_硫化矿的直接熔炼.ppt

4.2 硫化精矿的直接熔炼 4.2.1 硫化铅精矿直接熔炼的基本原理 4.2 硫化精矿的直接熔炼 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 4.2.2 基夫赛特(Kivcet)法 * 硫化精矿不经焙烧或烧结焙烧直接产出金属的熔炼方法称为直接熔炼。 传统的烧结焙烧—还原熔炼技术存在的主要缺点： ① 大量的熔剂、返粉和炉渣加入，将烧结块铅降低到40-50%，致使设备产能降低； ② PbS精矿氧化并造渣放出的热在烧结作业中损耗，而鼓风炉还原有要消耗昂贵冶金焦。 ③ 铅精矿烧结脱硫只有70%左右，还有30%进入鼓风炉烟气(0.1~0.5%SO2)，污染环境； ④ 流程长，物料运转量大、灰尘多，容易造成铅中毒。 近30年来，冶金工作者试图通过PbS受控氧化，即 PbS+O2 = Pb + SO2的途径实现PbS精矿的直接熔炼。 硫化铅精矿直接熔炼就是PbS被气流中的O2或者是呈气泡状态高度分散于熔池中的O2氧化产生金属铅与氧化铅，后者又与氧化为FeO以及其它造渣组分造渣熔化，最终产出粗铅、含PbO高的炉渣以及含SO2的烟气。这种熔炼属于焙烧—熔炼的范畴，主要化学反应是PbS及其它金属硫化物的氧化反应。 根据武津典彦等人对于Pb-S-O系相平衡关系实测，根据实验数据计算的△G，并作出PSO2=105 Pa 时Pb-S-O系lgPO2—1/T化学势图。 图4-1 PSO2=105 Pa 时Pb-S-O系平衡状态图 PSO2=105 Pa 时，低温下PbS氧化只能形成硫酸盐或碱式硫酸盐。当温度升高到900℃以上，在PSO2 =105 Pa 下，PbS可氧化熔炼，形成熔融金属铅。 4.2.1 直接熔炼的基本原理 Schuhmann等人根据热力学数据分析分别绘制了PSO2为1×105、 0.5×105、 0.05×105Pa时， Pb-S-O系lgPO2—1/T化学势图： 图4-1 Pb-S-O系平衡状态图 y点温度是PbS转变为液体铅的最低平衡温度。 PSO2=1×105， t=960℃， lgPO2=-4.5Pa ； PSO2=0.1×105， t=860℃， lgPO2=-5.7Pa ；PSO2=0.05×105， t=830℃， lgPO2=-6.3Pa (1) 基夫赛特法炼铅的工业过程 1967年，前苏联有色金属矿冶研究院开始进行试验，经历日处理量5t的中间工厂实验与日处理20-25t的办工业试验阶段。该法包括闪速炉熔炼PbS精矿和电炉还原烟化处理炉渣两部分。将传统的烧结焙烧、鼓风炉熔炼和电炉还原烟化三个过程合并在一台Kivcet炉处理 炉料用工业氧(95%)喷入反应塔； 氧与炉料按预定比例调整到炉料完全脱硫为止； 硫化矿燃烧温度1300-1400℃； 焦滤层是Kivcet炼铅技术的重要特征之一，在反应塔形成的PbO有80-85在这被还原成金属铅。 Kivcet炉的反应塔从上到下分为氧化脱硫、熔炼造渣与焦滤还原三个基本过程(见图4-8)。 KSS炼铅厂Kivcet炉反应塔5035mm，内长3100mm，宽4467mm。炉墙由三层耐火砖和一层铜水套构成，呈三明治状。 炉缸成矩形，底面积约87m2，内宽4467mm，内长19500mm。 电炉区内长9480mm，内宽4467mm，内长1885mm。设有3根碳电极，插入渣层200mm。炉顶还有2个焦炭加入口，在熔池上形成一层50mm厚的焦炭层。 铅精矿、干浸出渣、熔剂等各种物料按工艺要求的渣形(%):25-30 FeO，15-18 CaO，24-28 SiO2和12-13 ZnO。与原有的烧结—鼓风炉比，优点： ① 生产成本降低约50%，得益于冶金焦的减少，操作人员和设备维修的减少； ② 良好的环境卫生条件，得益于烟气排放大大减少，且收尘效率提高； ③ 容易操作，除5%烟尘外，无需中间物料贮运，没有工艺物料弥散； ④ 与锌厂联合。Kivcet炉蒸汽与锌厂蒸汽合并，用于发电；电炉烟气产生氧化锌因F、Cl含量甚微，直接送浸出生产电锌。 (1) 基夫赛特法炼铅的工业过程 图4-8 Kivcet反应塔与焦滤层的断面示意图 焦炭溜子 水冷水套 铬镁砖 氮气密封 粗