色的焙烧作业,可分为氧化焙烧、半氧化焙烧、硫酸化焙烧、烧结焙烧 、还原焙烧、挥发焙烧.常用的焙烧设备有沸腾炉、回转窑、多膛炉、烧结机 、烟化炉等.

2、沸腾焙烧 硫化锌精矿高温氧化焙烧,焙砂压团火法炼锌;

硫酸化焙烧、焙砂浸出湿法 提锌,均采用沸腾焙烧炉,是锌冶炼的主要作业环节之一.其发展动态,一是 设备大型化,单炉炉床面积国内锌焙烧炉达109m2,恩菲公司正在设计150m2锌 焙烧大型沸腾炉,黄铁矿焙烧炉已达137m2,瑞林公司拟为青海设计150m2 的黄 铁矿制酸大型沸腾炉,目的在于提高劳动生产率.二是加大炉床单位面积产量 ,通过沸腾床床面送二次风,床能力由5~6t/m2・d,提高至7~8t/m2・d.三 是普遍取消加料前室,改用抛料机加料.四是耐火炉衬用粉体耐火材料整体浇 注替代耐火砖砌筑、降低了炉体散热损失和漏风率,并提高了炉衬寿命,改善 了环境. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

3、回转窑 多用于常规酸浸锌渣、低品位氧化锌矿及高炉含锌烟灰等物料的挥发焙烧, 以ZnO形态回收其中的锌.再者,用于红土矿还原焙烧后送电炉熔炼镍铁. 回转窑设备大型化,采用柔性传动、提高高温段炉衬寿命及自控水平是其发 展动态.德国杜依斯堡冶炼厂用回转窑挥发高炉锌尘,高温段衬高铝砖、开炉 前熔化Fe3O4挂渣保护,据介绍炉衬寿命可达2~3年,值得我国相关企业借鉴.

4、多膛炉 多膛炉在重有色主要用于含氟氯的锌尘脱除氟氯及钼精矿脱硫焙烧.炉子结 构无大变化、受耙臂直径限制,炉子外径没有实破8m,层数最多12层,炉壳高 度均小于12m.炉体大型化存在诸多困难,但在耙臂材质和冷却方式上有所进展 ,如耙齿也已改用风冷.我国随着云南祥云飞龙集团高氟氯氧化锌原料直接浸 出――萃取锌技术的推广应用,将会逐步取代多膛炉脱氟氯.

二、焙烧设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态 烧结焙烧用于硫化矿脱硫,并烧结成块状,在铜、镍、钴等金属冶炼 工艺中已被全部淘汰.在铅与铅锌冶炼中仍占有一席之地. 其设备有烧结锅、烧结盘和烧结机. 烧结锅和盘均已基本被淘汰.烧结机有些技术进展:改吸风为鼓风烧 结、改用刚性滑道加强密封、改用柔性传动减少振动,控制返料粒度均一 ,提高料层透气性和厚度,采用富氧等措施加大处理能力等.但烧结工序 存在产品含硫高、烟气SO2浓度低,不利制酸、SO2及铅尘的低空污染带来 的环境问题难以根治,因此,重有色烧结机面临被逐步淘汰.

三、烧结设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

1、主要设备 (1)铜的熔炼设备在我国就有:闪速炉、闪电炉(又称合成炉)、诺兰 达炉、艾莎炉、澳斯曼特炉、卡尔多炉、自热熔炼炉、侧吹炉、白银炉、 底吹熔炼炉,加上传统的反射炉、鼓风炉、电炉等. (2)其他重金属冶炼炉,大体含括在上述设备内.铅冶炼还有基夫赛特 炉(同闪电炉)、QSL炉、短窑等;

锌的火法冶炼有马槽炉、平罐和竖罐蒸 馏炉等,其中马槽炉和平罐蒸馏炉已被淘汰.

2、现状 上述熔炼设备,传统的鼓风炉、反射炉,电炉熔炼由于能耗偏高,环保 问题较多,在铜冶炼中,已基本被淘汰.铅冶炼多用鼓风炉,镍冶炼处理 红土矿、含ZnO物料蒸锌有些采用电炉,锡和锑冶炼,传统的三大件均在采 用,其中锡冶炼水平较高的有澳斯曼特炉,锑冶炼正在开发底吹炉熔炼.

四、熔炼设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

3、各种熔炼炉发展动态大体可归纳为: (1)设备大型化,提高单炉产能,提高劳动生产率:如底吹熔炼炉已设 计Φ5.8*30m的炼铜炉,年处理1500kt精矿.用于炼铅单台炉年产炼铅可 达750kt.闪速炉反应塔直径山东阳谷已达Φ7m,单炉产能最大的已达 450kt/a粗铜.顶吹熔炼炉内径达5m,内高16.5m为世界之最,在金川用于 炼镍,在大冶用于炼铜,处理精矿达220t/h.精矿品味达25%,可年产铜 400kt.电炉熔炼镍铁单台最大功率我国已达72MW. (2)提高供风氧浓、以便提高热强度和产能,同时降低单位产品能耗, 提高烟气SO2浓度、降低酸厂投资,减少尾气SO

2、CO

2、NOX排放量,改善环 境.如闪速炉、底吹炉,氧浓均可高达70~80%.离炉烟气SO2浓度>

30%. 硫的捕集率达到99.9%.酸厂电耗降低30 ~40%

四、熔炼设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

四、熔炼设备 (3)改善渣线耐火炉料冷却方式,延长炉寿,降低耐火材料单耗.如 闪速炉的大修周期有的已延长至10年左右. (4)重视余热回收,前述各类重有色熔炼炉,目前仍被采用的炉型, 除鼓风炉、竖罐与炼锌电炉外,几乎都配备了余热锅炉生产蒸气,发电 或做它用,有效降低了单位产品能耗. (5)提高自动化控制水平,以减少定员.全熔炼系统包括制酸,普遍 采用DCS系统,实现在线控制,提高全员劳动生产率. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

4、氧气底吹熔炼炉的特点 氧气底吹熔炼炉优点:由于供风氧浓高达75%;

炉体除加料孔和排烟口 外,没有水冷件,热损少;

氧气通过铅或铜锍传递完成造渣反应,氧势低, 渣中Fe3O4含量低,可以采用高Fe/SiO2渣型,熔剂加入量少,渣率低,回收 率高,同等条件下,熔炼总物料量少;

渣中Fe3O4含量少,不会产生Fe3O4沉底 或形成泡沫渣跑炉事故.基于上述因素,可确保原料不经干燥直接入炉,不 配任何燃料可实现真正意义上的自热熔炼(也有人称为无碳熔炼). 相比之下,诺兰达炉、特尼恩特炉、白银炉、三菱炉、艾萨炉、澳斯曼 特炉等受供风氧浓难以超过50%的限制,一般熔炼需配入3~7%的固体燃料才 能维持热平衡.闪速炉、瓦纽柯夫炉(含金峰炉)有大量水套,热损较大, 闪速炉要防Fe3O4沉底,瓦纽柯夫炉(金锋炉)需防止产生Fe3O4隔膜层,均难 采用高铁渣型,渣量较大,并有大量水冷件,虽可采用高浓度富氧熔炼、但 仍需加1~4%的燃料.在现有铜、铅冶炼工艺中,只有氧气底吹炉不用加任 何燃料,单位能耗最低.预计底吹炉可扩展到锑、锡、锌、镍等金属的冶炼 .是最具发展前景的冶炼设备之一.

四、熔炼设备 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

四、熔炼设备

5、液态高铅渣直接还原炉技术进展迅速 底吹炼铅液态高铅渣直接还原开发了五种方式. 一是底吹炉加碎焦并喷入天然气还原;

二是侧吹炉加煤块和碎焦并喷氧还原;

三是侧吹炉加煤块或碎焦喷焦炉煤气还原;

四是侧吹炉喷粉煤还原;

五是底吹电热炉喷粉煤还原. 这五种还原炉均有产业化应用.前四种投资相对较低,第五 种投资偏高,但冶炼烟气量、烟尘率、能耗、运行成本相对较低 ,增加的投资运行两年左右即可回收,具有一定优势. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

五、吹炼设备

1、吹炼设备现状 吹炼作业主要将铜锍或镍锍吹炼成粗铜或高冰镍,其他金属很少采用. (1)P-S卧式转炉. P-S转炉是我国目前主要吹炼设备,具有单位体积热强度高,处理能力大, 全部自热,无须外供燃料,有的还能附带处理部分废杂冷料.粗铜产品含硫低 、质量好且技术成熟可靠,其发展趋势是设备大型化及改善炉口密封. 但转炉吹炼为间断作业,送风时率低,烟气SO2波动大,不利制酸,加排料 时SO2烟气外逸,作业环境差,加排料口因喷贱物粘结,需经常清理,影响作 业率和金属直收率,且炉寿较短,耐火材料单耗高. (2)卡尔多转炉吹炼 炉体结构复杂、投资高、耐火材质要求高、间断作业的缺点依然存在、除 用于高熔点渣型的吹炼作业外,也未获得大量推广. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

五、吹炼设备

2、吹炼设备发展方向 吹炼作业的发展方向是改间断作业为连续作业.连续吹炼送风时率高、炉寿 长、烟气SO2含量稳定连续,有利制酸,克服了烟气SO2低空污染、环境条件改善 、且劳动生产率高.目前已产业化的连续吹设备,均用于吹炼铜锍,有悬浮连吹 炉、Ausmelt连吹炉、白银炉式双侧吹连吹炉等三种. (1)悬浮吹炼炉 悬浮吹炼炉由闪速吹炼炉创新而来,在山东阳谷用于工业生产.吹炼水淬铜 硫,用适度过吹保证粗铜质量,单台设备年产粗铜40万t/a.产能大,炉寿长, 劳动生产率高,解决P-S转炉吹炼的环保问题是其优点.但铜硫水淬损失其物理 热,加上水淬铜硫需增加干燥、磨矿工序,加大投资、并带来一定的机械损失. 从能耗、投资、回收率看,并非最理想设备. (2)Ausmelt连吹炉 在中条山开发应用,采用热铜硫吹炼,用水淬铜硫调温,加入适量焦炭控制 泡沫渣,年产粗铜5万t.由于氧枪寿命短,操作控制难度较大,应用前景有限. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

五、吹炼设备 (3)双侧吹连吹炉 多用于与鼓风炉配套,吹炼的铜锍品位低,双炉最大产能为6万t/a粗铜. 该炉型连续吹炼至白铜锍后,停止加料,直至吹炼成粗铜后排料,再启动下 一吹炼周期,属半连续吹炼.粗铜质量高,炉寿较P-S转炉长(3~6个月). 投资省,但规模小,总体装备水平低,有待研发提高. 采用其他熔池熔炼产出铜锍配备三菱连吹炉也许是铜冶炼的较佳组合. (4)底吹连续吹炼 基于底吹熔炼有许多优点,开发底吹连续吹炼可以做为铜吹炼的重要研发 方向之一. 氧气底吹连续炼铜工艺技术及装置 我国重金属火法冶炼设备发展动态

六、精炼设备

1、铅的火法精炼依旧根据产能采用不同直径的铸铁或铸钢锅,已 注意加强锅顶通风降低铅害.

2、锡的火法精炼除用铁锅外,我国早已开发的螺旋结晶机及真空 蒸馏炉仍处世界先进水平.

3、粗锌精炼,一直采用精馏炉,其进展主要在于扩大塔盘尺寸, 提高单机处理量,韶冶与中南大学合作,通过模拟试验........