【正文】 氧化硫制酸難度大。目前來(lái)說(shuō)，火法煉鉛技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,流程長(zhǎng),返料多,不能充分利用精礦的表面能和燃燒熱。但卡爾多法有兩個(gè)不足：一是在熔煉過(guò)程中要抽出一部分煙氣壓縮使二氧化硫氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)二氧化硫,在還原過(guò)程中又將液態(tài)二氧化硫送去制酸，以保證工藝順利進(jìn)行；二是間斷性作業(yè)。另外,卡爾多爐具有廣泛的原料適應(yīng)性,對(duì)處理含硫低的物料尤其合適?？柖酄t煉鉛法的加料、氧化、還原和排鉛渣均在一個(gè)相對(duì)較小的空間中完成。另外,爐渣含鉛高,一定要配合煙化爐才能得到棄渣。我國(guó)于1985年引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù),但存在一些缺陷,未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),目前處于停產(chǎn)狀態(tài)。因采用富氧熔煉,煙氣中的二氧化硫濃度高達(dá)15%左右,有利于制酸。QSL法在德國(guó)斯托爾勃格和韓國(guó)溫山冶煉廠已取得成功。直接煉鉛法多數(shù)都是采用富氧強(qiáng)化熔煉,入爐的物料粒度、水分要求高，這就增加了備料的復(fù)雜程度。我國(guó)鉛冶煉工藝,除白銀有色金屬公司西北鉛鋅冶煉廠引進(jìn)了德國(guó)魯奇公司QSL煉鉛技術(shù)(已停產(chǎn)多年)外,其余全部是燒結(jié)—鼓風(fēng)爐—電解精煉工藝。迄今為止,傳統(tǒng)的燒結(jié)焙燒—鼓風(fēng)爐還原熔煉仍是占主導(dǎo)地位的煉鉛方法。近10年來(lái),鉛的生產(chǎn)技術(shù)并沒(méi)有像上世紀(jì)70年代末80年代初那樣得到實(shí)質(zhì)性的突破和飛躍發(fā)展,但是當(dāng)時(shí)發(fā)展起來(lái)的幾種硫化鉛精礦直接熔煉法,如基夫賽特法、卡爾多法、QSL法等已在一些冶煉廠得到了應(yīng)用。在發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)的新形勢(shì)下，如何充分利用含鉛難處理含鉛多金屬?gòu)U料的資源，替代鼓風(fēng)爐工藝，實(shí)現(xiàn)高效、綠色回收的創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)一種符合國(guó)情的低碳環(huán)保的含鉛難處理多金屬?gòu)U物料回收新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煉鉛產(chǎn)業(yè)的綠色化技術(shù)升級(jí)，成了業(yè)界關(guān)注的課題。目前，處理含鉛多金屬?gòu)U物料一般有火法、濕法兩大類，但對(duì)難以選礦而成份復(fù)雜，不適宜于火法處理的含鉛多金屬?gòu)U物料，采用濕法處理，不僅可以有效地防止大氣污染，而且能綜合回收鉛、銀等有價(jià)成份，同時(shí)得到元素硫，具有一定優(yōu)越性。然而浸沒(méi)頂吹鼓風(fēng)爐還原法也取得了良好效果。如想實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)過(guò)程，也需要在同一爐內(nèi)分階段實(shí)現(xiàn)。為解決鉛冶煉污染問(wèn)題，我國(guó)先后引進(jìn)了QSL法、卡爾多法，但因氧化、還原過(guò)程難于控制，渣含鉛高，而沒(méi)得到推廣應(yīng)用。這兩種工藝對(duì)提升我國(guó)粗鉛冶煉水平起了很大的作用，但共性的缺點(diǎn)是氧化熔煉產(chǎn)生富鉛渣，富鉛渣再送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉。因此，有必要對(duì)其進(jìn)行綜合處理，以達(dá)到“開(kāi)源節(jié)流”、資源化利用的目的。含鉛多金屬冶金廢物料是鉛冶金及鉛產(chǎn)品生產(chǎn)、使用過(guò)程中排出的廢料。本項(xiàng)目針對(duì)云南馳宏鋅鍺股份有限公司的含鉛多金屬冶金廢物料，開(kāi)發(fā)濕法電積鉛的工藝，%的電積鉛，同時(shí)綜合回收金、銀、銅、鋅、鍺。我省有色金屬資源豐富，尤其是鉛鋅及多金屬資源。我國(guó)是有色金屬生產(chǎn)大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有色冶金含鉛廢物料產(chǎn)量已達(dá)7438l04噸，占地86510m2，而且還在以每年產(chǎn)出量約920l04 噸的速度逐年增加。除污染外，火法煉鉛的另一個(gè)不足之處是不適合處理低品位物料和復(fù)雜含鉛多金屬?gòu)U物料。因而對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染；揮發(fā)出來(lái)的鉛和鉛的化合物也會(huì)污染車間的生產(chǎn)環(huán)境， 損害工人的身體健康。燒結(jié)焙燒—鼓風(fēng)爐還原熔煉這種傳統(tǒng)的火法煉鉛過(guò)程，目前仍然普遍被采用。而且，濕法煉鉛過(guò)程對(duì)低品位和復(fù)雜多金屬含鉛物料的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。針對(duì)火法煉鉛的這些問(wèn)題，近年來(lái)許多冶金工作者把注意力集中到鉛的濕法冶金方面來(lái)。2013年,我國(guó)規(guī)模以上的鉛鋅冶煉企業(yè)有521家,比2012年增加55家,，大多采用簡(jiǎn)單的反射爐冶煉技術(shù),產(chǎn)能低,規(guī)模小,資源利用率低,環(huán)境污染嚴(yán)重,技術(shù)裝備水平低,行業(yè)集中度低，循環(huán)利用率低，有價(jià)金屬綜合利用率低，節(jié)能減排壓力大等問(wèn)題。但相反的是我國(guó)鉛鋅業(yè)的銷售收人在減少，生產(chǎn)成本及環(huán)境成本增高。一、項(xiàng)目的意義和必要性近年來(lái)我國(guó)精鉛產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng),%,鉛產(chǎn)量占全球總量的比例從1996年的12%增長(zhǎng)到2013年的31%,2013年鉛產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到320萬(wàn)噸,我國(guó)已成為全球鉛生產(chǎn)消費(fèi)中心,鉛產(chǎn)量和消費(fèi)量連續(xù)多年位居世界第一。由于鉛產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度高于鉛精礦產(chǎn)量和鉛消費(fèi)的增長(zhǎng)速度,國(guó)內(nèi)鉛精礦供不應(yīng)求與鉛冶煉產(chǎn)品供過(guò)于求的矛盾日益顯現(xiàn)在鉛產(chǎn)量快速增長(zhǎng)的同時(shí),企業(yè)的數(shù)量也迅速增加。與國(guó)際鉛鋅巨頭相比,我國(guó)產(chǎn)業(yè)集中度較低,2012年,精鉛產(chǎn)量10萬(wàn)以上的企業(yè)有3家,5～10萬(wàn)噸的有8家,3萬(wàn)噸/年以上的18家。隨著煉鉛工業(yè)的發(fā)展，高品位和容易處理的鉛礦會(huì)越來(lái)越少，而低品位和復(fù)雜多金屬鉛廢料的比例會(huì)逐漸增加。這主要是因?yàn)闈穹掋U過(guò)程不會(huì)產(chǎn)出SO2 氣體，也沒(méi)有含鉛煙塵和含鉛揮發(fā)物逸出。工業(yè)上用于處理鉛物料的各種火法煉鉛過(guò)程不僅產(chǎn)出二氧化硫氣體和含鉛煙塵，而且還會(huì)造成一部分鉛和鉛的化合物揮發(fā)。該過(guò)程產(chǎn)出的煙氣含二氧化硫濃度低，不易回收。盡管象基夫賽特和QSL這樣一些現(xiàn)代火法煉鉛過(guò)程產(chǎn)出的煙氣含SO2濃度較高，可用于制酸，但產(chǎn)出的含鉛塵和含鉛揮發(fā)物的污染是無(wú)法徹底根除的。有色冶金過(guò)程產(chǎn)出的含鉛多金屬?gòu)U物料含有不同的有價(jià)元素，如銅、鉛、鋅、銻、錫、鎳及金、銀等貴金屬。我國(guó)有色冶金含鉛多金屬物料的處理主要以火法處理為主，綜合利用率較低，平均利用率約為45％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我省的主要冶金企業(yè)馳宏、金鼎、蒙自礦業(yè)、祥云飛龍等企業(yè)每年產(chǎn)出的含鉛多金屬冶金廢料約85l03噸，這不但給企業(yè)帶來(lái)了處理這些物料的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)堆放也存在很大的困難，環(huán)保方面也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。有效利用了這些有色冶金含鉛物料，使其資源化、無(wú)害化，改善了環(huán)境、節(jié)約了資源,對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。它既是污染環(huán)境的有害物質(zhì)，也是提取有價(jià)成份的二次資源。傳統(tǒng)的含鉛多金屬物料燒結(jié)鼓風(fēng)爐還原冶煉工藝，已經(jīng)被國(guó)家強(qiáng)行淘汰，我國(guó)目前新建或粗鉛冶煉工廠，廣泛采用底吹爐氧化熔煉鼓風(fēng)爐還原(SKS)和頂吹氧化熔煉鼓風(fēng)爐還原熔煉兩種工藝。生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性弱，浪費(fèi)部分熱量，熱能綜合利用效果差，各種有價(jià)金屬分散進(jìn)入煙塵及粗鉛中，不利于節(jié)能減排及綜合回收。最近引進(jìn)并工業(yè)化設(shè)計(jì)的基夫賽特?zé)掋U技術(shù)，其綜合能耗較高，另外，在同一爐子內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)截然相反的過(guò)程，無(wú)論從冶煉氣氛維護(hù)，還是過(guò)程控制難度都是不易實(shí)現(xiàn)的。氧化和還原段分開(kāi)，并在不同反應(yīng)器內(nèi)完成不同過(guò)程的氧氣底吹鼓風(fēng)爐煉鉛法和浸沒(méi)頂吹鼓風(fēng)爐煉鉛法，結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)際，與傳統(tǒng)工藝集成嫁接，用熔池技術(shù)替代燒結(jié)工藝，解決了過(guò)程中SO2和粉塵污染問(wèn)題。兩工藝的還原段仍采用半密閉的鼓風(fēng)爐還原，工藝缺陷明顯：都將高溫液態(tài)渣冷卻鑄塊后入鼓風(fēng)爐，重新消耗大量的冶金焦加熱還原，造成高鉛渣潛熱的浪費(fèi)，高鉛渣鑄塊、儲(chǔ)運(yùn)時(shí)粉塵飛揚(yáng)，污染嚴(yán)重。而在眾多的傳統(tǒng)濕法處理技術(shù)中，綜合研究所用含鉛多金屬?gòu)U物料的特點(diǎn)，無(wú)論是酸法、堿法、胺法，還是NaCl浸出法、Fe3+浸出法或者新氯化法等，均存在著鉛浸出率低、成本高等問(wèn)題。開(kāi)發(fā)適合于我國(guó)含鉛難處理多金屬?gòu)U物料特點(diǎn)的回收新工藝，不但可以解決我國(guó)高鉛渣回收率低，成本高，污染大等問(wèn)題，而且對(duì)我國(guó)鉛冶金技術(shù)的進(jìn)步和我省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展具有推動(dòng)作用。由于鉛價(jià)格的低迷不振,沒(méi)有吸引太多的廠家投資建新廠,因此總的來(lái)說(shuō)直接煉鉛法的推廣并不迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì),大約80%的鉛是通過(guò)燒結(jié)焙燒一鼓風(fēng)爐還原熔煉法生產(chǎn)出來(lái)的,而采用這一方法的鉛廠亦占國(guó)內(nèi)鉛廠總數(shù)的80%左右。目前,粗鉛的生產(chǎn)仍是火法,濕法煉鉛仍處于試驗(yàn)階段。此外,該工藝需要用到含氧濃度大于97%的工業(yè)氧氣,因此必須配套制氧廠,這樣也增加了投資成本。該法將鉛精礦加入爐內(nèi),鼓入富氧氧化,硫化鉛被氧化成氧化鉛時(shí),會(huì)放出大量的熱使過(guò)程自熱,氧化鉛和硫化鉛反應(yīng)生成金屬鉛,部分反應(yīng)不完全的氧化鉛在還原區(qū)加還原劑還原成金屬鉛,硫氧化成二氧化硫?？偟膩?lái)看,該工藝的“三廢”排放完全達(dá)到國(guó)際環(huán)保要求,因此不會(huì)污染環(huán)境。QSL法改善了衛(wèi)生條件,簡(jiǎn)化了操作,比傳統(tǒng)流程的投資少,生產(chǎn)成本低,二氧化硫濃度高,但其煙塵率高達(dá)25%,必須返回處理?？柖酄t煉鉛工藝在直接煉鉛法中占有一席之地。由于瑞典波利登公司采用了先進(jìn)的控制設(shè)備,使得整個(gè)過(guò)程流暢輕松,爐前僅需1名工人間斷性地管理,另有1名工人通過(guò)工業(yè)電視和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管?？柖喾ǖ娜蹮?氧化)與還原在同一個(gè)爐中進(jìn)行,沒(méi)有流態(tài)物料的任何形式的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。除了以上幾種方法外,還有幾種直接煉鉛法,如艾薩法、奧托昆普法、SKS(水口山煉鉛)法、堿法熔煉、低溫堿熔煉法等,但除艾薩法和奧托昆普法得到了一定的應(yīng)用外,后幾種方法還沒(méi)有得到工業(yè)應(yīng)用。特別是由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,產(chǎn)生粉塵、煙塵的污染源也隨之增多。發(fā)達(dá)國(guó)家的鉛冶煉廠也在不斷地比較新舊方法在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的優(yōu)劣。從鉛價(jià)低迷的上世紀(jì)80年代中期到整個(gè)90年代，投資過(guò)大的弊端嚴(yán)重地制約了新方法的推廣和應(yīng)用。由于直接煉鉛法的技術(shù)和環(huán)境治理優(yōu)勢(shì),以及有些直接煉鉛法如基夫賽特法、卡爾多法、QSL法的日益完善和發(fā)展,直接煉鉛法將會(huì)逐步擴(kuò)大其領(lǐng)地。而對(duì)于傳統(tǒng)的燒結(jié)焙燒—鼓風(fēng)爐工藝,由于其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),只要加強(qiáng)自動(dòng)化儀表和機(jī)械化控制程度,加強(qiáng)環(huán)境污染治理,仍將保持其生命力而繼續(xù)生存下去。目前株洲冶煉廠正在進(jìn)行的鉛燒結(jié)機(jī)改造和引進(jìn)的丹麥托普索WSA制酸工藝,就是一個(gè)很好的借鑒。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在三氯化鐵浸出、硅氟酸介質(zhì)中的氧化浸出、一步直接電解、非氧化浸出、硝酸浸出等方面進(jìn)行相關(guān)的研究，有些方法正在擴(kuò)大試驗(yàn)，濕法煉鉛及含鉛多金屬?gòu)U資源的濕法綜合回收工藝的研究符全鉛冶煉的國(guó)際趨勢(shì)，是我省以及我國(guó)將來(lái)含鉛多金屬?gòu)U資源的有效回收方法，因此有必要進(jìn)行深入的研究，為推進(jìn)我省，我國(guó)的濕法煉鉛及含鉛多金屬?gòu)U資源的資源化利用作出貢獻(xiàn)。冶煉的方法主要以火法為主，從70年代起，鉛的濕法冶煉技術(shù)開(kāi)始起步發(fā)展，近年來(lái)得到較快發(fā)展。生產(chǎn)工藝、原生鉛以燒結(jié)鼓風(fēng)爐工藝為主、鉛電池等二次鉛原料，以反射爐熔煉為主。以下從目前國(guó)內(nèi)外采用的火法煉鉛及濕法煉鉛的發(fā)展情況來(lái)分析。以富鉛精礦和二次鉛物料為原料，產(chǎn)能共計(jì)為25萬(wàn)噸/年精鉛。還原煙氣含SO2，同時(shí)送去制酸，增大了制酸的投資與成本；還原過(guò)程是連續(xù)的，但總在低鉛狀態(tài)下進(jìn)行，要求很強(qiáng)的還原氣氛，增加了還原劑用量，且難以還原徹底，渣含鉛偏高在5%～7%。⑵ Kivcet法Kivcet法由意大利薩丁島維斯麥港冶金公司開(kāi)發(fā)，先后共建有六個(gè)廠，國(guó)外四家，國(guó)內(nèi)兩家。原料需要預(yù)干燥，流程相對(duì)較長(zhǎng)，投資偏高，煙道粘結(jié)嚴(yán)重，需定期清理，維修工作量大，還原渣含鉛難以降至5%以下，其單位粗鉛成本相對(duì)較高。意大利、哈薩克斯坦、波利維亞等建的Kivcet廠均已關(guān)閉。⑶ Kaldo法Kaldo 爐原為煉鋼用，波利頓公司用來(lái)半年處理廢雜銅，半年處理廢雜鉛。我國(guó)西部礦業(yè)引進(jìn)用來(lái)處理富鉛精礦。煙塵率高達(dá)35%，且中間物料多，直收率低于60%，爐襯壽命短，爐頂運(yùn)行三周需停爐拆修一周，作業(yè)率低于75%，單位產(chǎn)品的耐火材料消耗高，生產(chǎn)成本高，西部礦業(yè)集團(tuán)引進(jìn)該技術(shù)建成5萬(wàn)噸/年粗鉛冶煉廠，投產(chǎn)運(yùn)用三年產(chǎn)量不足產(chǎn)能的50%，因虧損而關(guān)閉。⑷ 頂吹煉鉛工藝由Ausmelt和ISA開(kāi)發(fā)的頂吹煉鉛工藝、世界共建有14條生產(chǎn)線，國(guó)外10條，國(guó)內(nèi)4條，總產(chǎn)能78萬(wàn)噸/年粗鉛。由于還原效果不理想，改為一臺(tái)頂吹熔煉脫硫產(chǎn)高鉛渣，破碎后供燒結(jié)機(jī)配料。比利時(shí)有一家和ISA一樣，采用頂吹熔煉脫硫，產(chǎn)出高鉛渣破碎為燒結(jié)機(jī)配料，燒結(jié)塊供鼓風(fēng)爐熔煉，粗鉛規(guī)模也是6萬(wàn)噸/年。是世界上能耗和加工費(fèi)用最低的鉛冶煉廠，設(shè)計(jì)年產(chǎn)粗鉛10萬(wàn)噸。熔體不用倒運(yùn)，環(huán)保非常好。氧化、還原、煙化在不同溫度下完成，爐襯熱振頻繁，影響爐襯壽命。不同階段的煙塵實(shí)現(xiàn)良好分離，給操作帶來(lái)較大麻煩。云錫的鉛廠操作水平高于印度，目前生產(chǎn)順利。年回收鉛約3萬(wàn)噸。今年與韓國(guó)專家學(xué)述交流了解到他們采用28%的富氧熔煉，每噸渣煤430kg～450kg，低于回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)。由于韓國(guó)至今沒(méi)有煙化爐，所以十分看重頂吹煙化技術(shù)。頂吹爐脫硫，通過(guò)交互反應(yīng)產(chǎn)出部分粗鉛，高鉛渣鑄錠送鼓風(fēng)爐還原鉛。由于供氧濃度偏低，熔煉過(guò)程需配入3～7%燃煤補(bǔ)熱，單位產(chǎn)品能耗高于SKS工藝。 （5）底吹工藝2002年以前，我國(guó)鉛冶煉一直采用傳統(tǒng)的燒結(jié)鼓風(fēng)爐工藝，污染嚴(yán)重。研發(fā)的兩種工藝均取得了半工業(yè)試驗(yàn)的技術(shù)成果。氧氣底吹火法煉鉛氧槍壽命只有一周也難以產(chǎn)業(yè)化。氧槍壽命可達(dá)4～8周，每噸鉛能耗由傳統(tǒng)工藝的630kgbm降至360kgbm。因此該工藝在我國(guó)獲得了迅速推廣。（6）高鉛液態(tài)渣直接還原基于底吹熔煉鼓風(fēng)爐還原需將高鉛渣鑄塊，浪費(fèi)了其物理潛熱，增加鑄錠工序，拉長(zhǎng)了工藝流程，增加投資，增大了場(chǎng)地。為克服上述缺點(diǎn)。短短兩三年時(shí)間，這一課題取得了豐碩成果。應(yīng)用這四種工藝替代鼓風(fēng)爐焦炭還原熔煉的廠家已達(dá)13家，有新建和改造鼓風(fēng)爐的兩種情況。液態(tài)熱的高鉛渣直接還原工藝替代鼓風(fēng)爐還原熔煉、充分利用了高鉛渣的潛熱，每噸鉛能耗由360kg標(biāo)煤進(jìn)一步降低至200～240kg標(biāo)煤。（7）熔池?zé)掋U新工藝的應(yīng)用近幾年我國(guó)逐步推廣應(yīng)用了新的煉鉛方法,云南某公司引進(jìn)了艾薩法(ISA),青海某公司引進(jìn)了卡爾多法(Kaldo)。另外,湖南某大學(xué)在河南新鄉(xiāng)進(jìn)行的