專利名稱：成氫直接冶煉硫化鉛鋅礦冶煉的方法
成氫直接冶煉硫化鉛鋅礦冶煉的方法一、 領域本發(fā)明涉及一種用火法冶煉鉛鋅的方法，用電焦碳在 通過電流時，由于焦碳電阻大，大電流通過大電阻產生把電能轉變成 高溫的熱能，再由鍋爐中燒出的水蒸氣與高溫碳原子反應生成水煤氣'(H2+CO)與同樣的用電能加熱成髙溫的碳、碳和硫化鉛鋅礦或氧 化鉛鋅礦的大電阻爐中用氫氣和一氧化碳和高溫的鉛鋅礦中的硫原 子或氧原子反應冶煉出粗鉛、精鋅和生鐵，硫磺爐渣與煤氣的火法冶煉鉛鋒，其中用鋅礦的冶煉出鋅后連續(xù)冶煉成鋅含量是99.99%—— 99.995 %的精鋅法。二、 目前現在技術1、以鉛含量為主的鉛礦石的精礦粉的鉛冶煉法是-從鉛礦石或精礦中生產鉛的方法，目前主要是采用火冶法，大致 可分為三種(l)沉淀熔煉。此法是在高溫下用鐵屑置換精礦中的鉛， 而鐵與硫化鉛中的硫形成硫化鐵渣。這是不需預先經過氧化焙燒的直 接生產鉛的方法，但回收率不高， 一般為72~80%。我國某廠曾采用 這種方法。(2)反應熔煉。這是小規(guī)模生產中比較廣泛采用的方法。 此法實質是，在熔煉過程中精礦內部分硫化鉛氧化成氧化鉛，而這種 氧化鉛隨即與未氧化的硫化鉛相互反應產出金屬鉛。反應熔煉可以在 反射爐或膛式爐內進行，非洲和美國有一些煉鉛廠采用此法。西德某 廠采用短窯反應熔煉，瑞典某廠采用電爐反應熔煉，都是對這種方法 的一種發(fā)展。反應熔煉雖然簡單易行，但對精礦的成分要求很嚴，勞 動條件較差，不適于大規(guī)模生產，所以沒有得到推廣。(3)燒結焙燒一鼓風爐還原熔煉。這是現代煉鉛最主要的方法，大的煉鉛廠一般采 用此法。這種方法的基本流程是鉛精礦的燒結焙燒一燒結塊鼓風 爐還原熔煉——粗鉛精煉。目前，世界上礦產粗鉛有95%以上是用燒結一鼓風爐還原熔煉 流程生產的。世界各國對燒結一鼓風爐煉鉛流程作了如下改進采用 預熱空氣與富氧，以降低焦耗提高生產能力；采用汽化冷卻，以利用 廢熱；采用雙排風口及椅型水套改進熔煉制度；采用無爐缸鼓風爐熔 煉使渣鉛排放連續(xù)化；采用煙化爐處理爐渣并使之連續(xù)化，使渣處理 技術更加完善；返粉破碎工藝的規(guī)范化、大型剛性滑道密封與柔性傳 動燒結機的采用，可以保證向鼓風爐提供優(yōu)質燒結塊，煙氣S02濃 度也可滿足制酸要求；機械化自動化水平的提高，改善了勞動條件等 等。由于傳統(tǒng)的鼓風爐煉鉛流程存在能耗大、污染環(huán)境嚴重等主要缺 點，促使人們不斷努力探索新的煉鉛方法以取代這一古老的工藝。目 前，已經實現了工業(yè)化的硫化鉛精礦直接熔煉方法有(1) 瑞典的氧氣頂吹轉爐法(TBRC法)。該法是將氧化與還原 兩個過程在一臺轉爐中周期地進行。由于煙氣量與煙氣成分均不穩(wěn) 定，因而該法未能被推廣。(2) 澳大利亞的艾薩熔煉法(悉羅法)。該法是將氧化與學原兩 個過程分別在兩個相連的熔煉爐內完成，實質是采用富氧熔煉。澳大 利亞已建成了一座年產60000t鉛廠，該方法的生命力與競爭能力有待生產實踐證實。(3) 氧氣底吹煉鉛法(Q*L S法)。世界上已建成了四座采 用該法的煉鉛廠，有的工廠取得了良好結果。(4) 前蘇聯的氧氣閃速熔煉一電熱還愿法(基夫賽特法)。目前 世界上已有四座基夫賽特爐在運轉，準備采用該法新建或改建的工廠 有三座。其中意大利撒丁島威斯港鉛鋅冶煉廠建成了名為KSS法的 全新的基夫賽特煉鉛廠，生產運行正常，技術指標先進， 一個爐期已 超過3年。所有的直接煉鉛法，都是利用純氧或富氧空氣，使氧化還原過程 在一個或兩個熔煉設備中進行,取消了龐大復雜的燒結過程而直接產 生出粗鉛，因而都有煙氣S02濃度高、環(huán)境保護好、能耗低等特點。 雖然每種方法都還有某些不足(如氧氣底吹煉鉛法，熔煉過程中氣氛 控制難度較大，渣含鉛較高)，但與傳統(tǒng)的鼓風爐煉鉛法相比，這些 方法的出現，可以說是煉鉛工業(yè)上的一種技術革新。從礦石或精礦中生產鉛的方法，目前主要是采用火冶法，大致可 分為三種(1)沉淀熔煉。此法是在高溫下用鐵屑置換精礦中的鉛， 而鐵與硫化鉛中的硫形成硫化鐵渣。這是不需預先經過氧化焙燒的直 接生產鉛的方法，但回收率不高， 一般為72~80%。我國某廠曾采用 這種方法。(2)反應熔煉。這是小規(guī)模生產中比較廣泛采用的方法。 此法實質是，在熔煉過程中精礦內部分硫化鉛氧化成氧化鉛，而這種 氧化鉛隨即與未氧化的硫化鉛相互反應產出金屬鉛。反應熔煉可以反射爐或膛式爐內進行，非洲和美國有一些煉鉛廠采用此法。西德某 廠采用短窯反應熔煉，瑞典某廠采用電爐反應熔煉，都是對這種方法 的一種發(fā)展。反應熔煉雖然簡單易行，但對精礦的成分要求很嚴，勞動條件較差，不適于大規(guī)模生產，所以沒有得到推廣。(3)燒結焙燒 一鼓風爐還原熔煉。這是現代煉鉛最主要的方法，大的煉鉛廠一般采用此法。這種方法的基本流程是鉛精礦的燒結焙燒一燒結塊鼓風爐還原熔煉——粗鉛精煉。2、以鋅含量為主的鋅礦石的精礦中的鋅冶煉方法是 鼓風爐煉鋅，實際上是用鼓風爐熔熔鉛鋅結礦，同時得到鋅和鉛。它是火法煉鋅技術的新成就。1950年在英國阿旺茅斯廠試生產出來，現在在許多國家和地區(qū)出現了這種鼓風爐。最大的爐子風口區(qū)面積達28平方米，年生產鋅達12萬噸。鼓風爐煉鋅主要由燒結焙燒、燒結塊還原熔煉和鋅蒸氣冷凝三 個過程組成。(1) 燒結焙燒主要是使硫化鋅和硫化鉛轉變成氧化鋅和氧化 鉛，并燒結成塊以適應鼓風爐熔煉。燒結是在帶式燒結機上進行(與 煉鉛燒結機一樣)。(2) 熔煉鼓風爐煉鋅的設備聯接12所示。所用鼓風爐與普 通煉鉛鼓風爐相似。但爐頂是密封的，所以通稱為密閉鼓風爐。為了 防止空氣從爐頂漏入(漏入空氣會使鋅蒸氣再氧化)，加料裝置采用 與煉鐵高爐類似的雙鐘加料器。與豎罐煉鋅一樣，加入的爐料必須預熱，被預熱到70(TC以上的燒結塊和焦炭加入爐內后在爐內高溫區(qū)進行氧化鋅和氧化鉛的還原。鉛沸點高(1525°C)，還原出來便成液體鉛，還原出來的鋅呈蒸氣與爐氣混在一起，從爐子上部進入冷凝器中冷凝成液體金屬鋅，這種粗鉛和爐渣均定期放出。為了使爐內獲得足夠高的溫度，鼓入的空氣需熱到70(TC以上。(3)鋅蒸氣的冷凝從鼓風爐出來的爐氣一般含鋅蒸氣不高(僅約6%)，含一氧化碳濃度大，鋅蒸氣就有被二氧化碳氧化成氧化鋅的危險。為了避免這種壞情況的出現，必須采取下述措施(1)使出爐氣體溫度保持在100(TC以上。為此在爐子上部也通入預熱空氣，使爐氣中部分一氧化碳燃燒以提高爐氣溫度；(2)用液體鉛來冷凝鋅蒸氣。這種冷凝器叫做鉛雨冷凝器，它是用轉子將鉛液揚起成細滴(稱鉛雨)，使鋅蒸氣迅速冷凝成液體鋅，并溶入液體鉛中。將這種含鋅的鉛液從冷凝器中放出，冷卻到450'C后，溶解在鉛中的鋅便有一部分析出來，并因其比重不同又分成兩層，上層是鋅，放出鑄成鋅錠，下層為鉛，用鉛泵打入冷凝器中，重新使用。鉛雨冷凝器的采用是促進鼓風爐煉鋅擴大使用的一個關鍵因素。密閉鼓風爐煉鋅的主要優(yōu)點是能處理難選的鉛鋅硫化 礦或氧化礦，同時產出鉛和鋅，產量大，熱效率高和單位金 屬產量投資較低等。但事物總是一分為二的。鼓風爐目前存 在的問題有..操作條件要求嚴格；燒結塊，焦炭必須預熱； 燒結塊中含鉛不能太高和所產鋅須進一步精煉。三、發(fā)明目的 一次性把硫化鉛、鋅礦和氧化鉛、鋅礦為主的礦 中的鉛、鋅直接冶煉出粗鉛、精鋅、生鐵、硫磺、爐渣、煤氣、水等。四、 本發(fā)明技術方案由燒水溫爐把高溫水蒸氣送入水煤氣發(fā)生 電碳阻爐內，水蒸氣和高溫碳中的炭原子在高溫下生成氫氣(H2)、 煤氣(CO)由抽風機抽入大電阻冶煉鉛、鋅的爐內，由于電阻爐內 的電能把礦石中的鉛、鋅、硫、氧原子加溫到850° C——卯0° C) 時還原性很強的氫氣很快和高溫礦石中的硫原子或氫原子生成SH(ZnS+H2=H2S+Zn PbS+ H2=H2S+Pb)，從而冶煉出粗鉛和粗鋅等，出 爐氣體被抽風機機到冷凝器中加入一定量的二氧化碳(C02)與出爐 氣中的SH反應生成硫磺、水、煤氣(C02+H2S=S+H20+C0)加以收集。 爐渣都送入電弧爐內高溫冶煉出粗鉛、粗鋅、生鐵、爐渣，加以收集， 但是以鋅為鋅冶煉爐產出的粗鋅由經除鎘電阻爐，鋅精煉電阻爐，冷 凝器鋅冶煉出精鋅(99.99%——99.995%)。其次還可以用電解水成 氫氣H2和氧氣后，直接用氫氣輸入大電阻爐內去冶煉，但這種方法 具有一定的危險性，不宜使用。五、 本發(fā)明的主設備的功能和工作原理1、水源作為供水用。2、燒水鍋爐是把水加溫到120° C—180。 C, 把水燒成水蒸氣。3、是電阻爐它是用鋼板巻制成的外殼，大小由產 鉛鋅量來定，內是石墨碳磚與耐火磚以120弧長所砌成互相間隔以保 證三相電分開，石墨碳磚用銅套與電爐變壓器的相線相連，爐變壓器 與控制屏與電源相連，由控制屏控電流大小，控制屏又與電源線相連， 得到電能。電碳阻爐上部有密閉式加碳斗，它用于密閉式地加入碳預熱爐所 預熱到800° C—900。 C的冶金焦碳塊加入電碳阻爐中，電碳阻爐在 通過三相電流再把冶金焦碳塊升溫到880° C—1080。 C，當水蒸氣 (H20)輸入電碳熱爐后，水蒸氣與赤熱的焦碳塊中的炭原子反應生 成水煤氣(H2O+C=H2+C0),由抽風機的負壓抽入大電阻爐中，大電 阻爐的構造與電碳熱爐相同只是爐大得多，上以有密閉式加料和原料預熱爐，把原料預熱800。 C一900。 C后由密閉式料斗加大電阻爐體 內，大電阻通電升溫，保溫在800° C—880。 C,原料中的ZnS、 ZnO、 PbS、 Pb0等在850。 C一880。 C的高溫中，水煤氣中的H2和C0就能 和ZnS、 Zn0中的硫原子、氧原子反應生成(ZnS+H2=Zn+H2S 、 Zn0+C0=Zn+C02、 PbS+H2=Pb+H2S、 Pb0+C0=Pb+C02)，所以大電阻爐冶 煉還原出鋅、鉛成液態(tài)金屬，H2S成氣體由抽風機抽入硫磺冷凝器中 冷卻到100° C以下過程中加上C02，氣態(tài)H2S遇到C02在降溫過程中 反應是(H2S+C02=S+H20+C0),所以生產出固體硫磺和水、煤氣，煤氣 由抽風機抽去到用戶。大電阻爐底有粗鉛和粗鋅，由于它們比重不同 而分開，還有出渣口，把爐渣輸送到電弧爐內進行冶煉，冶煉出來的 粗鉛和粗鋅和生鐵、爐渣等，大電阻爐冶煉出的粗鋅再進入除鎘電阻 爐，升溫到80(T C——850° C后去除鎘，后再次進入鋅精煉電阻爐 升溫到950° C——1000° C精煉出精鋅99.99%——99.995%含鋅量， 完成冶煉過程。六、用電阻爐、水煤氣等實際冶煉鉛、鋅操作與工藝流程如下-硫化鉛粉、氧化鉛粉、硫化鋅粉、氧化鋅粉伙同溶劑石灰粉、優(yōu) 質無煙煤粉、外加粘合劑攪拌后送入壓制料球，干燥后送入預熱爐到 800° C——900。 C再經密閉式加料斗，密閉地加入密閉式大電阻爐 中冶煉。水源中的水放入燒水鍋爐中用煤或煤氣等燃料加熱成120° C— 一180° C水蒸氣輸送入電碳阻爐中，電碳阻爐的上部有密閉式加料 斗，它把冶金焦碳塊在碳預熱爐中升溫預熱到800° C——900° C后 密閉地加入電阻爐中，電碳阻爐中的石墨極軟銅電導線經電爐變壓器 變壓后的大電送到電報上，大電流又經過碳電阻的焦碳塊把電能轉變 成高溫熱能，電爐變壓器進線，是電力控制屏控制從電源處送電能， 它能控制電壓高低和電流大小等……由于焦碳塊升溫到880° C——1080° C的赤熱碳塊(有溫度計測試)，高溫的炭原子與水蒸氣中的 水分產生分解反應(H20+C=H2+C0)水煤氣等，被電抽風機負壓抽入 大電阻爐內，大電阻內的料球與以上相同的原理，電能轉變成熱能升 溫在850° C——880° C之間(控溫)料球中的硫化鉛、硫化鋅、氧 化鉛和氧化鋅等分子在這個高溫下，就能和水煤氣中的氫氣和煤氣產 生分解反應(PbS+H2=Pb+H2S 、 ZnS+H2=Zn+H2S、 PbO+CO=Pb+C02、 Zn0+C0=Zn+C02,但是當C02分解出來時，高溫的炭原子馬上反應生 成2C0 (C02+O2C0),生成金屬的鉛和鋅都成液態(tài)流到大電阻爐底， 又因鉛鋅的比重不同，就能很好地分離開，如果是以鉛礦為主的煉鉛 法就到此完成鉛冶煉的主要過程，再把爐渣一同送入電弧爐內，等爐 后一起才升到電弧爐的電極產生電弧在1400° C——1500° C冶煉， 把余下的金屬提取回收成粗鉛、粗鋅、生鐵、爐渣等。大電阻爐的上 部有硫磺冷凝器，它的上部有二氧化碳氣體輸入口，輸送二氧化碳氣 體或雙氫水到冷凝器內，當硫化氫氣體被抽到冷凝器內就與二氧化碳 氣體反應生成煤氣和硫磺、水(H2S+C02=S+H20+C0) (HS+ 2H202=S+2 H20)加以收集，煤氣被抽到煤氣柜中存放后去燒水鍋爐，燒水蒸氣 用。當以鋅含量為主的鋅礦石冶煉過程就多加了液態(tài)鋅的除鎘電阻 爐，它利用電能把液態(tài)鋅升溫到800。 C——850° C,使鋅中的鎘(沸 點760° C)被蒸發(fā)出到1號冷凝器冷卻到500° C以下，把金屬鎘收 集，再把液鋅送到鋅精煉電阻爐內同樣用電能轉變成熱能，把液鋅升 溫到950° C——1000° C，把鋅蒸發(fā)成鋅蒸氣，鋅沸點為908。 C到2 號冷凝器冷卻到800° C以上收集鋅綻成精鋅出售，余下的就是粗鉛 收集成鉛綻。七、能組建成水煤氣與電阻爐冶煉鉛鋅礦的科學原理是-1、現有工業(yè)化生產硫，磺都是采用過熱蒸氣加熱含硫的礦石的生產工藝和技術生產出硫磺的，本技術是現有很成熟的技術，工藝是 非?？茖W的?，F加上現有工業(yè)上氫氣工業(yè)生產是用水蒸氣在高溫下用烴法生產H2+CO，得到氫氣和煤氣。因為氫氣在工業(yè)上的常用最好 的還原劑，氫氣是第一還原物質，硫化氫又是第二還原物質。2、 硫化鉛礦中的硫在溫度800'C時就能被CO把鉛還原成金屬 鉛。并在1100'C還能與碳直接還原成鉛，我們采用向電阻爐內輸入 氫把爐內溫度升溫到800'C—880'C加上內爐產生高濃度的一氧化碳就能徹底地把余下的硫化鉛礦中的硫分離并還原出鉛。3、 因為焦碳和優(yōu)質無煙煤中含的碳都是電阻較大的導體，大電 流通過電阻就能很好地把電能轉化成熱能，是非?？茖W的原理。石墨 電極是良導體，它導電又能耐高溫，碳已能耐高溫，因為它與硫化鉛、 鋅礦粉很好的接合，碳把電能轉化成熱能就很好直接傳導給硫化鉛鋅 礦粉，將它很好地分解，碳把高溫熱能，水煤氣(近900'C)高溫的 H2+CO都是最好的還原劑，所以它將硫化鉛鋅分解還原成鉛和鋅 (ZnS+H2=Zn+H2S Pbs+H2=Pb+H2S)，因在硫磺冷凝凝器中冷動加入 C02等，H2S+C02-H20+CO+S硫蒸氣冷卻成硫磺。碳是產生熱能和 導熱的載體，反過來碳在高溫下又和水蒸氣硫化鉛鋅礦的硫還原劑和 氧化鉛鋅的還原劑。4、 電阻爐內與外界全密閉況態(tài)下工作，所以無其它氣體流入爐 體內，所以礦中的硫能很好地分解成硫化氫蒸氣遇到C02冷卻成硫 磺加以收集。5、 由于電阻爐內冶煉后余下的料渣是干渣，并且里面含小量的有毒鉛，如果排放渣就會對環(huán)境造成污染！又因余下的料渣里有百分 之幾的鋅和鐵和銀、銅等有用金屬，如果不同電弧爐冶煉就會造成資 源的浪費，把料渣送入電弧內進行更高溫度(1300""150(TC)礦石中 所含的金屬都能較徹底地冶煉出來收集利用(銅和銀都伙同鉛由出鉛 口流出收集)，又因入電阻爐出爐時的料渣都在上千度高溫下送入電 弧爐內，由于電弧爐內的高溫很順利完成冶煉工作，當然是又節(jié)能，又節(jié)約資源，又實現鉛冶煉工程最環(huán)保的效果。6、本發(fā)明的鉛、鋅冶煉爐的是電弧爐上部有一個小型碳電熱爐， 出爐鋅蒸氣和出爐氣被抽風機抽出來通過碳電熱爐中的赤熱高溫碳 層(1000~1100°C)所出爐氣中的極小量C02被完全還原成CO，再 經直接控溫冷凝得鋅是很科學的。氫氣在高溫時是還原性較強的物質之一。硫化鉛、鋅中的鉛和鋅 還原成金屬鉛鋅。八、采用了以上技術方案與背景技術相比達到以下有益效果1、 硫化鉛鋅礦直接冶煉成鉛鋅爐與背景技術中的鼓爐冶煉鉛相 比，本發(fā)明能一次性把硫化鉛鋅礦冶煉出鉛鋅，減了燒結礦等工序， 提高了冶煉速度，除低了建爐投資。2、 本發(fā)明鉛冶煉爐用高溫度水蒸氣(120'C—180'C)與高溫碳 原子反應生成水煤氣冶煉硫化鉛鋅礦把硫除去鉛鋅直接分解出來。而 鼓風爐是不可能的，本爐高溫鐵還能還原出來，而鼓風爐將鐵還原出 來就積缸使用爐體報廢，所以本發(fā)明實現節(jié)約資源、能源，并減去了 廢物廢氣的排放造成環(huán)境的污染。3、 本發(fā)明鉛鋅冶煉爐因爐體冶煉所用的是電能，能全密閉狀態(tài)下進行，完成冶煉全過程背景就是無以能比的。4、 本發(fā)明的鉛鋅冶煉爐結構簡單，運行時間長，維修工程量少 是背景技術比不上的。5、 本發(fā)明的鉛鋅冶煉爐的工藝流程少，易操作，操作程序簡單， 所用的工作人員少，產量大，效益高是背景技術的比不上的。本發(fā)明 的新型鉛鋅冶煉爐的電弧上部鋅蒸氣和出爐氣體去經過小電熱爐內 的赤熱高溫碳層(1000~1100°C)所以出氣氣中鋅蒸氣伙同CO在直接控冷凝下得到鋅金屬是很科學的。6、 本發(fā)明新型鉛鋅冶煉爐與前蘇聯的氧氣閃速熔煉一電熱還原 法(KSS)工藝流程少，爐體單位產鉛量高。與(Q L*S)氧氣底吹 法相比，本新發(fā)明的鉛冶煉爐的可操作性簡單技術更可靠，單位產噸 鉛量的投資最少！九、應用原有設備和材料建成礦化、氧化、鉛鋅礦直接冶煉成粗 鉛、精鋅是實現本發(fā)明的最好方式。本發(fā)明所用的一切機械設備都是現有技術非常成熟的現有技術 設備，把它存結合起來，組裝在一起就能很好地建成本專利技術的全 過程和全冶煉工藝流程完成鉛、鋅的冶煉工程。原料被攪拌機的攪拌后，用成型機的壓制成料球后進入電能預熱 爐預熱到800。 C——900° C是非常好作的工藝，再經密閉式料斗后 裝入料斗中蓋好后，再打開下閥門把料加入大電阻爐內，密閉效果是 很好的，由電能電爐變壓器的二次低壓出線是大電流的電能由石墨碳 電極把電流輸到和大電阻的冶金焦碳塊上，電能中的大電流通過大電 阻就轉變成高溫熱能，把料球中的氧化、硫化鉛鋅礦石同時升溫到 850° C —880° C左右，水用水管輸送到燒水鍋爐，用燃料把水升溫到120° C—180。 C是很容易的工藝過程，水成水蒸氣抽風機的負壓 抽入電碳阻爐中是現有設備就能簡單作到的事，電碳阻爐與大電阻爐 很雷同，都能把電能轉變成熱能，把冶金焦碳塊升溫到880° C—— 1080° C是非常之方便之事，當水蒸氣和高溫炭原子能很好的分解水 成水煤氣。(H2O+C=H2+C0)是非常成熟的工藝流程。水煤氣以負壓 抽入大電阻爐內，水煤氣能高溫料球中的金屬還原成鉛、鋅等是很科 學的。(PbS+H2=Pb+H2S 、 ZnS+H2=Zn+H2S 、 PbO+CO=Pb+C02 、 Zn0+C0=Zn+C02, C02+C=2C0等……，在高溫下鉛和鋅被換成金屬鉛、 鋅都成液態(tài)，流入爐底，由于鉛、鋅比重不同能很好地分開，爐渣再 送入電弧爐用更高溫度進行冶煉，在經除鎘電阻爐升溫得到800'C— 850。C除掉鎘后，再把液態(tài)鋅送入精鋅電阻爐升溫到950° C —IOOO ° C精煉成后冷卻到800'C以下便為含鋅分99. 99%—99. 995%的鋅鑄 綻出廠，余下的是粗鉛。如果是以鉛礦為主的鉛冶煉就沒有以上工序。 大電阻的上部有硫磺和煤氣收集裝置,在爐氣被抽風機機硫磺冷凝器 中加入C02或雙氧水(H202 )冷卻生成硫磺和水 (H2S+C02=S+H20+CO) (H2S+H202=S+2H2O)硫磺和水落入下面收 集應用，煤氣被抽風機抽入煤氣柜應用來燒鍋爐使用。硫化鉛鋅礦直接冶煉成鉛鋅爐的冶煉爐分大、中、小型，大型年 產6萬噸，中型年產量在3萬噸，小型年產量在1.5—2萬噸鉛以上。以上是本發(fā)明的新型鉛鋅冶煉爐的最優(yōu)選實例，是用電能把高溫 水蒸氣和碳作用生成水煤氣，在密閉狀態(tài)下直接把硫化鉛鋅礦和氧化 鉛鋅礦冶煉出鉛與同時能冶煉出鋅、鐵等……金屬的工藝冶煉爐，本 發(fā)明還可以用碳化硅發(fā)熱元件建造電熱爐，和用直流電能電解水成氫 氣用來和以上內似的冶煉出鉛、鋅、鐵和用此爐來冶煉出銅、鐵、銻 等……金屬。不管爐的溶積大小與各種形態(tài)的變型爐都屬于本發(fā)明的范圍內。


附圖為成氫直接冶煉硫化鉛鋅冶煉的方法圖碳預熱爐除鎘電阻爐密閉式碳斗1號冷凝器電碳陰爐出鎘口水源鋅精煉電阻爐燒水鍋爐2號冷凝器制團系統(tǒng)出鋅口密閉式料斗二氧化碳輸入口大電阻爐硫磺出口出粗鉛口水出口電弧爐抽風機出鐵口煤氣輸出管口出渣口
權利要求
1. 一種用硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精鋅法其特征是用電能、水蒸氣、碳原素把硫化鉛、鋅、礦為主的礦石一次性治煉出精鉛或精鋅、硫磺、粗鉛、生鐵、爐渣、煤氣、水的冶煉鉛、鋅法其特征在于包步聚為把粉狀硫化鉛、鋅礦與熔劑、粘合劑、煤粉經攪拌后壓制成φ20-30料球，經干燥后伙同焦碳塊一起預熱到800℃-880℃后密閉式加入大電阻爐內，電阻爐通電升溫到850-880℃后，由電碳阻爐煤中輸送出的水煤氣(H2+CO)與高溫的PbS和ZnS產生還原分解后產生成液態(tài)鉛、鋅和氣態(tài)硫化氫、煤氣與爐渣等(PbS+H2+CO＝Pb+H2S+CO、ZnS+H2+CO＝Zn+H2S+CO)，液態(tài)粗鉛被收集鑄錠；
2、 權利要求1所述的一種用硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精 鋅法其特征是:如果當是以鋅礦為主的硫化鋅礦還要把冶煉出的液態(tài) 粗鋅送入除鎘電阻爐內升溫到800'C—850'C除鎘，再送到鋅精煉電 阻爐內精練把鋅升溫到950。C一1000'C把鋅蒸發(fā)成氣態(tài)鋅后，送入2 號冷凝器冷卻到800°C以下，鋅的含量達99.9%~99.995%的液態(tài)精 鋅鑄錠收集；
3、 權利要求1所述的一種用硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精 鋅法其特征是用燒水蒸氣鍋爐裝入水后，用煤或者其它燃氣等燃燒 把水升溫到120。C一180'C水蒸發(fā)成水蒸氣，在正壓力和負壓作用下 送入電碳阻爐內與赤熱高溫碳層中的炭原子(88CTC—1080°C)后，分解成水煤氣(H20+C=H2+CO)送入大電阻爐內與高溫硫化鉛、鋅 礦還原冶煉出粗鉛、精鋅；
4、 權利要求2所述一種硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精鋅法 其特征是冶金焦碳塊由用人工或機器碎成4)50"80后用入碳預熱 爐內鼓入空氣，空氣中的氧氣與碳燃燒反應(c+o2-co2)釋放出大 量熱能把冶金焦碳塊升溫到800'C—900'C在經過密閉式碳斗后，加 入電阻爐內，起動電爐變壓器的電源后，產生的大電流通過冶金焦碳 塊，因為電阻大，電能就被轉變成熱能使冶金焦碳塊保持在880'C— 1080'C之間與水蒸氣反應生成水煤氣(H2+CO)再送入大電阻爐內；
5、 權利要求1所述一種硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精鋅法 其特征是大電阻爐的出爐氣體中的硫化氫氣體、煤氣被抽風機抽入 硫磺冷凝器內后，由二氧化碳供氣源輸入一定量的C02或雙氧水， 當H2S在遇冷時和C02反應生成硫磺和水(H2S+C02=S+H20+CO) 或(H2S+2H202=S+2H20)冷卻到IO(TC以下水成液態(tài)水，硫磺成固 體都被收集利用，煤氣被抽去至用戶；
6、 權利要求1所述一種硫化鉛、鋅礦直接冶煉成粗鉛、精鋅法 其特征是大電阻爐冶煉出的干爐渣送入電孤爐內再冶煉升溫到 1400'C—1500。C爐渣中的各種金屬都較完全地冶煉出來，如生鐵、粗 鉛、液態(tài)爐渣等，鋅蒸氣為抽風抽入鋅冷凝器冷卻到70(TC以收集利 用。
全文摘要
本發(fā)明主要是用電阻爐、碳與高溫水蒸氣等，直接把精選后的硫化鉛鋅礦粉中的硫分離成硫磺，鋅冶煉還原成粗鉛、精鋅(Zn含量是99.99％-99.995％)的方法。主要設備燒水鍋爐、碳電阻爐、大電阻爐，下部是電弧爐，為四爐有機組合體，其它設備為水蒸氣發(fā)生器、料斗、碳斗、硫磺冷凝器、硫磺出口、結鋅池、鋅出口、結鉛池、抽風機、出鉛口、出渣口、出鐵口等組成的一次性冶煉出粗鉛、精鋅冶煉方法，本方法在環(huán)保效益上實現理論上零排放標準。是鉛、鋅冶煉方法中資源節(jié)約型、環(huán)保友好型的冶煉方法。
文檔編號C22B13/00GK101240379SQ20071004842
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權日2007年2月8日
發(fā)明者賴成章 申請人:賴成章