專利名稱：鉛渣還原爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉛渣還原爐，尤其是涉及一種鉛氧化渣還原爐。
背景技術：
傳統(tǒng)的粗鉛冶煉工藝主要有QSL法、SKS法、Kivcet法、頂吹浸沒熔池熔煉技術 (主要為Ausmelt法和ISA法)和卡爾多法。QSL法、頂吹浸沒熔池熔煉技術和卡爾多法均 為一步煉鉛法，硫化鉛精礦加入爐內進行氧化熔煉，生成部分粗鉛和鉛氧化渣，鉛氧化渣在 爐內繼續(xù)進行還原熔煉，產出粗鉛和終渣。QSL法和卡爾多法均已實現(xiàn)了工業(yè)應用，但其在 還原階段的煙塵率高達30% -35%，造成了大量的鉛在系統(tǒng)中循環(huán)，經濟指標差。Ausmelt 一爐兩段的操作方式已經被證明不是很成功，主要問題也是還原段煙塵率高。Kivcet法屬 于懸浮熔煉過程，閃速煉鉛法，除煙塵率高外，還要求極其嚴格的物料預處理，單位產能投 資相對最高。針對上述問題，傳統(tǒng)解決方法為利用前段工藝的熔煉過程，產出部分粗鉛和鉛氧 化渣，鉛氧化渣鑄成塊后進鼓風爐處理。鼓風爐的離爐煙氣溫度很低，因此煙塵率低于上述 工藝的還原段。但是，鼓風爐煉鉛無法利用鉛氧化渣的熱焓，鉛氧化渣鑄塊需使用鑄渣機， 增大了設備投資和動力消耗，增加了占地面積，且還原過程需使用價格昂貴的塊狀冶金焦 炭作為還原劑，因此使用鼓風爐煉鉛能耗大，成本高。中國專利申請CN101086038A “熔池熔煉直接煉鉛的方法及裝置”描述了一種液態(tài) 鉛氧化渣直接還原方法及裝置。該法采用底吹熔池還原爐，從還原爐底部或底側部用噴槍 向爐內熔體中噴入氧氣-天然氣或氧氣-煤氣，同時在還原爐上部加料口加入炭粒，最終 產出粗鉛、煙氣和終渣。該方法基本等同于QSL法的還原段，只是還原劑不同，雖然解決了 鉛氧化渣的熱焓利用問題，但是爐內還原反應所需大量熱能等均要靠燃燒天然氣或煤氣獲 得。因此所需天然氣或煤氣量大，天然氣和煤氣價格相對昂貴，因此成本高。此外，產生的 煙氣量大，煙塵率高，鉛的直收率低，回收效果差，高溫煙氣帶走的熱量多，能耗相應增加， 回收這部分余熱的基建投資相對較高，造成了浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種所需粉煤量少、煙氣量小、煙塵率低、鉛的 回收率高、能耗低、成本低、綜合經濟技術指標優(yōu)的鉛渣還原爐。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種鉛渣還原爐，包括爐體，所述爐體限定了爐 膛且具有加料口、出鉛口、放渣口、放空口、設在爐體頂部的電極插孔、出煙口、和設在爐體 底部的粉煤噴槍插孔；支承爐體的支座；粉煤噴槍，所述粉煤噴槍插入到粉煤噴槍插孔內 以向爐膛內噴入粉煤；和電極，電極通過電極插孔插入到爐膛內以加熱爐膛內的物料。根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐，使用粉煤作為還原劑，降低了成本，而且通過電 熱貧化，降低了棄渣中的鉛含量，同時通過電熱提升熔體溫度，噴入的粉煤主要用作還原劑，不作提升爐溫用，因此減少了粉煤的用量，從而煙氣和煙塵量減少，煙塵率降低，提高了 鉛的直收率和總回收率，棄渣中的鉛含量低。由于煙氣量少，帶走的熱量少，余熱回收設施 投資相應減少，粉煤用量降低，降低了成本。根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐還具有如下附加技術特征所述加料口包括用于向爐膛內加入熔融鉛渣的第一加料口和用于向爐膛內加入 固體物料的第二加料口。所述固體物料例如包括熔劑、焦炭顆?；驂K煤。此外，固定物料也可以包括二次鉛 物料，用于還原出二次鉛物料中的鉛。通過將加料口分為用于加入熔融鉛渣的第一加料口和用于加入固體物料的第二 加料口，熔融鉛渣與固體物料的加入彼此不相互影響，更加方便操作。所述爐體為臥式圓筒形容器。所述爐體沿其縱軸向傾斜地支撐在所述支座上，且所述出鉛口所在的爐體一端低 于爐體的另一端。所述爐體內的耐火材料層沿著爐體縱向設有一定的坡度，且所述出鉛口一端的耐 火材料層的厚度小于另一端耐火材料層的厚度。通過傾斜地支撐爐體且出鉛口位于低的一端，或者使耐火材料層沿爐體縱向設置 成一定坡度，因此更容易排出粗鉛，且粗鉛中的棄渣含量降低。所述出鉛口和放渣口分別位于爐體的相對兩端。由此，可以避免粗鉛的排放和棄 渣的排放相互影響。可選地，所述出鉛口和放渣口可以位于爐體的同一端。所述爐體可轉動地支撐在所述支座上，且所述鉛渣還原爐進一步包括用于驅動爐 體繞其縱向軸線轉動的驅動裝置。通過轉動爐體，可以便于更換粉煤噴槍等操作。所述爐體進一步包括用于向爐膛上部鼓入空氣的二次風口。通過二次風口向爐膛上部鼓入空氣，空氣中的氧氣能夠與爐膛上部煙氣中的一氧 化碳反應生產二氧化碳，避免對后面設備造成爆炸的危害。所述爐體進一步包括用于插入補熱裝置的補熱燒嘴口和用于插入主燃燒器的主 燃燒器口。通過插入補熱燒嘴口的補熱裝置可以對爐膛內輔助地加熱，從而能夠快速地將加 入到爐膛內的熔融鉛渣提高溫度，便于還原反應。插入主燃燒器口的主燃燒器在開爐時使用。所述粉煤噴槍為套管結構且進一步用于向爐膛內噴入空氣和/或氮氣。通過套管 結構的粉煤噴槍，同時向爐膛內噴入粉煤，空氣和/或氮氣，氧氣可以與粉煤反應生成一氧 化碳，作為還原劑，而氮氣用于冷卻粉煤噴槍并且用于對爐膛內的熔體進行攪動，從而促進 還原反應。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本發(fā)明一個實施例的鉛渣還原爐的示意圖；圖2是圖1所示鉛渣還原爐的右視圖；圖3是圖1所示鉛渣還原爐左視圖；圖4是圖1所示鉛渣還原爐的驅動裝置和一個支座的俯視圖；圖5是根據本發(fā)明一個實施例的鉛渣還原爐的示意圖；圖6是根據本發(fā)明一個實施例的鉛渣還原爐操作的流程示意圖；圖7是根據本發(fā)明另一個實施例的鉛渣還原爐操作的流程示意圖。
具體實施例方式下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為 對本發(fā)明的限制。下面參考圖1-4描述根據本發(fā)明一個實施例的鉛渣還原爐。如圖1所示，根據本發(fā)明一個實施例的鉛渣還原爐包括爐體1、支座4、粉煤噴槍6 和電極7。本發(fā)明的鉛渣還原爐可以用于處理鉛渣，例如鉛含量為25% -45%的高鉛氧化 渣。需要說明的是，由于根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐設置了電極7，因此也可以處理含 鉛二次物料，以及氧化鉛礦。換而言之，根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐可以用于煉鉛而不 局限于處理鉛渣。如圖1-4所示，在此示例中，爐體1為臥式圓筒形容器，但本發(fā)明并不限于此。爐 體1的內部限定了爐膛，其中爐膛的下部構成熔池。爐體1形成有加料口、出鉛口 12、放渣口 13、放空口 18、位于爐體1頂部的電極插 孔17、出煙口 14、和粉煤噴槍插孔16，其中粉煤噴槍插孔16形成在爐體的底部。加料口用于向爐膛內添加物料，所述物料例如包括熔融鉛渣，熔劑(例如石英石， 石灰石等)，固體還原劑(如焦炭顆粒或塊煤)，或其他物料。在本發(fā)明進一步的示例中，加料口 11包括第一加料口 111和第二加料口 112，第一 加料口 111設在爐體1的一端(圖1和5中的左端)上部，用于向爐膛內加入熔融鉛渣，第 二加料口 112設在爐體的大體中部，例如第一加料口 111與電極插孔17之間，用于向爐膛 內加入固體物料，如熔劑、焦炭顆?；驂K煤，由此熔融鉛渣和固體物料的加入不相互影響。在本發(fā)明的一個示例中，爐體1還形成有補熱燒嘴口 20和主燃燒器口 19。補熱 燒嘴口 20用于插入補熱裝置(未示出)，例如補熱燒嘴，從而輔助地加熱爐膛內的物料，以 迅速地提高加入到爐膛內的熔融鉛渣的溫度，例如從大約950 1000攝氏度提高到大約 1200 1250攝氏度。如圖1所示，補熱燒嘴口 20位于與第一加料口 111相鄰的爐體1 一 端的端面上。由于熔融鉛渣從第一加料口 111加入到爐膛內，并且這里距離插入到爐膛內 的電極7相對較遠，因此補熱燒嘴口 20設置的與第一加料口 111相對較近。主燃燒器口 19用于插入主燃燒器(未示出)，主燃燒器用于在開爐時快速地提高 爐膛內部的溫度。如圖1-3所示，出鉛口 12用于放出爐膛內還原出來的粗鉛。放渣口 13用于放出 棄渣。出鉛口 12例如為虹吸出鉛口，可以與放渣口 13形成在爐膛1的相對兩端，如圖1所 示，即出鉛口 12位于與加料口相鄰的爐體1 一端，而放渣口 13形成在相對的另一端?？蛇x地，根據本發(fā)明的另一實施例，如圖5所示，出鉛口 12與放渣口 13形成在爐體1的同一端。 當然，無論出鉛口 12與放渣口 13是形成在爐體1的同一端或相對端，放渣口 13應高于放 鉛口 12。如圖3所示，如果爐體1固定地支撐在支座4上，放空口 18形成在爐體1的底部。 如果爐體1可旋轉地支撐在支座4上(下面將會描述)，則放空口 18位于在爐體1旋轉到 能夠取出粉煤噴槍6的角度時的爐體底部，由此在維修還原爐時，可以排空爐膛內的鉛和
棄渣。 如圖1和5所示，出煙口 14形成在爐體1的頂部，例如與第一加料口 111相鄰，用 于排出爐膛內產生的煙氣。出煙口 14可以與余熱鍋爐(未示出)相連，用于回收煙氣中的 余熱，煙氣中的鉛塵可以利用收塵系統(tǒng)回收。如圖1和2所示，可選地，爐體1還形成有二次風口 15，通過二次風口 15可以向爐 膛上部(即熔池的上面)鼓入空氣，空氣中的氧氣與爐膛上部的一氧化碳反應生成二氧化 碳，減少對后面設備(如電除塵器)的損害。爐體1支撐在支座4上。在本發(fā)明的一個可選示例中，爐體1由沿爐體1的軸向 方向間隔開的兩個支座4傾斜地支撐，且形成有出鉛口 12的一端低于爐體1的另一端。例 如，爐體1的軸線與水平方向的夾角可以在0. 5-5度的范圍內?？蛇x地，爐體1內的耐火材 料層沿著爐體的縱向設有一定的坡度，且所述出鉛口所在的一端的耐火材料層的厚度小于 另一端耐火材料層的厚度。由此，沉在下面的粗鉛聚集在爐體1的所述一端，從而粗鉛更加容易的從出鉛口 12排出，減少了粗鉛中夾雜的棄渣量，提高粗鉛品位。如圖1-4所示，為了使爐體1繞其軸線旋轉從而便于更換粉煤噴槍6以及維修等 操作，在本發(fā)明的一個示例中，爐體1可旋轉地支撐在支座4上，驅動裝置5驅動爐體1繞 其縱向軸線轉動。相應地，在爐體的外周表面上沿周向設有齒條3和托圈2。在爐體1的兩端分別設置有一個托圈2，托圈2可旋轉地支撐在支座4上，齒條3 與驅動裝置5相連以便由驅動裝置5驅動從而旋轉爐體1。如圖1-4所示，每個支座4均包括基板41、支撐座42、中心支撐輥45和兩個側部 支撐輥43，44。兩個支撐42座分別朝向爐體1傾斜地安裝在基板41的兩側。中心支撐輥 45安裝在支撐座42。兩個側部支撐輥43，44分別安裝在支撐座42上并且分別位于中心支 撐輥45的上方兩側，兩個側部支撐輥43，44分別與中心支撐輥45和托圈2接觸。驅動裝置5可以為任何合適的形式，例如，如圖4所示，驅動裝置5包括電機51、減 速器52和齒輪53，齒輪與齒條3嚙合，從而通過驅動齒條3驅動爐體1轉動。如圖1和5所示，三個電極插孔17設在爐體1的頂部且沿爐體1的縱向位于大體 中間部位，在圖1和圖5中，三個電極插孔17更靠近形成了放渣口 13的一端。電極7通過 電極插孔17插入爐體1內，電極7通電加熱用于維持爐膛內的溫度以及提供反應所需的熱 量，例如熔劑熔化和還原反應所需的熱量。粉煤噴槍插孔16設在爐體1的底部，粉煤噴槍6插入粉煤噴槍插孔16內，以向爐 膛內噴入粉煤，例如可以利用壓縮空氣將粉煤噴入到爐膛內?？蛇x地，粉煤噴槍6為套管結 構，從而粉煤噴槍6還可以向爐膛內噴入空氣和/或氮氣?？諝庵械难鯕饪梢耘c粉煤反應 生成一氧化碳，一氧化碳參與還原反應，還原出鉛渣中的鉛。(當然，少部分的粉煤也可能與氧氣反應生成二氧化碳。)氮氣用于冷卻粉煤噴槍6，同時攪動爐膛內的熔融鉛渣，以促進 還原反應。由于保持爐膛內的溫度及提供還原反應所需的熱量主要靠電極7加熱實現(xiàn)，粉煤 主要用作還原劑，因此能夠減少粉煤的用量，粉煤大部分用作還原劑，從而煙氣和煙塵量減 少，煙塵率降低，提高了鉛的直收率和總回收率。同時，由于煙氣量少，帶走的熱量少，耗電 量和粉煤用量降低，降低了成本。使用粉煤用作還原劑，與天然氣和煤氣相比，成本進一步 降低。而且，由于粉煤的主要用作還原劑，絕大部分粉煤參與還原反應，因此，還原反應 充分，有利于降低了棄渣中的鉛含量。此外，如果另外加入塊煤或焦炭顆粒，結合電極7加熱，能夠對鉛渣進行電熱貧 化，從而進一步降低棄渣中的鉛含量。根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐可以與鉛熔煉爐如氧氣底吹煉鉛爐相接，產出一 次粗鉛的鉛渣可以直接例如通過溜槽加入到爐體1的爐膛內，從而無需像鼓風爐還原一樣 需要鉛渣的冷卻和鑄塊。然而，需要說明的是，由于設置了電極7，并且維持爐膛內的溫度和 提供還原反應所需的熱量主要是靠電極7加熱實現(xiàn)，因此根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐 可以用于處理氧化鉛礦及其他氧化鉛物料，而不限于處理鉛渣。下面參考圖6描述根據本發(fā)明一個實施例的利用上述鉛渣還原爐進行鉛渣還原 的操作流程。如圖6所示，分別通過第一加料口 111和第二加料口 112向鉛渣還原爐的爐膛內 加入物料，如熔融鉛渣和熔劑(例如石英石，石灰石等)。電極7通電供熱，以便維持爐膛內的溫度以及提供還原反應所需的熱量，例如熔 劑熔化和還原反應所需的熱量。此外，利用補熱裝置輔助地加熱爐膛內部，以快速地提高熔 融鉛渣的溫度。同時，通過粉煤噴槍6從爐體1的底部向爐膛內噴入粉煤。噴入的絕大部 分的粉煤用作還原劑，其中粉煤可以與氧氣反應生成一氧化碳，一氧化碳再將鉛渣中的鉛 還原出來，被還原出的鉛沉在爐體的底部，還原出鉛的棄渣浮在粗鉛的上方。接著，通過出鉛口 12、放渣口 13、出煙口 14分別排出粗鉛、棄渣和煙氣。當經過一段時間使用后需要更換粉煤噴槍6或維修時，可以停爐，并且通過驅動 裝置5在90度的范圍內旋轉爐體1，從放渣口 18排空爐膛內部所有熔體，從而便于更換粉 煤噴槍和維修操作。如果僅更換粉煤噴槍6，只需將爐體1旋轉90度，不必排空爐膛內熔 體。由于排出的煙氣溫度高，因此接下來利用余熱鍋爐回收煙氣的余熱，從而提高了 熱能利用率，有利于發(fā)揮循環(huán)經濟效益。此外，由于一部分鉛以鉛蒸汽的形式進入煙氣，因 此，最后利用收塵系統(tǒng)回收其中的鉛塵，進一步提高鉛的總回收率。由于維持爐膛內的溫度以及提供還原反應所需的熱量主要靠電極7加熱實現(xiàn)，粉 煤主要用作還原劑，而不用于為燃料供爐膛內部所需的熱能，因此粉煤的用量減少，而且煙 氣量和煙塵量減少，煙塵率降低，提高了 鉛的直收率和總回收率。同時，由于煙氣量少，帶走 的熱量少，耗電量和粉煤用量降低，降低了成本。并且與使用天然氣或煤氣相比，使用粉煤 進一步降低了成本。下面參考圖7描述根據本發(fā)明另一實施例的鉛渣還原爐的操作流程。
如圖7所示，除了向鉛渣還原爐內加入熔融鉛渣和熔劑，還同時加入固體還原劑， 例如焦炭顆粒或塊煤。通過向爐膛內加入固體還原劑，結合電極加熱，能夠進行電熱貧化， 進一步提高鉛的回收率。
此外，與粉煤一起向鉛渣還原爐內噴入空氣和氮氣，空氣中的氧氣與粉煤反應生 成一氧化碳，生成的一氧化碳參與還原反應，從而促進還原反應，氮氣用于冷卻粉煤噴槍6， 同時對鉛渣具有攪動作用，由此進一步提高還原反應的充分度，提高鉛的回收率。而且，通過二次風口 15向爐膛上部煙氣出口處鼓入空氣，從而使得爐膛上部的煙 氣中的一氧化碳與氧氣反應生成二氧化碳，消除煙氣中的一氧化碳對余熱鍋爐及其后設置 的收塵設施造成的爆炸危險。圖7所示鉛渣還原流程的其他步驟可以與圖6所示流程的步驟相同，這里不再詳 細描述。當然，根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原操作并不限于處理鉛渣，也可以處理氧化鉛 礦及其他氧化鉛物料。綜上，根據本發(fā)明實施例的鉛渣還原爐，由于保持爐內溫度以及提供還原反應所 需的熱量主要靠電極加熱實現(xiàn)，粉煤主要用作還原劑，能夠減少粉煤的用量，而且煙氣量和 煙塵量減少，煙塵率降低，提高了鉛的直收率和總回收率，棄渣中的鉛含量低，例如棄渣中 的鉛含量能夠低于2. 5%。同時，由于煙氣量少，帶走的熱量少，耗電量和粉煤用量降低，降 低了成本。而且與使用天然氣或煤氣相比，使用粉煤的成本進一步降低。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
一種鉛渣還原爐，其特征在于，包括爐體，所述爐體限定了爐膛且具有加料口、出鉛口、放渣口、放空口、設在爐體頂部的電極插孔、出煙口、和設在爐體底部的粉煤噴槍插孔；支承爐體的支座；粉煤噴槍，所述粉煤噴槍插入到粉煤噴槍插孔內以向爐膛內噴入粉煤；和電極，所述電極通過電極插孔插入到爐膛內以加熱爐膛內的物料。
2.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述加料口包括用于向爐膛內加 入熔融鉛渣的第一加料口和用于向爐膛內加入固體物料的第二加料口。
3.根據權利要求2所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述固體物料包括熔劑、焦炭顆粒 或塊煤。
4.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體為臥式圓筒形容器。
5.根據權利要求4所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體沿其縱軸向傾斜地支撐 在所述支座上，且所述出鉛口所在的爐體一端低于爐體的另一端。
6.根據權利要求4所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體內的耐火材料層沿著爐 體縱向設有一定的坡度，且所述出鉛口所在的一端的耐火材料層的厚度小于另一端的耐火 材料層的厚度。
7.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述出鉛口和放渣口分別位于爐 體的相對兩端。
8.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述出鉛口和放渣口位于爐體的同一端。
9.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體可轉動地支撐在所述支 座上，且所述鉛渣還原爐進一步包括用于驅動爐體繞其縱向軸線轉動的驅動裝置。
10.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體進一步包括用于向爐膛 上部鼓入空氣的二次風口。
11.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述爐體還包括用于插入補熱裝 置的補熱燒嘴口和用于插入主燃燒器的主燃燒器口。
12.根據權利要求1所述的鉛渣還原爐，其特征在于，所述粉煤噴槍為套管結構且進一 步用于向爐膛內噴入空氣和/或氮氣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鉛渣還原爐，包括爐體，所述爐體限定了爐膛且具有加料口、出鉛口、放渣口、放空口、設在爐體頂部的電極插孔、出煙口、和設在爐體底部的粉煤噴槍插孔；支承爐體的支座；粉煤噴槍，所述粉煤噴槍插入到粉煤噴槍插孔內用于向爐膛內噴入粉煤；和電極，所述電極通過電極插孔插入到爐膛內以加熱爐膛內的物料。根據本發(fā)明的還原爐，需粉煤量少、煙氣量小、煙塵率低、鉛的回收率高、成本低。
文檔編號F27B3/10GK101839625SQ20091017840
公開日2010年9月22日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權日2009年9月24日
發(fā)明者何志軍, 何秋安, 劉家楣, 孫富有, 尉克儉, 崔大韡, 張振民, 李東波, 李棟, 桂江, 王建銘, 王忠實, 索云峰, 蔣繼穆, 鄧兆磊, 陸志方 申請人:中國恩菲工程技術有限公司