2硫化铅精矿的烧结焙烧.docx

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1、2硫化铅精矿的烧结焙烧硫化铅精矿的粒度小，大都小于200目(0.074mm)，其中除PbS外，还含 有其他的金属硫化物和脉石。在鼓风炉还原熔炼条件下，精矿中的PbS是不能 被还原产出金属铅的，所以应预先进行氧化焙烧，使PbS变为PbO。此外，精 矿原料这种细粒物料进鼓风炉处理时，容易被鼓风吹出炉外，或者将炉料中的 空隙堵死，使炉料透气性变坏，风难鼓入，熔炼过程难以进行。所以硫化铅精 矿的烧结焙烧是在有大量空气参与下的强氧化过程，其目的是：氧化脱硫， 使金属硫化物变成氧化物，以便被碳还原，而硫以SO2逸出，以便制酸；在 高温下将粉料烧结成块，以适应鼓风熔炼作业的要求。2.1硫化铅精矿的烧结焙烧2

2、.1.1烧结焙烧的脱硫率确定烧结块中残硫多少的原则是按精矿中铜、锌含量来加以控制。如果铅 精矿含Zn高，则焙烧时应尽量把硫除净，使Zn全部变为ZnO,这样可减少 ZnS对还原熔炼时的危害。如果精矿含铜较多(如Cul%)，便希望焙烧时残余 一部分硫在烧结块中，使铜在熔炼时以Cu2S形态进入铅，从而提高铜的回收 率。如果烧结块中残硫不够，则在还原熔炼时大部分铜会被还原为金属铜而入 粗铅，少量以硅酸铜和亚铁酸铜形态进入炉渣，前者会导致鼓风炉操作上的困 难，后者增加了铜的渣损失。实践证明，当铅铳中含Cu10%15%时，铜在铅 铳中的回收率可达80%90%。如果精矿中含Cu、Zn都高，残硫问题只能根据各

3、厂的具体情况而定。有 的工厂首先进行“死焙烧”，使铜和锌的硫化物都变成氧化物，而在鼓风炉熔 炼时加入黄铁矿作硫化剂，将铜的氧化物再硫化成为Cu2S，使之进入铅铳， 而锌以ZnO形态进入炉渣。国内铅厂对含Cu、Zn都较高的精矿一般不造铅铳， 而是采用“死焙烧”。这样既免除ZnS的危害，又减少造铳的麻烦和铳处理的 费用，同时铅的直收率也得到提高。我国炼铅厂实践证明，粗铅含Cu2.5%左右时，操作中没有多大困难。如 某厂处理含锌和铜都比较高的精矿时，鼓风炉产出粗铅含Cu达3.5%4.5%， 只要采用高焦高钙炉渣进行熔炼，并维持较高的炉缸温度，操作无多大困难， 但铜在粗铅中的回收率为70%75%。脱硫

4、率是指焙烧时烧去的硫量与焙烧前炉料中总含硫量的百分比。铅烧结 焙烧的脱硫率一般为70%左右。脱硫率可按下式计算：脱硫率=炉料含硫量-(烧结块含硫量 +返粉含硫量)x 100%一炉料含硫量2.1.2烧结块的质量要求烧结块的化学成分应满足还原反应与造渣过程的要求，同时应具有一定的 机械强度，在鼓风炉还原熔炼时不致被一定高度的炉料层所压碎；烧结块应为 多孔质结构并具有良好的透气性。烧结块的质量，主要以强度、孔隙度和残硫率三个指标来衡量。强度测定， 通常作落下试验，将烧结块从1.5m的高处，自由落到水泥地面或钢板上，反 复三次，一般视裂成少数几块而不全碎成粉为好；或将三次碎后物进行筛分， 小于10mm

5、的重量不超过15%20%，则强度符合要求。孔隙度在工厂很少测 定，质量好的烧结块一般不小于50%60%，通常凭肉眼判断。残硫率则根据 取样测定，一般要求在2%以下。2.2硫化铅精矿烧结焙烧的化学反应2.2.1硫化铅的氧化反应铅精矿的主要成分是方铅矿(PbS)，占精矿组成的60%80%。在烧结焙烧 过程中，精矿的焙烧主要是PbS发生氧化反应，生成氧化物(PbO)，也可能生 成硫酸盐或碱式硫酸盐(PbSO4，PbSO4PbO，PbSO42PbO PbSO4-4PbO)，还 可能生成金属铅(Pb)。2PbS+3O2= 2PbO+2SO2PbS+2O2=PbSO4PbS+O2=Pb+SO2上述反应生成

6、的PbO和PbSO4(包括碱式硫酸铅)，与未氧化的PbS之间， 发生下列各科交互反应，如：PbS+2PbO=Pb+SO2PbS+PbSO4=2Pb+2SO2在焙烧高温下，交互反应析出的金属铅，大部分被烟气中的氧所氧化。2Pb+O2=2PbO综观上述反应可知，方铅矿的焙烧过程可以认为是在Pb-S-O三元系中 进行，焙烧产物的形成取决于实际焙烧温度和平衡气相（主要成分是02和SO2） 组成。因此，在冶金热力学上，常用恒温M伶属）一i系lg气2 lgP。2 平衡状态图（又称化学势图）来研究金属确化物的氧化规律。1100K（827C）时Pb SO系状态图如图2 1所小。在硫化铅精矿烧结焙烧的实际生产中

7、，要求PbS尽可能全部变成PbO,而 不希望得到PbSO4和PbSO4mPbO,因为铅烧结块中的PbSO4（或PbSO4-mPbO） 在下一步鼓风炉熔炼中不能被碳或一氧化碳还原成金属铅，而被还原成PbS， 如PbSO4+4CO= PbS+4CO2，这就造成铅以PbS形态损失于炉渣或铅铳中的数 量增加，所以在烧结焙烧时，应使PbS尽量生威PbO，而不生成PbSO4。从PbSO系状态图可以看出，硫酸铅及其碱式盐的稳定区域大，这说 明它们在烧结中容易生成。只有当气相中的SO2分压较小和O2的分压较大时， 才能保证PbO的稳定范围，从而不生成或少生成PbSO4。具体地说，要使PbSO4 （甚至包括Pb

8、SO44PbO浣全不生成的条件,必须保证气相中2小于图21 中反应式PbSO44PbO=5PbO+SO2+1/2O2的平衡SO2分压。但是，降低气相中 %来减少硫酸盐的措施是不可取的,因为将不利于用烟气制硫酸。图2 1 1100K时Pb S O系状态图60。 700 SOO 900焙S8温度/P1so -图22硫化铅焙烧产物中铅的形态随 温度的变化（焙烧时间60min）在实际生产中，可考虑用下面一些措施来减少PbSO4的生成，以尽可能增 加烧结产PbO的数量：(1) 提高烧结焙烧温度。随着温度升高，硫酸盐将变得越来越不稳定。硫酸 盐的分解属于吸热反应，升高温度有利于PbSO4及其PSO4-mP

9、bO向着生成PbO 的方向逐级分解，最后生成稳定的PbO(见图22)。因此，铅烧结焙烧过程料 层温度实际上是在800l000C下进行。(2) 将熔剂(石灰石、石英砂和铁矿石等)配料与铅精矿一起添加到烧结 炉料之中，有助于减少PbSO4的生成，提高烧结脱硫率。(3) 改善烧结炉料的透气性，改进烧结设备的供风和排烟，使鼓风中的O2 和氧化反应生成的SO2迅速达到或离开PbS精矿颗粒的反应界面，即降低反应 界面的 2和提高* 2利于PbO的生成。还值得注意的是,在较低的 2和数值范围内(图21中的左下方区 域)是金属铅的稳定区域，这说明烧结产物中还可能出现金属铅。如前面关于 PbS的氧化反应式所述，

10、金属铅的生成反应有两种可能：一是PbS直接氧化， 二是PbS和PbO、PbSO4发生交互反应。这是PbS精矿直接炼铅新工艺的理论 依据。根据某厂烧结块的物相分析，以其中含铅总量为基数，不同形态的铅含量 如表21表2-1某厂铅烧结块中铅的物相组成()实例铅的形态金属铅(Pb)氧化铅(PbO)硅酸铅(PbOSiO2)铁酸铅(PbO Fe2O3)硫酸铅(PbSO4)硫化铅(PbS)总铅试样IO.8010.6724.132.001.087.6046.28试样II1.0016.6020.201.070.877.804椭42.2.2精矿和熔剂中的造渣组分的行为鼓风炉熔炼炉渣中主要三组分(SiO2、CuO和

11、FeO)的来源：作熔剂加入 的石英石(河砂，SiO2)、石灰石(CaCO3)和铁矿石或烧渣(Fe2O3)；精矿中的造 渣成分(见表l4)；焦炭中的灰分。鼓风炉炼铅是以自熔性烧结块作原料，因此熔炼炉渣中的造渣组分在烧结过程中就搭配合理了。2.2.2.1 石英石（SiO2）2石英石在低温焙烧时不起化学变化，但在高温下，则与各种金属氧化物结合成硅酸盐，并能促使PbSO。分解，如：xPbO+ y SiO2=xPbO*y SiO22PbSO4+2 SiO2=2PbO* SiO2+2SO2+O2实际上，PbO与SiO2形成一系列的低熔点的化合物与共晶。这些化合物 与共晶的组成及熔化温度列于表22。表2-2

12、 PbOPbSiO4系的化合物与共晶的熔化温度化合物或共晶PbO含量/%熔化温度/CPbO100.08862PbOSiO88.174023PbO.2SiO.84.86902PbO-2 PbO SiO78.876622PbOSiO-3PbO.2SiO.89.471722PbO.SiO2-3PbO.2SiO285.0670从表22可见，这些化合物与共晶的熔化温度都在800C以下，比PbO 的熔点（886C）还低。2.2.2.2铁矿石烧结焙烧时加入的铁矿石（或硫酸厂副产的烧渣）熔剂中或精矿中的FeS2 氧化后的产Fe2O3将与PbSO4和PbO发生下列化学反应：PbSO +Fe O PbOFe O

13、+SO +1/2O+!_ec +T匕 0匕 0匕匕mPbO+n Fe2O3= mPbOn Fe2O3上述反应生成的不同组分的铁酸盐的熔化温度也大多在1000C以下（见表 23），它在烧结过程中也起粘结剂作用。但比xPbOySiO2容易分解，故烧结 块中铁酸铅的含量远少于硅酸铅（见表21）。表23 PbO-Fe2O3熔化温度PbO/%Fe O /%熔化温度/CPbO/%Fe O3/%熔化温度/C1002 3886832 317850955810802092592.57.5785703011379010.O762604012278812.07521001527硅酸铅的熔化温度低，并且有很好的流动性

14、，在高温的烧结焙烧过程中，这些硅酸铅便熔化，将焙烧的炉料粒子粘结在一起，当焙烧物料冷却时，它们 便成为许多粘结剂，是得到优良烧结块的保证。2.2.2.3石灰石石灰石(CaCO3)在烧结焙烧加热到910C时，则吸收热量分解成石灰(CaO)。CaCO3 _at CaO+CO2 -189630(J)氧化钙(CaO)能促使硫化铅、硫酸铅等转化成氧化物。PbS+CaO=PbO +CaSPbSO +CaO=PbO+CaSO4石灰石(或石灰)有利于氧化铅的生成，但无助于提高烧结脱硫率，上述反 应形成的硫化钙和硫酸钙仍把硫随烧结块带进了鼓风炉中。石灰石的分解是强吸热反应，它消耗了烧结料层因硫化物氧化放热造成的

15、 局部过热，作为吸热剂，对防止过早烧结是必要的。此外，还由于石灰石分解 反应释放CO2气体，因而有利于改善烧结炉料的透气性。2.2.3杂质金属硫化物和贵金属的行为2.2.3.1铁的硫化物黄铁矿(FeS2)和磁硫铁矿(FenSn+1 )是硫化铅精矿中的必然伴生物。当加热到 300C以上时，黄铁矿和磁硫铁矿都发生分解而产生硫的蒸气。FeS2=FeS+(1/2)S2FenSn+i = nFeS+(1/2)S2离解时放出的s2蒸气被氧化成SO21/2S2+O2=SO2在烧结鼓风和高温下，硫化亚铁(FeS)氧化成氧化亚铁(FeO)、三氧化二铁 (Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)，其中以Fe2O3为

16、主，能与PbO等金属氧化物进一 步结合成xPbO yFe2O3。2.2.3.2铜的硫化物铜在硫化铅精矿中，呈黄铜矿(CuFeS2)、铜蓝(CuS)KP辉铜矿(Cu2S)等形态 存在。焙烧时，铜的各种硫化物多变为氧化物，最终以游离的或结合的氧化亚 铜或少量未氧化的硫化亚铜的形式，留在烧结块中。6CuFeS2+(35/2) O2 = 3Cu2O+2Fe3O4+12SO22CuS+(5/2) O2=Cu2O+2 SO22Cu2S+3O2 = 2Cu2O+2SO22.2.3.3硫化锌硫化锌的结构是很致密的，故它是一种比较难氧化的物质。加之氧化后生 成的硫酸盐和氧化物，是一种很致密的膜层，它能紧紧地包裹

17、在未被氧化的硫 化物颗粒表面，阻碍氧的渗入。所以在烧结焙烧时，需要较长的时间、过量的空气和较高的烧结温度，才 能使硫化锌转化为氧化锌，其反应为：ZnS+3/2O2 = ZnO+ SO22.2.3.4神的硫化物铅精矿中的As是以毒砂(FeAsS)及雌黄(As2S3 )的形态存在。焙烧时，首 先受热离解，然后氧化生成极易挥发的三氧化二神(As2O3)。FeAsS = As + FeS2As+(3/2) O2 = As2O3As2S3 十(9/2) O2=As2O3 十 3SO22FeAsS+5O2=Fe2O3+ As2O3 +2SO2其蒸气压已达到l6Pa。少部分未挥发的三氧化二神As2O3在12

18、0C时，已显著挥发。到500C时烧结焙烧时的脱神程度，一般能达到40%80%。进一步氧化，变为难于挥发的五氧化二神(As2O5)，随即与其他金属氧化物(如 PbO、CuO、FeO、CaO等)作用生成很稳定的神酸盐，残留于烧结块中。2.2.3.5锑的硫化物锑主要是以辉锑矿(Sb2S3)和硫锑铅矿(5PbS2Sb2S3)形态存在于铅精矿中， 锑的硫化物在烧结焙烧过程中的行为类似As2S3,只不过在同样焙烧温度下， 生成的Sb2O3,较As2O3的蒸气压小，挥发的温度高，故脱锑程度不及脱神高。Sb2S3 +(9/2)O2 = Sb2O3 +3SO2在高温及大量过剩空气下，部分Sb2O3氧化成稳定的且

19、难挥发的四氧化二 锑(Sb2O4)及五氧化二锑(Sb2O5)同金属氧化物作用而生成锑酸盐。2.2.3.6镉的硫化物镉常伴生于铅精矿中，其形态主要为硫化镉(CdS)，焙烧时有少部分挥发 进入烟尘。硫化镉氧化成氧化镉(CdO)和硫酸镉(CdSO4)：2CdS+3O2 = 2CdO+2SO2。CdS+2O2= CdSO4生成的硫酸镉，在焙烧末期的高温下，离解成氧化镉，最后残留于烧结块中的镉一般以CdO存在。2.2.3.7银的硫化物银常以辉银矿（Ag2S）存在于铅精矿中，氧化焙烧时，部分变为金属银和硫 酸银（Ag2SO4）：Ag2S+O2 = 2Ag+SO2Ag2SO4是较稳定的化合物，在850C时开

20、始离解，因此，银以金属银及硫 酸银的形态存在于烧结块中。2.2.3.8 金金在铅精矿中是以金属状态存在。烧结焙烧时金不发生变化，仍以金属形 态留于烧结块中。烧结焙烧前后含铅炉料中各元素形态变化列于表24中。表2-4由金属硫化物及氧化物脉石组成的炉料在烧结前后发生的物相变化元素烧结前（炉料）烧结后（烧结块）主要形态次要形态主要形态次要形态铅PbSPbCOPbO，xPbOySi0Pb，mPbOvFe O，PbSO，PbS铜CuFeS23Cu S， CuS22Cu2O，Cu2S2 34CuO， mCu2O SiO2 xCu OyFe O锌ZnSZnO22 3ZnSO，ZnS铁FeS2FenSn+1

21、+Fe2O3 mPbOFe2O34Fe3O4，2FeOSiO2神FeAsSAs SAsQ（挥发）Pb(AsO X，Fe (AsO X,锑SbS-35PbS.2SbS。23SbQ(挥发)34 234 2Pb(SbO).镉2 3CdS2 32 3CdO34 2CdSO银AgSAg4金2AuAu钙CaCOCaOCaO.FeO/ 2CaO.SiO2，硅3SiO.xPbOy Si。2 32CaO-SiO 、 2FeO.SiO2.3烧结焙烧炉料的准备为了在生产实践中能顺利地对含铅炉料进行烧结焙烧，、并能获得具有孔 隙度大和足够强度的烧结块，又能满足鼓风炉熔炼对化学成分的要求，所以烧 结焙烧炉料的准备，无论

22、是对烧结焙烧本身，还是对鼓风炉熔炼，都具有很重 要的意义。2.3.1对炉料化学成分的要求烧结前进行配料，主要满足S、Pb和造渣组分的要求。精矿中的硫化物就是焙烧过程的燃料，配料时硫的数量的确定是直接与过 程的热平衡和烧结块残硫联系在一起的，过高与过低都会导致过程热制度的破 坏以及残硫不符合要求。烧结料适宜的硫量应当是：脱硫率一般为60%-75%, 欲得残硫1.0%1.5%的烧结块，则料含S应为5%7%。如果S7%时，则烧 结块残硫必然升高而不合要求。为了使鼓风炉熔炼获得高的生产率、金属回收率以及低的燃料和熔剂消 耗，希望尽可能地提高烧结块的含Pb量，但太高会导致熔炼困难，因此，许 多工厂将混合

23、炉料中的铅含量提高到45%左右。在日本有的工厂已将混合料含 铅从48%提高到51%，最高达52%。由于各铅厂原料成分和原料性质的不同，再加上冶炼技术水平的差异。各 铅厂选配渣成分就不一样，且差别极大，一般范围(%)是：SiO22032, Fe22 30，CaO1420，Zn815。2.3.2烧结配料原则及配料计算烧结配料的一般原则：(1) 根据精矿的来源，确定各种精矿的配比，保证工厂生产在一定时间内能 稳定进行，不致经常变动操作制度。(2) 仔细研究精矿的成分及当地熔剂来源，综合分析本厂及外厂的技术指 标，选定适当的渣型，力求熔剂消耗最少。(3) 配好炉料的化学成分应能满足焙烧与熔炼的要求，不

24、仅能保证生产过程 能顺利进行，还要获得较好的技术经济指标。确定配料比，应根据精矿和熔剂的化学成分，进行冶金计算，这是一项复 杂而又仔细的工作。下面举例说明一般用代数法进行的冶金计算，比较适合工 厂岗位人员。配料计算的程序是：根据精矿及其他含铅二次物料(如锌浸出渣)的供应情况，确定各种原料 的配用比例，然后根据这些原料的化学成分，计算出混合原料的成分。(2)根据混合原料成分，选择适合鼓风炉熔炼的渣型，然后根据渣型计算所需熔剂的数量。(3)根据加入熔剂后炉料的含硫量，计算所需返粉的数量；根据铅含量，计算检验是否还要配鼓风炉水淬渣(返渣)。计算实例：某厂处理的混合精矿成分(%)如下：PbZnFeCu

25、SOSiO_CaO其他53.356.385.411.5016.4415. 8322.302.446.352.3.2.1选择渣型，计算鼓风炉熔炼所需熔剂数量可以认为，Fe、SiO2与CaO全部造渣，而Zn有80%进入鼓风炉渣中，并 且假定渣中的FeO+SiO2+CaO+ZnO=90%，则不加熔剂时，精矿中的各造渣成 分如下(以100kg精矿为基准进行计算)：组分FeOSiO2CaOZnO共计kg72.32.446.3518.09%34.811.412.231.690从上面所得自熔炉渣成分来看，它与工厂生产实际采用的炉渣比较，显然 是不合理的。其中ZnO含量太高，而SiO2和CaO含量偏低，必须加

26、入熔剂改 变这种渣成分。应该选择含锌、含铁较高的炉渣。假设选定的炉渣成分为： 15%ZnO, 32%FeO，16%CaO, 27%SiO2。根据氧化锌量计算出炉渣的数量为：心=42.3(kg)0.15于是，42.3kg炉渣中应该含有：SiO2： 42.3 X27%=11.7(kg)CaO: 42.3X16%=6.7(kg)FeO: 42.3X32%=13.4(kg)根据这3种成分的需要量，减去精矿所带入的量，便是需要加入的熔剂应 当含有的数量，即加入的熔剂应该含有：SiO2： 11.72.36=9.4(kg)CaO: 6.72.44=4.26(kg)FeO: 13.47=6.4(kg)设应该加

27、入的石英砂、石灰石和铁质熔剂的数量分别为u y，z(kg)，已知 所用熔剂的SiO2、CaO和FeO的成分(百分含量)，将所需熔剂数量(kg)及成分 列于表2一5中。表2-5熔剂的化学成分I%)和需添加数量(k窖)熔剂种类假设用量(kg)SiOcCaOFeO%2 kg%kg%kg石英砂Z92.560.9256x0.410.0041x0.4l0.0041x石灰石y0.840.0084y540.54y2.60.026y铁质熔剂(烧渣)Z20.00.20z30.03z61.760.6176z根据上表所列数据，列出下列3个方程：0.9256x+0.0087y+0.2z=9.4(kg)0.0041x+0

28、.54y+0.03z=4.26(kg)0.0041x 十 0.026y+0.06176z =6.4(kg)，解上列三方程式得：x=7.8kg(石英砂)y=7.3kg(石灰石)z=l0kg(硫铁矿烧渣)2.3.2.2计算烧结返粉的数量从上述计算可知，100kg精矿需要加入7.8kg石英砂，7.3kg石灰石和10kg 烧渣，则不加返粉的炉料量为：100+7.8+7.3+10=125.1(kg)如果忽略烧渣带入的Pb与S量，则这种炉料中Ph和s的含量为：Pb：53 .35 X 100%=42.7%125 .1S：164 X100%=13.1%125 .1一般工厂烧结炉料含S量控制在5%7%之间，显然

29、含13.1%S的炉料不 符合要求，本计算取炉料含6%S。经过烧结焙烧以后，所得烧结块含硫量假定为2.5%，则根据硫平衡计算 返粉的加入量。设返粉加入量为x(kg)，则125.1 X 0.131+0.025x=(125.1+x) X 0.06解方程得：x=125kg(返粉量)即l00kg上述成分的精矿，在确定上述渣型及烧结焙烧前炉料含硫和其后 所得返粉的硫含量之后，需要这种残硫量的返粉为125kg。从上述计算加入熔剂后的炉料含铅为42.7%，符合配料要求，如果含铅太 高(如在50%以上)，为了适应烧结焙烧与鼓风炉还原熔炼的要求，则可以加入 鼓风炉水淬渣（含1.5%3.0%Pb）来冲稀铅量。水淬渣

30、的加入量可按铅的平衡进 行计算。2.3.3炉料组成及配料烧结炉料主要是由铅精矿、返粉、熔剂（主要是石灰石、铁矿石、石英石 等）、杂料（包括烟尘、含铅杂物如浸出渣等）等组成。一些工厂铅烧结焙烧的炉 料组成列于表26。经过配料后的混合料的化学成分列于表27。鼓风炉熔炼造渣所需要的熔剂，一般根据配料计算量全部混入烧结炉料 中，这样的烧结块在鼓风炉熔炼时就可以大大提高生产率。如果所需的熔剂在 熔炼时才加入，由于熔剂与烧结块中造渣成分不能相互密切接触而使造渣过程 缓慢，过程不均衡而引起熔炼速度下降。因此，常把熔炼过程所需的熔剂预先 与精矿一起配入烧结炉料进行烧结焙烧而产出的烧结块称为自熔烧结块。表2-6

31、某些铅厂的烧结炉料组成（以100kg精矿为计算基准）炉料组成l2345678铅精矿100100100100100100100100石英砂7.562.73.83.39.5石灰石15.4615.44.78.37.73.4 100.6125铁矿石7.89.94.915.41.7 3.34.824水淬渣68.252245.179.257.83829返粉119.6289192192165250锌浸出渣10.413烟尘8.96.17.7焦粉4.2注：为黄铁矿烧渣；为铜鼓风炉渣。表2-7某些厂铅烧结炉料（混合料）的化学成分（%）工厂编号PbSSiOCaO+MgOFeCuZn138.9 44.464.9 8.

32、4129.3 11.46.8 9.369.6 12.20.98 1.484.53 6.1230 367.8 9.40.7 1.54.05 9.93346.06.010.310.312.20.35.1443.05.110.07.10.31.05.4542.56.78.97.89.97.8651.06.0在烧结焙烧时，为了稀释炉料中的硫，通常加入大量的返粉，其数量可达 精矿数量的23倍。所谓返粉，即为含硫低的烧结焙烧产品，经破碎后返回 烧结配料的粉料。为了稀释炉料中的硫和铅，有时还加入一定量的鼓风炉水淬 渣，也有利于改善烧结块的质量。炉料的含铅量不仅是影响烧结块质量的主要因素之一，也是影响烧结和熔

33、 炼技术经济指标的因素。如果炉料含铅低，焙烧后形成的低熔点硅酸铅量少， 则使炉料的结块不好；同时含铅低的烧结块使设备以铅计的生产率低，熔炼含 铅低的烧结块时，因渣量增大，铅的损失也就增加，从而提高了产品成本。为 了提高铅精矿的处理量及减少过程中铅的损失，以及为了降低燃料及熔剂的消 耗，要尽可能地提高烧结块的含铅量。但是炉料含铅太高，则在烧结焙烧过程 中，容易产生过早烧结，降低烧结块质量。同时高铅炉料对于吸风烧结机来说， 由于产生的易熔物多（如Pb、PbO等），当其流至炉篦时，便会冷却粘结在炉篦 上，甚至流入风箱，把风箱堵塞，给生产造成困难；含铅高的烧结块在鼓风炉 熔炼时，也会产生一些不利影响，

34、如渣含铅升高，炉结形成机会增多等。因此， 各工厂并不极力追求把烧结炉料品位提得很高。烧结炉料适宜的含铅量一般为 40% 50%。生产实践证明，在其他条件一定时，合理控制和调节炉料的含硫量与含铅 量，是保证烧结块优质高产的途径。适当配用焦粉是提高烧结块质量的有效方 法。如炉料含铅30%40%和含硫3%6%这种偏低的情况下，便会产出强度 不高的烧结块，如果在这种炉料中加入焦粉（其量为配料量0.3%3%），返粉率 为60%65%，便可提高烧结块质量。当炉料含铅在40%以上，硫在6%以上 就可不配焦粉，将返粉提高到70%，同样可以保证过程的热平衡条件和透气性， 使烧结块质量提高。配料时也应考虑到其他杂

35、质的含量：例如炉料中的ZnO含量最好应使产 出的鼓风炉渣含ZnO不超过15%20%。MgO含量也应控制在一定范围内。 如果粗铅采用电解精炼，则在配料时应考虑电解精炼时对阳极中锑含量的要 求。烧结炉料的配料方法常见有两种，即仓式配料（也称皮带配料或圆盘配料） 法和堆式配料法。也有联合使用的。仓式配料法设备简单，占地面积小，便于机械化，我国普遍采用，其最大 缺点是很难控制各组分的正确配料比例与数量。堆式配料法的优点有：配料比较容易控制，炉料成分均匀；可预先分析炉 料成分，准确度高，可大量储存已配好的炉料，使烧结块成分长时间无波动。缺点是需要在料堆的一端设有为临时改变炉料组成用的补充配料仓，并且占地

36、 面积大，使大量精矿不能得到迅速处理。2.3.4炉料的混合与制粒为保证配料后的炉料在烧结前达到最佳湿度，并使其化学成分、粒度和水 分的均匀一致，必须对炉料进行良好的混合与润湿。物料名称铅精矿I铅精矿II粗返粉细返粉石灰石最佳湿度(%H O)6.28.22.56.06.5表2-8某些物料的最佳湿度所谓最佳湿度是指炉料润湿到最大毛细水含量时的湿度。当炉料达到最佳 湿度时其结团作用最大，此时的炉料容积最大，堆密度最小，见表28。2一般来说，混合料的最佳湿度为5%7%，如果小于5%，则烧结速度大 大下降并得到不坚实的烧结块，若大于7%8%时，则烧结块残硫增加，质量 变坏。必须指出，混合料的最佳湿度随返

37、料的数量和粒度的增大而降低。返粉的粒度组成是直接影响烧结炉料粒度及其透气性的重要因素，因此各 个工厂根据各自具体条件通过生产实践来确定其粒度组成。一般控制39mm 占60%以上，小于3mm的不超过30%，大于9mm应在10%以下。对熔剂和 焦粉成分啦度的要求见表2-9。表2-9烧结焙烧配料对熔剂和焦粉的一般要求物料名称化学成分/%粒度水分/%备注石灰石CaO 350； MgO3.5SiO2+Al2O3362石英石SiO2390； Al2O/2562以河沙或含金石英砂作熔剂 时，SiO含量可适当降低焦粉固定碳751012炉料的混合一般采用二次或三次混合，并且多半是混合与润湿同时进行。在最后一次混

38、合过程中具有制粒作用，从而防止了各组分因密度和粒度不同而 发生的偏析现象。这样就使炉料各组分分配均匀，并大大地改善了炉料的透气 性。生产上广泛采用的混合设备为鼠笼混合机和圆盘混合机，也有采用反螺旋 的圆筒混合机。混合料的制粒，常在圆筒制粒机和圆盘制粒机中进行，目的在于提高炉料 的透气性，不论是圆筒还是圆盘制粒机，除将物料滚动成球外，还具有一定的混合作用。所有不同性质、不同粒度、具有适当润湿程度的物料，都能制成球。球的 强度又由下列因素决定：物料的表面性质，一般炉料粒度愈小，则制成的球 强度愈大；炉料的化学及矿物成分：多种粒级和多种物料制粒，得到的强度 最大；物料湿度，水分过多或过少都影响制粒强

39、度。根据铅烧结炉料组成的 特性，以含水为5%6%，为宜，如果物料在制粒过程中不加水而加造纸废液 或其他粘合剂，则可提高制粒强度；制粒条件，如给料速度、制粒机转速等 都直接影响制粒的强度。实践证明，与不制粒相比制粒烧结焙烧的生产率和烧结块质量都获得很大 提高，所以铅厂的炉料一般通过制粒后再进行烧结焙烧。2.3.4.1圆筒制粒机圆筒制粒机是一个直径为1.22.8m，长212m的钢板圆筒，有的内衬 耐磨橡胶，有的则在筒内纵向装有等距离的角钢或直径2030mm的圆钢。简 内设有与纵向平行的多孔管状喷雾器，以供炉料的最后一次润湿。圆筒的轴向 与水平倾斜有一定的角度（一般为6），安装在两对相距一定间隔的托

40、轮上，由 电动机通过减速装置而转动，如图23所示。图2-3圆筒制粒机1 一圆筒；2 一进料溜子；3 减速机；4 一电动机混合好的炉料经进料溜子从上端进入，制粒后的炉料则从下端送至烧结机 进行烧结焙烧。制粒示意图如图24。炉料在圆筒中混合制粒的优劣，取决于 炉料的停留时间（一般要求不少于11.5min）。在给料速度一定的条件下，圆筒 的长度和转速是影响的关键。为了提高混合制粒效果，增加圆筒的长度和采用 调速电动机是非常适宜的。对已投产的老厂而言，采用增加圆筒长度的办法， 将受到厂房和设备等条件的限制。如果采用降低转速的办法，则混合制成的炉 料产量又满足不了生产的要求，故圆筒制粒机具有制粒效率不高

41、，球粒粒度难 以调节等缺点。图2-4圆筒制粒成球示意图2.3.4.2圆盘制粒机圆盘制粒机不但制粒效率高，而且团粒粒级易于调节。某厂使用的圆盘制 粒机是由机座和载于机座上的倾斜圆盘构成。如图2-5所示。盘上设有喷水 装置和刮料板，其性能如下：制粒机圆盘直径：3.5m；制粒机转速：10.0，10.3，10.7，11.1，11.5r/min；制粒机倾角：45o；生产能力：3035t/h；电动机：1460r/min，28kW；总速比：136.08；其中：减速机i=31.5；伞齿轮i=4.32；皮带轮i=1。众所周知，物料在没有倾角（即水平位置）的圆盘内转动造球作用很小，而 倾角太大，物料2硫化铅精矿的

42、烧结焙烧在盘内的停留时间很短，同样造不出所希望的球来。因此，正确地选择圆盘倾角是非常必要的。其成球示意如图2-6所示。图2-5圆盘制粒机图2-6圆盘制粒成球示意图实践证明，制粒机的圆盘倾角以45左右为宜。当圆盘不断转动时，物料 颗粒依靠摩擦力的作用，经2、3、4圆形轨迹带到5的位置，然后受重力作用 （颗粒本身有重量）离开圆形轨迹5,而成抛物线从5转滚回至1。故脱离点5 到滚回点1的运动路线越长，成球直径愈大。所以大圆盘制粒效果较小圆盘好。 当圆盘倾角和直径一定时，圆盘转速过大，则物料颗粒的离心力大过各料粒从 点5滚回到点l的重力，料粒就无法从脱离点5滚回到点1，而沿着6、7、8、 l圆形形轨迹

43、运动，起不到造球的作用。反之，圆盘转速过小，则产生的摩擦 阻力也小，物料无法由圆盘1点带到脱离点5,而在前面2、3、4点处就滚下 来了，由于从脱离点到滚回点的路程太短，制球作用小。根据生产实践，圆盘 制粒机转速采用10.7r/min，制粒效果较好。如果给料量、直径、倾角、转速都 一定时，圆盘制粒机的周边越高，物料在盘内滚动的时间长，则获得的球虽大， 但制团的能力下降。周边矮，则物料滚动的时间短，制出的球小，生产率上升。 一般周边高度以300500mm适宜。若前述的条件均确定，物料过十则摩擦系 数小，所产生的阻力不足以把料粒带至脱离点5,而在圆盘2、3点内作慢速滚 动，故圆盘的有效制粒面积缩小。

44、若物料过湿而阻力增大，它不仅能从1点上 升到5点，而且大部分物料粘结，跟随圆盘旋转，也起不到滚动造球的作用。 工厂实践以含水5%7%为好。国外某厂鼓风烧结焙烧混合料制粒后的粒度分 析如表210所示。表2-10烧结混合料制粒后的粒度分析实例（%）O 1mml 2mm2 3mm3 5mm7.5mmO.85.613.453.526.70.94.615.644.523.41.27.116.948.526.02.4.带式烧结机的生产实践2.4.1带式烧结机及其附属设备烧结焙烧的主要设备是带式烧结机。带式烧结机又称直线型烧结机，由许 多个紧密挤在一起的小车组成。小车用钢铸成，底部有炉篦，短边设有挡板（即 为车帮），挡板的高矮确定料层的厚薄，而长边则彼此紧密相连，因此，由于 小车的有效宽度，便形成一个有炉篦的大而长的浅槽，它类似于一条作环形运 动的运输带，现在使用的小车宽度波动范围较大，有l.0m、1.5m、2.0m、2.5m、 3.0m不等。烧结机的有效长度，即为所有风箱上面小车短边（即小车宽度）的总 和，有 8m、12m、14m、15m、25m、50m。机架的首端设有一对大齿轮（又称扣链轮），尾