铅浮渣反射炉提高冰铜铜铅比的生产实践

袁培新，郭 飞，何飞舟

（湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513）

铅浮渣反射炉提高冰铜铜铅比的生产实践

袁培新，郭 飞，何飞舟

（湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513）

分析了影响铅浮渣反射炉冰铜含铅的主要原因，并在熔剂配料比、炉座结构及工艺操作制度等方面作出技术改进，改进后冰铜含铅大幅降低，冰铜铜铅比达到5.48∶1，取得了显著的效果。关键词：铅浮渣反射炉；冰铜铜铅比；熔剂配料比；操作制度

湖南水口山有色金属集团有限公司三厂采用反射炉处理铅电解精炼过程中产出的铅浮渣和氧化渣，综合回收铅、铜、铟、金、银等有价金属。反射炉采用块煤层式燃烧，生产工艺为纯碱－铁屑法。

由于各种原因，该厂反射炉产出冰铜铜铅比一直在较低水平徘徊，只有3∶1，冰铜含铅也高达10%，与同行业相比存在较大差距。针对这种现状，该厂对影响冰铜含铅的原因进行分析，并在熔剂配料比、炉座结构及工艺操作制度等方面作出改进，改进后冰铜含铅大幅降低，冰铜铜铅比提高至5.48∶1，取得了显著效果。

1 铅浮渣反射炉的工作原理

纯碱在熔炼过程中大部分和硫化铅发生化学反应生成硫化钠进入冰铜，其余部分形成各式盐类进入炉渣，从而降低了冰铜和炉渣的熔点，使熔炼过程在较低的温度下进行，同时也使冰铜含铅大大地降低。铁屑在熔炼过程中使硫化铅还原成金属铅，同时使铜富集在冰铜中，由于铅和冰铜的比重不同而得以分离。炉料中氧化铅的存在能与硫化铅进行交互反应生成金属铅，提高铅的回收率。

炉内主要的化学反应有：

2 影响铅浮渣反射炉冰铜含铅的因素

2.1 硫化铅置换还原不完全

浮渣中的铅部分以PbS形态存在，当配料比控制不当，炉内还原能力不够或是浮渣与熔剂接触不均匀，局部还原置换反应发生不充分时，PbS无法被还原为金属铅而与Cu2S、FeS形成铅冰铜，导致冰铜含铅升高。

2.2 化学溶解损失

冰铜中铅的化学溶解损失主要是指金属铅在铅冰铜中的溶解。其溶解能力与铅冰铜的组成有关。

2.3 机械夹杂损失

冰铜中铅的机械夹杂损失主要指金属铅液滴悬浮在熔渣中，未来得及澄清分离。

2.3.1 炉结的影响

反射炉炉内形成炉结，炉结严重时缩小熔池有效面积，甚至在炉内形成横膈膜，影响金属铅液滴的沉降分离。炉结的形成可归纳为物理和化学两方面的原因，物理方面是炉膛温度不够或未保持稳定的高温区，在放渣放冰铜时炉料未扒干净，进料、清火室操作时炉温下降，造成高熔点炉渣凝固贴附炉墙而形成炉结，严重时会形成炉底炉结。化学方面一是炉料含铁量过高或铁屑分布不均匀，形成铁质炉结；二是炉渣中Na2O过高或过低。Na2O过高，易形成大分子结构炉渣，使炉渣的熔点和粘度升高，Na2O过低，易增加Fe3O4的含量，形成炉结。

2.3.2 炉温低导致熔化时间延长

炉温低，熔化时间延长，金属铅液滴沉降分离时间不够，造成冰铜含铅升高。其主要原因有：（1）鼓风量、抽风量调节不当；（2）块煤质量差，不符合技术要求；（3）火室结渣未及时清理；（4）烧火工责任心不强。

2.3.3 炉渣的熔点和粘度

炉渣的熔点和粘度是炉渣的主要性质之一。炉渣的熔点越低，炉料熔化速度越快，金属铅有足够时间与冰铜进行沉降分离。熔渣的粘度越大，金属铅越容易夹杂在冰铜中，从而造成铅的损失。在炉渣组成一定时，炉渣的粘度随着温度的升高而降低。因此，在反射炉熔炼过程中，要尽可能提高炉温，降低炉料的熔点和粘度。

3 铅浮渣反射炉提高冰铜铜铅比的改进措施

3.1 采用合理配料比

根据浮渣的化学成分，通过进行反复试验，对配料比进行了一系列的优化和改进，见表1。

表1 配料比（占浮渣比例）改进前后比较 %

3.1.1 焦粉

焦粉配比由0.5%～1%增加至3%～4%，其主要目的是为了促使冰铜中的硫化铅在有纯碱参与的情况下尽可能被C或CO还原成金属铅而沉降分离。从铅浮渣反射炉工作原理可以看出，要使PbS被充分置换还原，无非是增加铁屑、焦粉或纯碱量，但铁屑或纯碱过量可能会造成炉结，对金属铅的沉降分离有较大的影响。因此，只能从提高焦粉比例来着手。

3.1.2 铁屑

铁屑配比由7%～8%降低至3%～4%，杜绝了炉内铁质炉结的形成，而其对硫化铅的还原效果由增加的焦粉还原来补充。

3.1.3 纯碱

纯碱配比略为降低，既保证了化学反应的正常进行，降低了炉渣的熔点和粘度，又不至于因纯碱过量而形成大分子Na2O结构炉渣，使冰铜的熔点和粘度升高，影响金属铅的沉降分离。

3.1.4 萤石粉

萤石，又称氟石，其主要成分为CaF2。配料比改进后每炉增加萤石粉100 kg，其主要作用是降低冰铜的熔点和粘度，提高熔渣的流动性，同时，萤石粉还具有减少炉结形成，即洗炉的作用。

配料比改进后，反射炉炉况及技术指标均有明显提高，具体体现在：（1）冰铜中硫化铅减少；（2）炉结大幅减少，尤其是杜绝了炉内积铁的现象，熔渣粘度降低，熔渣流动性增强，金属铅沉降分离效果好；（3）炉结减少，炉内有效熔池面积增加，炉处理量由25 t／炉提高到30 t／炉以上；（4）由于熔剂率降低，冰铜率降低，冰铜铜品位升高，冰铜铜铅比自然提高。

3.2 反射炉炉座结构改进

3.2.1 改进挡火墙上部炉拱，减少挡火墙根部炉结

挡火墙位于火室和熔池之间，宽度高达1 000 mm，高度根据熔池液面高度来定，一般比熔池液面高300 mm左右，其主要作用是防止炉内熔渣喷溅进入火室。原有炉座挡火墙上部炉拱至下料口均在一个水平面，火室高温火焰及烟气进入熔池后易在挡火墙根部产生低温死角，造成挡火墙根部炉结越来越厚，进而影响炉座有效熔池面积和冰铜含铅等技术经济指标。

为改变这种现状，对挡火墙上部炉顶做了如下改进：挡火墙中心两边拱角梁升高130 mm，挡火墙中心上部空间高度由720 mm升高至850 mm，将挡火墙上部炉拱做成驼峰状，从挡火墙中心开始高温火焰及烟气立即压向熔池液面，确保炉内高温区不留死角。改进后杜绝了挡火墙根部易形成炉结且随着开炉时间延长炉结越来越厚的现象，取得明显效果。挡火墙上部炉拱改进前后如图1所示。

图1 挡火墙上部炉拱改进前后比较

3.2.2 反射炉出口马尾断面缩小，减少热量损失，提高炉尾温度

原有反射炉炉膛至沉降室进口（俗称“马尾”）断面为1 800 mm×565 mm，断面积为1.017 m2。为加强对炉尾熔池表面的传热和减少炉尾操作门的吸风，参考其他厂矿的经验，将马尾断面改进为1 300 mm×565 mm，断面积缩小为0.735 m2。改进后提高了炉内蓄热能力，减少了热量损失，炉膛温度提高80℃以上。

3.2.3 改进放铅口、冰铜口高度，减少冰铜带铅

原有反射炉放铅口标高为1 023 mm，而冰铜口标高为1 015 mm，冰铜口比放铅口还低8 mm，势必造成炉内放铅时很难放干净，而放冰铜时放到后面冰铜带铅。针对这种情况，对反射炉放铅口、冰铜口的高度进行了改进，即将放铅口下降20 mm，将冰铜口抬升75 mm。改进后放铅口标高为1 003 mm，冰铜口标高为1 090 mm。改进后冰铜夹带金属铅的现象大为减少。

3.3 工艺操作改进

3.3.1 备料、进料操作制度改进

原有反射炉备料进料操作制度为：物料分开入炉，顺序为纯碱→浮渣→焦粉。此备料进料制度有较明显的缺点：浮渣与熔剂混合不均匀，焦粉浮在熔池表面，浮渣中的硫化铅很难充分与铁屑、纯碱及焦粉发生还原反应，还易造成局部区域积铁和渣中Na2O过量而形成炉结，影响金属铅的沉降分离，造成冰铜含铅升高。

改进后的备料制度为：利用反射炉炉前空地进行备料，每天上午严格按配料单将浮渣、氧化渣、铁屑、纯碱、焦粉、萤石粉等转运至备料场，采用铲车进行和料，确保物料混合均匀。为减少备料时扬尘污染，纯碱改进为重质纯碱。

3.3.2 司炉操作制度

1.放铅时间推迟60 min：原有反射炉司炉操作制度为第一次进料后约120 min后放铅，放完铅后进行第二次进料，物料熔化沉降分离后放冰铜。为减少放冰铜时夹带金属铅，必须保证放铅时炉内铅液尽量放空。因此，反射炉第一次进料量由4斗增加到6斗，而放铅时推迟60 min，确保炉内浮渣熔化后多放铅。改进后，冰铜夹带金属铅现象大为减少，且每炉反射炉粗铅产量由16～18 t增加到20 t以上。

2.放冰铜时由“扒渣”改为“自流”：改进前有时由于炉内物料熔化效果不好或存在炉结，熔渣粘度大，流动性差，放冰铜时需要采取人工“扒渣”。而通过上述改进后，炉内物料熔化效果好，熔渣粘度降低，熔渣流动性增强，因此，放冰铜时采取“宽口、薄层”的方式来打开冰铜口，改“扒渣”为“自流”。此举既降低了员工的劳动强度，又减少了冰铜带铅。

3.4 提高烟块煤质量，提高炉内温度，加快物料熔化速度

为提高炉内温度，加快物料熔化，提高了烟块煤的采购质量，即固定碳由60%提高到65%，挥发物控制在18%～30%，发热量由2.72×107J／kg提高到2.93×107J／kg以上，粒度由30～150 mm改进为50～150 mm。

4 改进效果及技术经济分析

4.1 主要技术指标

改进后反射炉主要技术指标均大幅提升，尤其是冰铜铜铅比提高近一倍，而由于冰铜含铅大幅降低，冰铜含银也大幅下降。改进前后铅浮渣反射炉主要技术指标见表2。

表2 改进前后铅浮渣反射炉主要技术经济指标

从表2可以看出，经过技术改进后，反射炉冰铜铜铅比由2.76∶1提高至5.48∶1，其主要原因一是冰铜含铅大幅降低；二是由于改进配料比，熔剂消耗减少，冰铜率下降4.28%，冰铜铜品位提高，冰铜铜铅比自然大幅上升。按全年进行测算，反射炉冰铜含铅由10.56%降低至7.02%，可减少冰铜含铅损失177 t；冰铜含银由8 032 g／t降低至5 828 g／t，可减少冰铜含银3 086 kg，减少冰铜含银差价损失，创造了可观的经济效益。

4.2 生产成本

改进前后反射炉直接生产成本及主要单耗指标见表3。

表3 改进前后反射炉直接生产成本及主要单耗指标

从表3可以看出，改进后除焦粉单耗升高外，其它成本指标均有不同程度的下降，反射炉粗铅直接生产成本由753.37元／t降低至613.86元／t，按反射炉年产粗铅10 000 t进行测算，年创效139.5万元。

5 结束语

该厂通过对铅浮渣反射炉熔剂配料比、炉座结构、工艺操作制度等进行技术改进，主要技术经济指标均大幅提高，成本消耗大幅降低，取得了可观的经济效益。

参考文献：

［1］ 梅炽.有色冶金炉设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，2000.

［2］ 彭容秋.铅锌冶金学［M］.北京：科学出版社，2003.

［3］ 张忠军，单银平.提高铅浮渣反射炉运行效率的生产实践［J］.甘肃冶金，2010，32（3）：118－120.

［4］ 陈思象，冯开行.提高铅浮渣反射炉处理能力的生产实践［J］.南方金属，2005，142：48－50.

The Production Practice of Im proving the Ratio of Copper to Lead of M atte in Lead Dross Reverberatory Furnace

YUAN Pei-xin，GUO Fei，HE Fei-zhou
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd，Hengyang 421513，China）

Based on the analysis of themain cause affecting containing lead ofmatte from lead dross reverberatory furnace，themixture ratio of solvents，structure of furnace，process operation system etc were improved，containing lead of matte was greatly reduced，the ratio of copper to lead ofmatte was raised to 5.48∶1，and significant results were achieved after improvements.

lead dross reverberatory furnace；the ratio of copper to lead ofmatte；mixture ratio of solvents；operation system

TF813

：A

：1003－5540（2014）05－0041－04

2014－08－10

袁培新（1973－），男，高级工程师，主要从事有色金属冶炼生产技术管理。