铅鼓风炉熔炼.doc

1、 设计任务书设计一个日处理350吨的铅鼓风炉1.1、原始数据烧结块日处理量：（吨）代号A1A2A3A4A5日处理量300350400450500选取代号：A2 日处理量： 350吨1.2、烧结块成分代号PbZnSFeSiO2CaOCuO2其他合计A243.396.452.0612.8811.568.280.89.15.481001.3、焦炭的化学成分（%） 元素C用H用O用S用N用A用W用合计Q低 %810.51.50.61.69.8510066301.4、焦炭灰分组成（%）成分SiO2CaOFeOAl2O3其他含量57.03.45.226.97.51.5、烟尘的化学成分（%）元素Pb ZnFeSSiO2其他合计%67.1410.000.487.620.5913.811001.6、炉渣主要成分（%）Fe 26% SiO2 25% CaO 17%1.7、粗铅品位：95.5%2铅2.1、铅的物理性质铅是一种化学元素。人类最早提炼出来的金属之一 。埃及前王朝时期就有铅制人像。古罗马人已经了解铅能耐腐蚀，广泛用铅做水管。古埃及用铅化合物做瓷釉。中国商代中期，在铸造青铜器时已加入金属铅，西周的铅戈中，含量也很高。铅在地壳中的含量为 1.610-3 ，很少以游离状态存在于自然界，主要矿物有方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、硫酸铅矿(PbSO4）。铅是铀和钍的衰变产物，因此也存在于各种铀矿和钍矿中。铅的元素符号为Pb，英文名为lead，是蓝灰色或银灰色金属，但略带蓝色，在空气中失去光泽，变成暗灰色。其结晶属于等轴晶系（八面体及六面），原子序数为82，为第IV族元素，原子量为207.21。熔点327.502 ，沸点1740 ，密度11.3437克厘米3，莫氏硬度1.5，很柔软，纯铅在重金属中是最柔软的，具有良好的展性，可以压成铅皮，捶成铅箔，但延性甚小，不能拉成铅丝。铅的物理性质见下表：铅的物理性质性质数值性质数值熔点327.4线膨胀系数29.110-6K-1（20100）沸点1725动力黏度2116mN/m2（441）密度11.336g/cm3（20）表面张力444mN/m（327）硬度莫式硬度计的1.5热导率35W/（mK）（18）比热0.1278kJ/（kgK）（25）电阻率20.65cm（20）熔化潜热22.9823.38kJ/kg电导率7.82IACS（20）蒸发潜热954.34kJ/kg电阻温度系数0.00336/K（0100）蒸气压0.13Pa（620）声速1.227mm/S（18）13.33Pa（820）比磁化率-0.1210-6/g6666Pa（1290）凝固时体积收缩3.50%2.2、铅的化学性质 铅的原子价是2和4。铅在各种成分的大气、水和常用化学物质体系中是相当稳定的。常温下在干燥的空气中铅不会氧化。但铅在潮湿及含有CO2的空气中，在其表面先生成氧化亚铅（Pb20 )，再慢慢转化成碱式碳酸铅（3PbC03Pb（OH）：）薄膜，此膜可阻止铅在大气中进一步氧化，使铅在常温下大气中长期不被腐蚀。铅在熔融状态下，氧化过程加剧，最初生成Pb20，继续升温则生成Pb0，温度升至330450时，Pb0转化成Pb203，温度升至450490时，Pb203转化成Pb304（红丹），温度升至550一600时，Pb304转化成Pb0（黄丹）。 铅易溶于稀硝酸（HN03）、硼氟酸（HBF4）、硅氟酸（H2SiF6）和醋酸（CH3 COOH）等，难溶于稀盐酸（HC1）和硫酸（H2 S04），缓溶于沸盐酸和发烟硫酸。在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面形成碱式碳酸铅薄膜，能阻止铅被进一步氧化。在加热时能与氧、硫、卤素化合，生成相应的化合物。铅的氧化物有3种：氧化铅(PbO)俗称密陀僧，有红色和黄色的两种变体；二氧化铅(PbO2)为棕色固体，具有氧化性；四氧化三铅(Pb3O4）俗称铅丹或红丹，是红色粉末。氢氧化铅Pb（OH）2是两性氢氧化物，既可溶于酸 ，又可溶与碱 。不与水作用，与盐酸反应时，生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面，使反应终止。与硫酸的作用和盐酸相似。能溶于浓热的硫酸中，生成可溶性的硫酸氢铅；溶于稀硝酸，生成硝酸铅。由于硝酸铅不溶于浓硝酸，所以与浓硝酸的作用很快会终止。铅的氧化态为2和4。铅及其化合物对人体有毒，摄取后主要贮存在骨骼内，部分取代磷酸钙中的钙，不易排出。中毒较深时引起神经系统损害，严重时会引起铅毒性脑病，多见于四乙铅的中毒 。维生素B1和C 、芸香苷可改进铅中毒患者的新陈代谢，并加速铅的排出。乙二胺四乙酸二钠钙等有驱铅作用。中草药金钱草煎剂等也能治铅中毒。2.3、铅的历史 早在7000年前人类就已经认识铅了。它分布广，容易提取，容易加工，即有很高的延展性，又很柔软，而且熔点低。在圣经出埃及记中就已经提到了铅。 古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来得冰心中可以测量得出从前5世纪到3世纪空气层中的铅的含量增高。这个增高今天被认为是罗马人造成的。 炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。 从1980年代中开始，铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅了。 自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与锌、银和铜等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿（PbS），其含铅量达86.6%。其它常见的含铅的矿物有白铅矿（PbCO3）和铅矾（PbSO4）。世界上最大的产铅国是中国、美国、澳大利亚、俄罗斯和加拿大。今天半数以上的铅是回收来的。 2.4、铅的提炼方法制法有：将方铅矿中的硫化铅部分转变为硫酸铅，两者进一步反应得金属铅。将硫化铅熔烧成氧化铅，然后与焦炭、石灰石放在鼓风炉中冶炼，可生产金属铅。精炼方法有：火法精炼。先将粗铅熔融，加入硫、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钠等，使杂质成炉渣分离。电解精炼。用粗铅做阳极，纯铅做阴极 ，可得纯铅 。耐腐蚀 ，可用作水管 。铅、锑 、锡的合金熔点低（约240） ，凝固时膨胀，可作印刷铅字 。铅玻璃用作X射线防护屏 。大量铅用于生产汽油抗爆剂四乙铅和蓄电池的极板。 没有氧化层的铅色泽光亮，密度高，硬度非常低，延伸性很强。它的导电性能相当低，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质（比如硫酸）的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。 铅矿一般用钻或爆破的手段被开采。矿石被开采后被磨碎，然后于水和其它化学药品（比如表面活性剂黄原酸钠）混合。在这个混合液的容器中有气泡上升，含铅的矿物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以被收集。这个过程可以多次进行，其结果含50%的铅。收集后的泡沫被烤干熔化后得到含97%的铅。这个熔液被慢慢冷却，杂质比较轻上升到表面可以被移去。剩下的铅被再次熔化。冷空气被吹入熔液，更多的杂质上升被移除后得到99.9%的铅。 将除去杂质的方铅矿 ，在空气中燃烧成氧化铅，再与碳共热还原得铅。反应式： 2PbS+3O2= 2PbO+2SO2 PbO+C=Pb+CO PbO+CO =Pb+CO22.5、铅的用途 （1）制造铅砖或铅衣以防护X-射线及其它放射线。 （2）用于制造合金。等量之铅与锡组成的焊条可用于焊接金属。 （3）制活字金。 （4）用作蓄电池的电极。 （5）铅与锑的合金熔点底，用于制造保险丝。 （6）可用于制造铅弹。 （7）曾用来制作铅笔，铅笔由此得名。 铅是一种有毒的金属，它尤其可以破坏儿童的神经系统，它可以导致血液循环系统和脑的疾病。长期接触铅和它的盐（尤其是可溶的和强氧化性的PbO2）可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。有人认为许多古罗马皇帝的老年痴呆是由于当时铅被用来作为水管（以及铅盐被用来作为加入酒中的甜物）造成的。而且，铅在人体里积蓄后很难自动排除，只能通过某些药物来清除。有这样的说法：海藻和木耳有清除重金属的功用；在一定时间周期（比如半个月）内交替大量食用肉类和奶类，可以帮助排除铅。 由于铅被怀疑导致儿童智力衰退它的使用被缩减。在发达国家含铅的油漆不再被出售。 含铅盐的陶瓷制品有可能导致中毒，尤其是假如容器内的溶液是酸性的（比如果汁），这些溶液可以溶解陶瓷中的铅离子。尤其对女孩子和年轻的妇女铅的害处可能非常大。3、铅鼓风炉熔炼工艺概述3.1、火法、湿法炼铅工艺概述粗铅冶炼技术分为传统工艺和新工艺两大类。传统炼铅工艺即烧结鼓风炉流程，存在的主要问题是SO2烟气和铅烟尘造成的环境污染非常严重。烧结锅产出的SO2烟气因无法回收而全部排空；烧结机产出的烟气含SO2浓度很低，采用非稳态单转单吸制酸，SO2转化率低，尾气排放达不到环保要求；采用TOPSOE制酸，费用昂贵，经济上极不合理，另外，烧结过程大量返料循环破碎作业带来的铅尘弥散污染难以根治；烧结化学反应热亦无法回收利用。国外上述炼铅新工艺之所以推广不快，除工程造价昂贵以外，还有技术方面的原因：Kivcet法原料需深度干燥，容易造成铅尘污染；炉子结构复杂，威斯麦铅厂投产初期隔墙曾发生爆炸。QSL法还原段控制较难，渣含Pb波动较大， Pb回收率较低；白银公司1980年代引进该技术，至今未投入生产。ISA法在德国诺尔顿汉铅厂只有氧化段生产，产出的富铅渣水碎后外销；澳大利亚铅厂还原段渣含铅不稳定，富铅渣送烧结处理，现由于经济原因已关闭；云冶曲靖铅厂在建，但只用作氧化段。Kaldo法炉寿短，伊朗厂只有2个月。氧气底吹熔炼鼓风炉还原炼铅法，是中国有色工程设计研究总院和水口山有色金属公司联合开发的具有国际先进水平的炼铅新工艺，该技术获得了2004国家科技进步二等奖，2003中国有色金属工业科学技术一等奖。项目氧气底吹熔炼-鼓风炉还原法KIVCET法QSL法ISA法经济规模3-10万t/a粗铅8-10万t/a粗铅5-10万t/a粗铅5-10万t/a粗铅对原料适应性铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料铅精矿及二次铅原料备料要求 简单，只需制粒或混合复杂，需深度干燥简单，只需制粒或混合简单，只需制粒或混合出炉烟气 S02浓度9-13%15-20%8-10%6-8 %终渣含Pb2.5-3.5%3-4%5-7%还原段未投入生产铅回收率较高，97-98%较高，97-98%偏低，95-96%氧枪寿命4-6周2-4周4-7d综合能耗0.4t标煤/t粗铅0.4t标煤/t粗铅0.4t标煤/t粗铅0.5t标煤/t粗铅投资（按8万t/a）2.0 -2.5亿元5.5-6.0亿元4.0-4.5亿元3.5-4.0亿元环境条件消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间环境良好消除了SO2和铅尘污染，熔炼车间噪音大传统炼铅工艺，污染源集中在烧结系统，新工艺采用氧气底吹熔炼取代烧结过程，产出SO2烟气满足两转两吸制酸要求，彻底解决SO2烟气污染问题；底吹炉产出的铅氧化渣考虑采用鼓风炉还原，是由于鼓风炉具有如下优点：a)技术成熟可靠；b)产能高，设备密闭，环保好；c)具有温度梯度，热能利用率高，不用余热锅炉，投资省，烟尘率低，返料少；d) 具有还原梯度，风口区是强还原气氛，渣含Pb低，回收率高。e)对于老铅厂改造，可以充分利用原有设施，从而可进一步节省投资。以此形成氧气底吹熔炼鼓风炉还原炼铅法，构成了熔池熔炼新技术和成熟工艺的完美结合。湿法冶金工艺流程循环池 铅渣浆化塑料颗粒NaCO3Na2CO3粗铅qmkgisjg 出售废蓄电池破碎分选系统造粒循环池废酸部分铅膏铅金属循环水有机物塑料硬橡胶中和铅合金硫酸钠合金精炼脱硫燃气反射炉压滤再生粗铅母液熔铸蒸发结晶铸锭布袋除尘器排放3.2、鼓风炉炼铅工艺概述 粗铅生产工艺流程烧结焙烧鼓风炉熔炼法虽然工艺稳定、可靠，对原料适应性强，经济效果尚好。但该工艺的缺点是烧结烟气SO2浓度低，采用常规制酸工艺难以实现SO2的利用，严重地污染了环境。此外，烧结过程中产生的热量不能得到充分利用，在原料（制备返粉）多段破碎、筛分时，工艺流程长，物料量大，扬尘点分散，造成劳动作业条件恶劣。为了改变传统炼铅工艺的这种状况，20世纪80年代以来，许多直接炼铅工艺被引起了广泛兴趣，近年已在工业生产上得到完善与发展。传统工艺有被硫化铅精矿直接熔炼法完全取代的趋势。3.3、硫化铅精矿的烧结焙烧3.3.1、硫化铅精矿烧结焙烧的目的硫化铅精矿的粒度小，大都小于200目（0074mm），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。3.3.2、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Cu1），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形态进入铅锍，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，当铅锍中含Cu1015时，铜在铅锍中的回收率可达8090。如果精矿中含Cu、Zn都高，残硫问题只能根据各厂的具体情况而定。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，使之进入铅锍，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锍，而是采用“死焙烧”。这样既免除ZnS的危害，又减少造锍的麻烦和锍处理的费用，同时铅的直收率也得到提高。我国炼铅厂实践证明，粗铅含Cu25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3545，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7075。脱硫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（烧结块残硫量返粉含硫量）/炉料含硫量1003.3.3、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15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的重量不超过1520，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5060，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。3.3.4、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。3.3.5、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6075，欲得残硫1015的烧结块，则料含S应为57。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，Fe2230，CaO1420，Zn815。3.4、铅鼓风炉熔炼的正常操作与故障处理3.4.1、开炉对于新建的或检修后的鼓风炉，开炉前应对整个炉子（包括炉子的砌体、供水系统、供风系统）进行周密检查和试车，看是否符合要求；对开炉用的粗铅、木柴、木炭、焦炭、返渣、烧结块等要准备充足，所需工具准备齐全。（1）烤炉烘烤炉缸一般与烘烤电热前床同步进行。烤炉的目的是将耐火砖砌体中的水分逐渐蒸发出来，先用木柴、木炭小火烘烤，条件许可用电阻丝加热最为理想。烤炉缸时切不可升温太急，以防砖缝开裂和砖块破裂，否则会导致生产时由于砖缝渗铅而损坏炉缸，严重时甚至使炉缸浮起来而被迫停炉。木柴烘烤期间要勤清灰，保持砌体与火焰直接接触，使炉缸烘烤达到赤热程度。烘烤时间视具体情况而定，一般57天，经修补的炉缸只需要35天。（2）开炉开炉前彻底清出炉缸中的积灰，堵好安全口，虹吸道插入钢钎，用耐火泥与焦粉加入少量水混匀后扎好，虹吸口继续用木炭烘烤。开炉的顺序：炉缸铺设木柴点火投木柴加底焦、底铅（开始送风）进渣料进轻本料进本料转入正常生产。具体操作方法：点火后砌好山型水箱、咽喉窝、安放小水箱，于咽喉眼中插入钢钎并用黄泥扎实，打开风口大盖自然送风。点燃木柴，使其充分燃烧。投焦炭前，关上风口大盖，开鼓风机少量送风，每批焦炭都带入底铅，当底铅投入量占总量的80左右时，投入渣料，提高炉温。当进完渣料后，要注意从风口检查炉内液面情况，当发现有上渣迹象时，咽喉即放渣，然后逐步提高风量，恢复料柱，调整渣溜槽高度和铅坝高度，正常排出熔渣、粗铅。3.4.2、正常作业鼓风炉的正常作业包括：进料（燃料和炉料）、熔炼产物的排放（即咽喉、虹吸的操作）；风量、风压的控制及风口的作业；水冷系统的照应；电热前床的操作。（1）进料将焦炭、烧结块、返渣等料仓内的物料通过配料、计量，靠电动机械矿车或皮带等运输设备，把物料分别从炉顶两侧或中部加入炉内。一般进料顺序为：焦炭返渣烧结块。侧面加料，要求大块物料分布于炉子中央，而小块物料分布于两端。加料后在正常情况下，物料料面成锅底形（中央区较低）。为了使鼓入的空气在炉内分布良好以及炉气上升均匀，关键在于稳定料面，控制加入物料的速度，做到布料均匀，防止炉顶上火等。装料操作关键在于控制料柱高度，确切地说是控制进料前后的料位差值应最小，即稳定料面。生产实践中，有两种作业制度即高料柱（366）和低料柱（253）。低料柱作业的特点是炉子生产能力较高，焦炭消耗少，炉顶温度高（约600），被炉气带走的铅尘量大，渣含铅高，故铅回收率低，这是此作业一个大缺点。高料柱作业时，炉顶温度低（100150），因而被炉气带走的铅尘少，炉渣含铅低，故回收率高，但炉子生产能力较低，焦炭消耗大。目前，这两种作业制度都有厂家采用。（2）熔炼产物的排放粗铅从虹吸道连续排出铸锭，或用铅包送至下道工序精炼；炉渣从咽喉口连续排至电热前床进行沉淀分离、保温；铅锍根据其量多少，不定期由渣溜槽侧面与咽喉口在同一水平面的放锍口排出。改变虹吸出口和渣溜槽高度，可调节炉缸中铅液面的水平与渣层的厚度。实际操作中，两溜槽高度应调整到适宜位置上。若铅溜槽低，炉缸储铅量减少，温度降低，则部分溶解在铅中的杂质析出，造成虹吸道堵塞，同时部分锍将进入炉缸与铅一起排出，这不仅影响粗铅的质量，同样使虹吸道堵塞；若铅溜槽高，则咽喉口被铅液填充，阻止炉渣排出。渣溜槽高时，则本床中渣层厚，会将炉缸中的铅压出，风口区出现上渣迹象，容易造成风口上渣，甚至灌死风口，影响风口送风。渣溜槽低时，则咽喉口喷风，操作无法进行。（3）风量、风压的控制及风口的作业铅鼓风炉的送风量应该稳定，任何风量波动均能给炉子作业带来负面影响。实际上，往往由于炉料、焦炭质量及操作上的原因，加入炉内焦炭相应减少或因料柱阻力升高，而使送风量减少造成风焦比的严重失调。对鼓风炉风量的控制更确切地说是对风焦比的控制。风口操作的基本任务是要经常捅打风口，扩大风口送风面积，使风能达到炉子的中心；第二要减少风口大盖的漏风，及时更换密封圈，拧紧大盖螺栓，通过观察风口内部，判断炉况是否正常。通常风口表面有类似蜂窝状亮点，钢钎易于捅至炉中心，钢钎不带粘渣，表明炉况正常；如果风口发黑、发暗表明炉况不正常，应及时处理；发现风口有上渣迹象，则可能是咽喉或虹吸道堵塞，应立即进行处理。（4）水冷系统的照应不论是汽化冷却还是水冷却，都要求水套内水温稳定并且不得断水，如果水套采用水冷，则应控制出口温度达7080，水温太低则热损失增大，炉结易形成。如果实行汽化冷却，则要经常检查汽包水位、蒸汽压力，关键是要稳定汽包压力02025Pa，汽包严禁缺水，缺水时间长了水套有被烧坏的危险。无论是水冷还是汽化冷却，都应用软水，以防止水套结垢影响冷却效果进而影响水套的寿命，同时应定期对汽包、水套排污。在开炉、开风、停风、打炉结过程中，要注意水位、压力的波动情况，及时调节与上水。3.4.3、常见故障及其处理（1）炉顶故障及其处理方法炉顶冒火产生的原因：风焦比不当，焦炭过剩，大量CO在炉顶燃烧；焦炭中含挥发物过多；焦点上移；料柱太低，大量CO来不及同炉料作用，便逸到炉面上燃烧；炉结形成，引起悬料。消除的措施：调节好风量、风压；改善焦炭质量；提高料柱；消除炉结和悬料。料面跑空风产生的原因：炉结严重，造成炉子横截面积缩小，炉气集中通过；炉料粉状物多，透气性差，风压高，将粉料吹出形成空洞。消除的措施：暂停风，消除炉结；改进烧结配料和操作，提高烧结块强度；适当降低风压。降料速度慢产生的原因：风口送风不好；还原能力过强，风口区温度低；炉料粉状物多或强度太低，造成透气性差；炉料或炉渣熔点高。消除的措施：处理好风口，扩大送风面积；调整好风焦比；加入返渣改善炉料透气性；烧结改料调整炉渣成分。（2）风口故障及其处理方法风口常见故障是：发黑、发红、发暗、发空、发硬。其产生的原因：焦率太低，造成风口发黑、发暗；焦率太高，焦点上移，风口区变冷而引起发黑；风口上方长炉结，造成风口区出现空洞；焦炭分布不均匀，炉中心焦炭不足，造成中心发硬；水冷水套水温太低，造成风口区冷凝或发红。消除的措施：调整焦率，使风焦比适当；改进布料方法，使焦炭在炉内均匀分布；集中压一次底焦，提高风口区温度；及时清除炉结；调整水套冷却水量，以提高出水温度。风口上渣是鼓风炉熔炼过程中最常见的故障之一，产生原因是：咽喉堵塞，未及时处理；虹吸堵塞，使炉内液面升高，咽喉或虹吸堵塞，处理时间长；炉缸内长“横隔膜”；突然停风，造成风压猛降，炉缸内熔体回升；由于炉内悬料崩塌，炉缸熔体回升；停风前未将粘渣排净，或准备工作未做好；开风时，炉况未能及时转入正常或由于渣坝太高。处理方法：加强对虹吸、咽喉的检查，发现堵塞，迅速处理，保证畅通；用氧气烧穿炉内 “横隔膜”；突然停风，应迅速打开几个风口大盖，使熔渣排出，以免将风口全部堵死；稳定风压，防止因炉内阻力过大，使风机跳闸；计划停风，必须先将炉内粘渣排尽，开风前从咽喉眼往炉内用氧气烧透；发现风口上渣，必须降低渣面，此时不许降风压或者打开风口大盖处理，更不准停风。待风口上渣现象消失，才能将冷凝物排除保证风口畅通；如果风口全部堵死，可设法间隔打通几个风口，死风口不送风，活风口送风，使邻近风口冷凝物熔化后，再行处理打通送风。（3）咽喉故障及其处理方法咽喉故障一般是凝结，致使咽喉口缩小，渣流不畅通；也可能是高熔点杂物或焦炭堵塞。其产生原因：渣成分变化，不符合造渣要求，渣含锌、氧化钙过高，熔渣易发粘乃至凝结；炉料含锌过高，烧结块含硫高生成大量的硫化锌进入渣中，使炉渣发粘；铅锍、黄渣等未及时排出；风焦比失调，造成渣温降低，炉渣发粘；虹吸铅坝太低或渣坝太高，致使炉缸内高熔点熔体无法排出，停留过久，温度下降，造成咽喉堵塞；焦炭或高熔点杂物堵塞咽喉口。处理方法：调整烧结配料，临时加入调整渣型的块状熔剂或萤石等；排出铅锍、黄渣及粘渣；调整风焦比，提高炉温；垫高虹吸铅坝，降低咽喉渣坝高度，减少熔渣在炉内、井内的停留时间；降低烧结块含硫；用氧气烧化凝结物以扩大咽喉口，排出焦炭或难熔物。(4)虹吸故障及其处理方法虹吸常见的故障是虹吸道缩小、不畅通或堵塞。产生原因：烧结块含铜高，浮渣多；炉内形成“横隔膜”，铅液不能进入炉缸；虹吸道出铅锍；烧结块品位低或铅坝太低，炉缸存铅少，温度低，铅液中的铜凝析堵塞虹吸；停风后再开风时，铅井未烧灵活。处理方法：用钢钎捅或氧气烧；调整好铅溜、渣溜槽高度，防止铅锍进入虹吸道；用氧气从虹吸口或咽喉口将“横隔膜”烧通，并加入部分渣料或萤石洗炉；开风前，必须将铅井烧灵活。(5)炉结的生成及其处理炉结是铅鼓风炉生产最大的故障，往往因炉结而导致生产作业极度混乱。因此，必须有计划、有准备地临时停炉进行处理。现在普遍采用爆破、机械及人工锤打相结合的方法来处理。炉结生成的原因非常复杂，不同部位的炉结的物相组成也不同。按炉结生成部位不同分为炉身炉结和炉缸炉结两类，炉身炉结可分为上、中、下三部分。炉结生成的主要因素是：炉料成分及性质，含硫量、块度；熔炼过程采取的料柱高度；焦率高低；风量、风压；水套水温；布料是否均匀等等。应先分析炉况，查明产生炉结的主要原因，采取有效措施，尽快消除炉结，以保证炉子恢复正常生产。现将各部炉结的生成原因以及预防处理方法介绍如下：上部炉结：上部炉结的化学成分基本与烧结块相似，这表明是粉状料因炉顶温度波动熔融而成。上部炉结形成后的特征是炉顶上火，炉内各部位降料速度不均匀；上部炉结严重时，可形成悬崖状或桥状，使物料搭棚难以下移；甚至造成局部穿孔，产生跑空风等现象。产生原因：粉状料太多，造成炉内阻力不均，粉料集中处一旦被高温气流吹成喷火口时，引起上火跑空风，使靠炉壁的粉料迅速受热熔化，粘附于低温炉壁上，并且加炉料时，粉料在炉边落得多，很容易形成粉状炉结；烧结块中的金属铅在上部熔化，将粉料粘裹；高温区上移，炉顶温度过高，部分炉料过早在上部熔化；铅、锌等金属及其化合物的蒸汽升至上部后，被冷凝而积结在炉壁上。防止及处理方法：减少炉料中的粉料，入炉物料必须符合要求；控制好风焦比，防止焦点上移，减少炉顶上火和跑空风；提高烧结块质量，降低残硫，生产坚硬多孔的烧结块，以改善炉内透气性；改善配料比，调整渣成分，使炉料熔点适当；降低料面，用机械或爆破清除炉结；用返渣洗炉，有条件时在配料中加入适量的氯化铅渣。中部炉结：其主要成分为硫化锌，该炉结坚硬，难以清除。其产生原因：烧结块残硫高，铅锌的硫化物在风口上部呈半熔融状态，粘结于水套壁上；高锌炉料进入还原带后，较多的锌化物被还原，呈锌蒸汽上升至炉子中部，再度氧化成氧化锌和被硫化成硫化锌粘于炉壁形成炉结，或在高温区部分硫化锌直接挥发上升至中部后而凝结成炉结；风焦比失调，使炉子中部温度降低，以硫化锌为主体的半熔融物凝结而形成炉结；无准备的长时间停风，使半熔融物在风口上方冷却凝结；水套水温控制太低，使水套壁上的渣壳覆盖层逐渐加厚。风口上部炉结生成的特征：风口黑暗，钎子捅时发硬发粘；水套中的水热交换差，进出口水温差小；长炉壁上方降料缓慢。防止及处理方法：烧结块含锌不可过高，降低残硫，以防铅、锌硫化物大量存在；适当提高焦率，增加焦炭层厚度以提高炉温；当烧结块残硫高，则应降低料柱，以提高炉子的脱硫能力；加入返渣，洗炉；稳定汽包汽压或提高水套水温；停止因炉结造成的暗风口送风（或送小风），使炉结熔化直至风口变亮，逐渐送风至正常操作。下部炉结即床炉结：下部炉结含锌、硫很高，这表明是ZnS引起的结块。其产生原因：烧结块残硫高，大量硫化锌在风口下部凝结；炉内还原能力过强，渣中钙太高，易使金属铁析出；虹吸堵塞后，处理不及时，促使熔解在铅中的高熔点金属析出浮于铅液面，形成炉结。本床炉结生成的特征：铅温下降，颜色由红变暗，流量减少，咽喉有铅液流出；降低风压检查，虹吸井铅面无明显波动；用钎子捅虹吸时，不感到虹吸道和炉缸底部有阻碍物。反之，如果感到有阻碍物，即使用氧气烧通，也无铅液流出，则表明本床已长横隔膜。处理方法：加入低锌返渣及低铜铅炉料，提高炉缸温度，促使炉结熔化；改变风焦比，控制好还原气氛；加入黄铁矿，使其熔化；临时停风，用氧气烧穿横隔膜，使其熔化。炉缸炉结：炉缸炉结含Cu、Zn、S均高，这主要是炉缸温度逐渐降低形成的炉底炉结。特别是当停风次数多而时间又长时，将助长其生成。炉缸炉结，首先是在咽喉正对着一端炉缸以及虹吸道相对的那一边炉缸处形成炉结，因炉内热量分布及渣、铅、铅锍等流动情况等原因，使这些地方温度偏低并形成死角，所以，高熔点的硫化物等易先在该处形成炉结，并逐渐向炉缸中心及底部发展。炉缸炉结生成原因：炉料含硫化锌高，形成锌锍，粘附于缸壁上；炉料含铜高，在炉缸内析出；焦率过高，还原能力极强时，可能有大量的铁被还原，形成炉缸积铁，或生成大量黄渣，排除不及时，炉缸温度降低而冷凝形成炉结；炉缸铅液少，热交换差，高熔点化合物凝结；风压太低，风速太小，送不到炉子中心，则中心部分未熔化的炉料落入炉缸形成底结；停风时间过长，次数过多，炉缸温度急剧下降。炉缸炉结生成的特征：虹吸道不畅通；咽喉故障多，渣含铅高；长时间放不出铅锍。其预防及处理方法：从虹吸及咽喉用氧气烧穿横隔膜，或打开山型处理；加入无铜、铁炉料或改变渣型等措施加以消除“积铁”或“积铜”造成的炉缸炉结；控制好风焦比，提高炉温并提高入炉风压，及时排除粘渣等物。3.4.4、停炉（1）临时性停炉主要是为了清除炉结。在炉料供应不上和附属设备出现故障时需要停炉，一般不超过12，首先停止进料降料面，在降料过程中，将虹吸井垫高，渣溜槽逐步降低，待料面降至风口区以上1左右时，打开放锍口，排净炉内的渣子、锍、黄渣等粘物，停止送风，打开部分风口大盖，关闭支风管阀门，用黄泥堵塞风口，压底焦（按每2床面积加焦200300Kg），拆除咽喉窝，取下小水箱，虹吸井用木炭保温。再开风时，先用氧气烧开咽喉口内的凝渣，使咽喉与虹吸连通，安装小水箱，砌咽喉窝，扒出风口黄泥，关好风口大盖，开鼓风机送风，用一些渣料洗炉，再进料提高料面，转入正常作业。若突然停电引起临时性停炉，则需马上打开几个风口大盖放渣，打开放锍口，放出炉内熔渣，从咽喉口插入钢钎，处理风口，扒出风口中的凝渣。（2）计划性停炉大修首先将贮仓中的物料处理完，然后降料面，进几次渣料洗炉，待料面降至风口区后停风，放净炉内熔渣，再放底铅，拆水套，清除炉内和炉缸中的残余炉料，进行检修。3.5、鼓风炉炼铅的主要技术条件及其控制3.5.1、鼓风炉炼铅的主要技术条件（1）进料量鼓风炉的每批进料量随炉子大小差异较大，大型炉可达135，小型炉仅为100500Kg，进料时间间隔一般为1020min，要求加料前后料面波动不大于05。（2）料柱高度铅鼓风炉生产有高料柱（3660）与低料柱（253）两种操作方法，一般多用前者。当有下列特殊情况时，可考虑采用低料柱操作法：烧结块含铅品位较高（50以上），残S较高；烧结块强度低；为取得较高的床能率指标8090（2）；小型鼓风炉熔炼。（3）鼓风风量与风压生产中，当采用高料柱作业时，鼓风强度为25353（2min）；低料柱操作时，鼓风强度为40603（2min），鼓风炉的鼓风压力主要取决于炉内料柱的阻力，并随炉况而波动，当高料柱作业时，一般为1120KPa；低料柱作业时，一般为6711KPa，当鼓风炉风口区宽度较大或选用的风口比较小时，应取较高的鼓风压力，反之则取较低的鼓风压力。（4）液铅、熔渣放出温度和炉顶压力铅液放出温度为8001000，炉渣温度为11001200。为了防止炉顶冒烟和大量漏风，应控制微负压操作，炉顶压力一般为1050Pa。（5）焦率高料柱作业时，焦率一般控制为1013；低料柱作业时，焦率控制为7510。（6）鼓风炉水套供水水套冷却方式有水冷却和汽化冷却两种。当鼓风炉水套用水冷却时，对供水有如下要求：水套出口水温度一般为6080，水的硬度较大时采用下限，反之则采用上限；当水套进出口水温差为4060时，单位水套面积耗水量为16L（2min），也可按吨炉料耗水243估算；(7)有炉缸鼓风炉铅液面、渣面的控制当鼓风压力为133173KPa时，虹吸铅井的铅液面一般比炉缸内铅液面高100250mm。铅井内铅液面的高低用放铅溜槽的泥堰来控制，炉缸铅液面过高，则咽喉排渣和排锍时会夹带出部分铅液；若太低，锍又不能及时排出而滞留在炉缸内，极易形成炉缸炉结。当鼓风压力为11173KPa时，咽喉口底面低于虹吸井铅液面50100mm；咽喉口渣坝高度一般为350450mm。3.5.2、鼓风炉炼铅的主要技术经济指标国内几个炼铅厂鼓风炉熔炼的主要技术经济指标列于表324。3.6、炼铅炉渣及其烟化处理3.6.1炼铅炉渣的化学组成在火法炼铅过程中产出的炉渣主要由炼铅原料中的脉石氧化物和冶金过程中生成的铁、锌氧化物组成，其组分主要来源于以下几个方面：（1）矿石或精矿中的脉石，如炉料中未被还原的氧化物SiO2，Al2O3，CaO，MgO，ZnO等和炉料中被部分还原形成的氧化物FeO等。（2）因熔融金属和熔渣冲刷而侵蚀的炉衬材料，如炉缸或电热前床中的镁质或镁铬质耐火材料带来的MgO、Cr2O3等，这些氧化物的量相对较少。（3）为满足冶炼需要而加入的熔剂，矿物原料中的脉石成分如SiO2，CaO，Al2O3，MgO等，而是单体氧化物的熔化温度很高，只有成分合适的多种氧化物的混合物才可能具有合适熔化温度和适合冶炼要求的物理性质。因此，各种原料中脉石的比例不一定符合造渣所要求的比例，必须配入熔剂如河砂（石英石）、石灰石等。（4）伴随炭质燃料和还原剂（煤、焦炭）以灰分带入的脉石成分。工业上对炉渣的要求是多方面的，选择十全十美的渣型比较困难。应根据原料成分、冶炼工艺等具体情况，从技术、经济等各方面进行比较，选择一种较适合本企业情况的相对理想渣型。炼铅炉渣是一种非常复杂的高温熔体体系，它由FeO、SiO2、CaO、Al2O3、ZnO、MgO等多种氧化物组成，它们相互结合而形成化合物、固溶体、共晶混合物，还含有少量硫化物、氟化物等。炉渣成分基本在下列范围波动（）：320Zn。1330SiO2，1731Fe，1025CaO，055Pb，0515Cu，37 Al2O3，15MgO等。此外，炉渣还含有少量铟、锗、铊、硒、碲、金、银等稀贵金属和镉、锡等其他重金属。其中含量较多的有价金属是铅、锌。在铅鼓风炉中，烧结块中的锌一部分在炉内焦化区被还原挥发进入烟尘，大部分锌留下进入铅炉渣，少量进入铅锍。当烧结块含硫高，在熔炼中产出锍时，进入锍的锌会有所增加。值得注意的是，ZnS在粗铅和炉渣中的溶解度都较小，当其数量多时，会自行析出，形成熔点高、密度介于炉渣与粗铅之间的且粘度大的，以ZnS为主体的单独产品，称为“横隔膜层”，它是造成鼓风炉炉结的重要原因。所以处理含锌高的原料时，应在烧结时完全脱硫，使锌在熔炼时以ZnO形态进入炉渣。ZnO是两性化合物，作为碱性物进入渣中便与SiO2生成难熔的硅酸盐，如ZnOSiO2、2ZnOSiO2，其生成温度在1550以上，ZnO很难溶于这种熔体中。ZnO作为酸性物进入硅酸铁的炉渣中，发现有FeOZnO存在，因此有的工厂处理含锌高的原料时，造高铁低硅低钙炉渣，因为ZnO在这种炉渣中的溶解度较大。Al2O3也是两性氧化物，在炉渣中的作用与ZnO相似，因此，当原料中Al2O3高时，把Al2O3当作ZnO看待，造低硅低钙的炉渣为好。3.62烟化炉处理铅炉渣的影响因素3.6.2.1烟化温度和时间其他条件一定时，锌和铅的挥发速度随温度的升高和吹炼时间的延长而增加，但温度不能控制过高，如超过1350，由于FeO被碳还原，可能形成积铁或形成锌铁合金，有碍于烟化过程进行；温度过低，金属氧化物的还原速度变慢，挥发速度降低，炉渣流动性变坏，放渣困难，甚至有结炉的危险。实践证明，烟化炉温度应控制在11501300为宜。3.6.2.2还原剂炉渣烟化可用固体、液体或气体还原剂兼作燃料。目前，大多数工厂仍采用固体还原剂。还原剂中含氢愈多，则烟化过程的效果愈好。所以，即使是以煤作还原剂，最好选用含氢量较高的煤，即挥发分较多的煤，而煤的灰分量和发热值对烟化过程影响不大。因此，对煤的质量要求不太高，煤在烟化过程中既是发热剂又是还原剂，其消耗量因含碳量而异，为渣量的1426。烟化过程中固体碳和CO同时起作用，粉煤的粒度愈细愈好，因为细粉煤比表面积大，有利于温度迅速升高和还原速度加大，锌的挥发效率高。3.6.2.3鼓风强度及过剩空气系数值由于烟化过程的还原剂主要是CO，因此影响挥发速度最主要的的因素是鼓风强度，因为炉温、COCO2比、气体量和金属蒸气压等都与鼓风强度有关，而鼓风强度的大小又决定于燃料消耗和值，值愈大，CO2分压愈高，则炉温愈高，生产率愈大；反之，值减小，CO分压增大，则炉内还原能力增强，锌蒸气的分压也升高，即挥发速度加快。实际上，生产过程中的值是变动的，通常在烟化过程开始时值接近1，使碳几乎全部燃烧成CO2，以提高熔渣温度；转入还原期后，调整值为062065时，锌的挥发率可达845，铅可达95。3.6.2.4渣中金属含量及炉渣成分实践证明，渣中金属含量及炉渣成分对锌挥发速度的影响较大。炉渣含锌量愈高，则锌的回收率也愈高。烟化炉处理炉渣含锌量应不低于6，否则挥发速度便急剧降低；含锌低于4的炉渣用烟化炉处理是很不经济的；终渣含锌也不应降至2以下，否则也不经济。随着燃料和还原剂价格上涨，这些渣含锌的下限也应当相应提高。3.6.2.5吹炼时间某厂实践表明，仅处理熔融炉渣时，吹炼时间为90120min，超过120min后再继续吹炼时，燃料消耗很大，而锌的挥发率增加很小；如加入30的冷料时，则烟化时间为150min；如仅处理冷渣时则需要240min。3.6.2.6熔池深度炉中渣层厚度一般控制在风口区以上7001000mm的范围。渣池越深，粉煤的利用率越高，其单位消耗量越小，但锌的挥发速度相对减小，吹炼时间相对延长。应当指出的是熔池也不宜太深，否则粉煤不能均匀地送入炉渣内，并使熔渣流态化状态变坏，正常作业遭到破坏；渣层太薄，燃料的利用率降低，其消耗量大大增加，会使作业不经济。3.6.3烟化炉吹炼的生产实践3.6.3.1炉渣烟化的原料和燃料烟化炉处理的含Pb、Zn原料通常有两类：一是来自铅鼓风炉或铅锌密闭鼓风炉（S）电热前床的熔融渣；另一类是鼓风炉的水淬渣、渣包结壳、烟道结壳以及富锌氧化矿（1530Zn）和其他含锌固体物料，如锌浸出渣和炼钢电弧炉烟尘等。熔融炉渣通常用渣包由吊车通过烟化炉前端墙上溜槽加入炉内。除热渣外，有时还加入上述冷料即固体物料。通常是先将熔渣加入炉内，再加入冷料。冷料的处理有利于综合回收，但冷料加入量不宜多，否则会过多地增加燃料消耗，延长吹炼时间和降低炉子的生产能力，使作业不经济。工厂实践表明，冷料加入量一般不超过30。大多数工厂的烟化炉通常用粉煤来做还原剂和燃料，对煤质没有严格的要求，这也是烟化炉吹炼的优点之一。粉煤中挥发分高对烟化过程有利；粒度对挥发效果及烟尘质量有较大影响，因此一般要求粉煤颗料8085以上小于0074mm，其中00200050mm粒级应占多数，同时粉煤水分不超过1，以利输送和（注：炉渣加入量为熔融炉渣与冷炉渣量之和）贮存。3.6.3.2烟化炉吹炼的操作用烟化炉处理炉渣，分进料、吹炼和放渣三个步骤进行。在前一炉吹炼完并放完渣后，用黄泥堵住渣口，插入水冷堵枪，打开进料闸门，由吊车将电热前床盛满熔渣的渣包吊至烟化炉进料溜槽，将液体炉渣缓慢倒入炉内。待装到一定高度（一般渣深为115），关闭进料闸门，转入正