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文档简介
1、1 我国铅锌冶炼行业发展状况与政策分析 10多年来,我国铅锌工业生产发展较快,经济效益明显回升。 “十一五 ”期间,在稳步 推进淘汰落后产能、 促进节能减排的同时, 我国铅锌冶炼行业也在积极有序地进行兼并重组 及境外资源的开发。 不过, 我国铅锌冶炼行业在发展的过程中也存在一些问题, 如结构性矛 盾突出、资源保障程度低、缺乏产品价格话语权等情况。因此,亟需加大行业改革力度,实 现我国铅锌冶炼行业的可持续发展。 背景资料 我国铅锌矿基本情况 铅锌是我国优势矿产矿资源。我国铅矿查明资源储量 3481.80 万吨;锌矿查明资源储量 9172.35 万吨,储量及基础储量仅次于澳大利亚、美国,居世界第三
2、位。我国铅锌矿资源表 现为以下特点:第一,大矿少、小矿多,大型铅矿仅占全部矿床的 1.5%,大型锌矿占全部 锌矿的 4.5%。第二,富矿少、 贫矿多,高于 3%的探明铅储量只占全部探明储量的 30%左右, 锌矿床品位略高,但仍有 35%以上的锌矿品位小于 4%。第三,铅锌储量、基础储量保证年 限不高,铅储量不足 4 年,锌为 5 年;铅基础储量 5.6 年,锌 7.4 年,虽然储量丰富,但后 备资源缺乏,可供规划利用的资源储量不多。第四,国内铅锌业矿山以小企业为主。第五, 随着国内铅锌冶炼产能的扩张,国内铅锌原料的进口也在迅速增加。 从储量分布来看,内蒙古、云南、湖南、广东和甘肃是我国主要铅锌
3、资源分布地,其储 量都超过 100万吨,这 5 省的储量占全国总量的 72%。 我国铅锌冶炼行业的基本情况 我国以独立的铅生产企业和锌生产企业为主, 铅锌综合企业占少数; 铅锌深加工产品少, 国内企业产品差异性小,品牌效应不明显;国内铅锌价格透明,贸易商和物流公司作用大, 有一定的投机机会; 是有色金属行业集中度最低的, 依靠国内消费市场和低环保成本有一定 的行业竞争力。 据中国有色金属工业协会统计, 2009 年我国规模以上的铅锌企业 1374 家,其中采选企 业 754 家,冶炼企业 620 家。全年铅锌行业总资产 2070.7 亿元,占有色金属行业总资产的 11.6,其中采选业 752亿
4、元,冶炼业 817亿元; 主营业务收入 2241 亿元, 其中采选业 771 亿元, 冶炼业 1470 亿元; 实现利税总额 255.1亿元, 其中利润 147.5亿元,采选业实现利润 84 亿元,冶炼业利润 63.5 亿元。 我国已成为全球最重要的铅锌生产国之一。 2000年国内精铅产能在 110万吨, 2010年 精铅产能快速增长至 498 万吨; 2000年锌冶炼产能在 170 万吨左右,到 2010年锌冶炼产能 高达 633 万吨。铅的冶炼工艺几乎全是火法,湿法冶炼至今仍处于试验阶段。铅精炼方面, 我国基本上采用电解精炼工艺, 而俄罗斯和欧美主要采用火法精炼。 锌的生产工艺分为火法 和
5、湿法,目前主要的生产工艺是湿法,该工艺可以减少环境污染, 有利于生产连续化、 自动 化和原料的综合利用,提高产品质量,降低能耗。 铅锌冶炼行业产业结构 经过几十年的发展建设,我国已经形成了东北、湖南、两广、滇川、西北等五大铅锌采 选冶炼和加工配套生产基2 地, 铅产量占全国总产量的 85%以上,锌产量占全国总产量的 95%。 我国铅锌冶炼企业众多、布局分散、规模有限。 2001 年我国前 10 位铅、锌企业产量占全国 产量比例分别为 52%和 64%, 2008 年降为 37.5%和 45.5%。铅锌行业近几年快速发展,但 只是矿山、冶炼厂数量与产量的简单放大,市场缺乏具有国际竞争力的大型采选
6、冶炼企业。 我国主要铅锌冶炼企业生产能力及矿石自给率 我国铅锌冶炼行业发展现状 1. 投资持续快速增长 近几年,我国铅锌行业固定资产投资加速增长。 20002001 年民营企业迅速成长; 20022003 年铅冶炼规模迅速扩大; 2004 年以来,矿山和冶炼业投资全面高涨; 20052007 年采选业投资增长速度超过冶炼业,在 2007 年二季度达到高峰,之后增长速度减慢; 2005 年以来,冶炼业投资以大型企业为主,投资大,起点高。铅锌行业固定资产投资持续增长, 主要是因为我国铅锌采选业和冶炼业出现了融合趋势,未来采选冶一体化的企业数量将增 加,这将促使大企业产业结构延伸向矿产。 我国铅锌行
7、业固定资产投资情况 2. 国内精矿供应偏紧,导致冶炼成本偏高 在铅锌冶炼成本构成中,原料费用即矿产成本是最重要的部分。 2001 年以来,国内铅 精矿价格占精铅价格比例稳定在 60%以上,2007年占 76%,2008年占 74%,2009 年占 82%, 2010 年占 85%,按照今年上半年的铅矿以及精铅价格计算,今年的铅精矿价格占精铅价格 的比例为 87%。锌精矿价格占电解锌比例近年来趋于下降, 2007 年占 74,2008 年占 55。 近两年国内铅价与铅精矿销售价格比较 从国内精矿产量来看,精矿产量增长明显, 2010 年矿山生产活跃,精矿产量增幅稳定 在 25%以上。据 CNIA
8、 统计, 2010 年我国累计生产铅精矿 185.1 万吨,同比增加 36.1%。铅 价走势良好,刺激了矿山生产的积极性。 2011 年上半年铅矿产量为 131 万吨,增幅较大, 这主要是因为稀贵金属价格攀升。 虽然精矿产量增长, 但其增速落后于精铅以及锌冶炼增速, 国内精矿供应紧张,导致冶炼成本偏高。 3. 外强内弱局势长期延续,冶炼商缺乏话语权,国内加工费偏低 我国大部分冶炼企业自供矿有限。 例如,湖南株冶是一家年产铅锌 60 万吨的冶炼企业, 而矿石自给率只有 1%。2003 年以来,我国铅锌精矿很少出口,而是大量进口。 2008 年, 我国进口铅锌精矿分别达到 144.5 万吨和 23
9、8.5 万吨,同比增长 13.8%和 10.7%; 2009 年, 我国铅锌精矿分别进口 120 万吨和 370 万吨,铅精矿进口同比下降 16.9%,锌精矿进口同比 增长 55.1% ;2010 年,累计进口铅精矿 160.4 万吨,与上年持平,锌精矿进口有所下滑,进 口量为 324 万吨,比上年下滑 15.9%。 2011年上半年,我国铅精矿进口量累计为 66.1 万吨(实物量),同比增长 9.4%。因国 内冶炼厂购买意愿不强, 精矿进出口贸易相对较为平淡, 上半年进口到我国的精矿多为去年 的订单,新增订单较少。 据中国海关统计, 上半年我国精矿月进口量徘徊在 23 万吨左右,16 月份全
10、国累计进口 137.5 万吨实物量,折合金属量 64.3 万吨左右,比去年同期少进口 13 万 吨,大约减少金属量 6 万吨。去年 10 月份以来,国内每个月的锌精矿产量都没有超过 30 万吨。 精矿进口下降的主要原因在于加工费持续低3 迷, 打击了冶炼厂的进口积极性, 而且市 场锌价变动频繁,进口经营难度加大。 铅矿进口基本稳定 加工费低迷打击冶炼商积极性 4. 冶炼能力持续快速增长,且有继续增长的趋势 过去 10年间,铅锌冶炼产能急剧扩张, 2000年精铅产能在 110万吨, 2010 年国内精铅 产能快速增长至 498万吨, 10年间精铅产能年均递增 28%;2000 年锌冶炼产能在 1
11、70万吨 左右, 2010年锌冶炼产能达到 633万吨, 10 年间锌产能年均递增 24.7%。 铅锌产能保持较快增长 从安泰科公布的数据看, 2010年我国铅冶炼产能由 2009年的 445 万吨增加至 498万吨, 增幅在 12%左右;分地区看,新增产能主要集中在河南、湖南、云南等主要精铅生产地区。 我国主要铅生产企业 2011年,我国锌冶炼淘汰落后产能任务为 33.7 万吨,与去年淘汰落后产能 29.37万吨 相比增长了 14.74% ,但国内锌冶炼的投资热情依旧,因此今年我国锌冶炼产能仍将上升。 2010 年,我国锌冶炼产能为 633.5 万吨,产量约为 513 万吨。随着新增产能的陆
12、续建成投产, 2011 年我国锌冶炼产能有望突破 700 万吨,产量也将提升。据上海有色网( SMM )统计, 包括安徽铜冠、 汉中锌业、 江铜集团在内的多家企业, 在 2011 年可建成投产的新增锌冶炼 产能将达 75 万吨, 若按 80%的企业开工率计算,则今年的电解锌产量将达 573 万吨。 2010 年我国铅冶炼新增产能 我国主要锌冶炼企业及其产量 5. 我国铅锌冶炼和采矿一体化进程加快 目前我国铅锌矿产资源紧张, 铅锌价格外强内弱, 国外大型矿产商对其资源具有一定的 垄断性, 导致进口矿成本偏高。 在这一背景下, 国内一些主要的冶炼企业如株洲冶炼集团公 司、豫光金铅公司、 四川宏达公
13、司等开始将业务延伸至矿山领域, 进一步推动了我国铅锌产 业链的一体化。 另外, 国家节能减排及环保整顿政策也令部分小型冶炼商遭遇技术、 环保壁 垒,冶炼成本过高, 随着原生铅行业准入条件的推行, 我国将有大部分中小企业被淘汰出局, 这也促进了矿冶一体化。 “十二五 ”期间我国铅锌冶炼行业发展状况与相关政策 1. “十二五 ”规划结构调整对铅锌冶炼的影响 “十二五 ”时期我国开始由中等收入国家向高收入国家迈进,从经济大国走向经济强国。 2011 年是 “十二五 ”的开局之年,起步是否良好,不仅要看经济增速,更要看结构调整等转 化方式是否取得进展。 “十二五 ”期间, 我国铅锌工业的发展必须以环境
14、保护和资源综合利用 作为首要任务,重金属污染综合防治是 “十二五 ”规划中的工作重4 点。按照规划,有 14 类重 点防控的重金属污染物, 14个重点省份, 138 个重金属污染防控重点区域, 9大金属污染防 控重点行业, 4452 家重金属污染防控重点企业,规划的目标确定为:重点区域的重点重金 属污染物排放比 2007 年减少 15%,非重点区域的重点重金属污染物排放量不得超过 2007 年的水平。 2.加大节能减排力度,淘汰落后产能,实现我国铅锌冶炼行业的可持续发展 随着全球气候变暖、温室效应日趋严重,环境状况不断恶化,同时能源价格迅猛上涨, 节能减排引起了世界各国的普遍关注。 铅锌冶炼属
15、于高能耗高污染的行业, 提高节能减排技 术水平和管理水平非常重要, 节能减排水平将体现整个行业的技术水平, 决定整个行业的生 存发展。 为促进铅锌行业的结构调整和产业升级, 发改委发布了铅锌行业准入条件 ,按照相 关要求,工信部公布符合铅锌行业准入条件的企业仅有 11 家,包括河南豫光金铅、济源市 金利冶炼、株冶集团、葫芦岛新野股份等几家大公司。 2011年 8月 18日,工信部发布再 生铅行业准入条件(征求意见稿),从工艺、产能、环保等多个角度对再生铅行业设立了 准入门槛。 我国再生铅企业分布较为分散, 存在很多不达标的小企业, 行业门槛提高将淘汰 部分落后产能,促进行业集中度提高,初步估计
16、,准入条件推广后,行业内将有 2/3 的企业 面临淘汰。 2011 年铅冶炼淘汰落后产能企业名单已经公布,涉及 35 家铅冶炼企业,累计产 能 68 万吨; 2011 年锌冶炼淘汰落后产能企业名单包括 32 家企业,涉及产能 34 万吨。 “十二五 ”期间, 我国铅锌冶炼行业面临环保以及节能减排压力, 企业需要更加关注节能 减排和环境保护,同时还要加快技术进步,特别是回收处置技术, 增加再生铅生产比例,改 善我国铅锌生产行业的产业结构,实现我国铅锌冶炼行业的可持续发展。 金属铅的冶炼流程 2011年03月21日11:38来源:金融界网站 【字体:大中小网友评论 铅从原矿开始,经过采矿和选矿,得
17、到含铅 45% 45% 70%70%的铅精矿,然后送入冶炼厂进行冶炼。 炼铅原料 炼铅原料大部分是硫化铅精矿,小部分是铅锌氧化矿,其中所含有价金属几乎都可在冶炼过程中回收。中国硫化铅精矿中常含有以 下有价金属:铅、锌、铜、砷、锑、铋、镉、汞、金、银、硒、碲、铟、锗、铊。在烧结过程, 95%以上的汞进入烟气;70%的铊,30 40%的镉、硒、碲,以及一小部分砷、锑、铋等金属进入烟尘;其余留在烧结块和返粉中。在鼓风炉熔炼过程中,几乎全部的金、银和 大部分铜、砷、锑、铋、锡、硒、碲进入粗铅, 95%以上的锌、锗,50%以上的铟进入炉渣,80- 90%的镉进入烟尘。在火法初步精炼过 程,粗铅中的铜、锡
18、、铟大部分进入浮渣,金、银、铋等金属留在铅中。在铅电解精炼过程,比铅更正电性的金属如金、银、铜、锑、 铋、砷、硒、碲等不溶解而留在阳极泥,比铅更负电性的金属如铁、锌、鎳、钻与铅一道溶解,进入电解液,但不在阴极析出。 从烧结机烟气中可回收汞,烟尘一般返回配料,经循环富集后回收镉和铊。处理鼓风炉烟尘可回收镉、锌、铟、铊等金属。 浮渣熔炼时产出粗铅、冰铜(包括砷冰铜)、炉渣和烟尘,可从冰铜和炉渣中回收铜、铅,从烟尘中回收铟和砷。处理含锡较高的 粗铅时,高锡浮渣可经重选得到铅精矿和锡精矿,分别回收铅、锡。 中国低品位铅锌氧化矿在鼓风炉化矿过程中,一部分铅、锌、镉、锗挥发进入烟尘,一部分进入粗铅,大部分
19、留在熔渣。熔渣经烟 化炉挥发,铅、锌、镉、锗进入烟尘,再从烟尘中回收。 5 精炼 经过初级冶炼后得到的粗铅进一步精炼,有火法和湿法两种。目前世界上以火法为主,湿法炼铅尚处于试验研究阶段。国外以火法 为主,我国以电解精炼为主。电解法的特点是能更好地回收金、银、铋等有价金属,并得到纯电铅。火法精炼则较灵活,可根据粗铅中 杂质情况和市场的需求组织生产,投资也省。 主要冶炼工艺介绍: 基夫塞特(KivcetKivcet)炼铅:1967年前苏联有色金属矿冶研究院开始试验; 1988年实现了工业化连续生产。 该工艺是由原苏联的莫斯科有色研究院和哈萨克斯坦共同研制完成的。 意大利萨米公司购买了该项专利权并在
20、威斯麦港 (Vesme Port) 建设了一座8万吨/年粗铅厂。许可证和基本设计费高达 1000万美元,投资巨大。 基夫塞特法炼铅对物料的制备要求严格,入炉炉 料经配料后要求充分干燥至水份 0.5%以下,粒度要求100目左右。终渣含铅 3%以上,仍有低空污染问题,生产能耗高。 QSLQSL 炼铅:由德国鲁奇公司等研制的,已在中国、德国、韩国建厂,该工艺对原料制备要求相对较为宽松,物料水份、粒度组成不 受严格的限制。 由于氧化与还原在同一个装置中完成,终渣含铅为 5%-10%,氧耗高、电耗高。 富氧顶吹浸没熔炼法(ISAISA 和 AusmeltAusmelt 炼铅):是澳大利亚联邦科学工业研究
21、组织(简称 CSIRO )在20世纪70年代初开始研究开 发的顶吹浸没喷枪技术衍生出来的熔炼方法,属熔池熔炼范畴。 20世纪70年代末澳大利亚 MIM与CSiRO合作开发熔炼技术直接炼铅, 并以艾萨炼铅法取得专利权。 20世纪80年代初顶吹浸没喷枪技术发明人组建了 Ausmelt公司并在喷枪和一些新的应用领域进行了开发, 至此MIM和Ausmelt两家公司均获得了该项技术的转让权。该技术采用两台同样结构的竖式炉子分别进行氧化、还原熔炼。目前, ISA 法氧化段生产已趋正常,氧化炉产出的 SO2烟气可供制酸,但还原段生产稳定性较差。同时,该工艺氧枪更换频繁,一般 4-7天需更换 一次,作业率低,
22、换枪机构复杂,且投资较大。 卡尔多转炉炼铅:由瑞典波立登公司开发的技术,是氧气冶金在顶吹转炉上的一种应用,也属熔池熔炼范畴。 炼铅工艺分两段进行: 富氧熔化并氧化,熔融物料还原熔炼,渣含铅可根据还原剂用量和还原时间确定,渣含铅也在 3%左右。但 氧化和还原产出的烟气,二氧化硫含量有较大差异。氧化段烟气,二氧化硫浓度高达 16%,还原段产出烟气二氧化硫浓度低于 400PPm。 为了酸厂的连续生产,氧化段烟气先经压缩冷凝使 50%的二氧化硫液化,剩余的烟气中的二氧化硫制酸。 ISA和Kaldo实际意义上都不是一步炼铅, 只有Kivcet和QSL法属一步炼铅,前者要不是两个炉子分别氧化还原, 要不分
23、阶段进行。 鼓风炉法炼铅: 该工艺铅冶炼生产能耗高,产生 SO2 浓度低,不能实现两转两吸制酸,污染较为严重,劳动条件差。根据设备不同 又分为烧结锅-鼓风炉、烧结机-鼓风炉和密闭鼓风炉ISP。烧结锅-鼓风炉国家已明确规定在 2000年前必须淘汰。目前大部分现在生产的 企业主要用的是烧结机 -鼓风炉工艺。 ISP 技术可以使用混合铅锌矿原料进行冶炼,具有原料适应范围广,工艺成本低等优点。 氧气底吹炼铅( SKS SKS ): 1998 年,多家单位出资合作利用水口山底吹炼铅试验车间,开展了氧气底吹熔炼 -鼓风炉还原炼铅(即 SKS 法)验证试验工作,经两个多月的试验证明,工艺可靠、指标可行。实现
24、了用底吹熔炼取代传统炼铅工艺中的烧结和返粉破碎工序。由 于底吹炉烟气SO2浓度高,利于制酸,硫的回收率高达 95%96%,同时由于取消了烧结返粉破碎,彻底根治了 SO2和铅扬尘污染。底 吹熔炼过程不需外加燃料,完全自热并可利用部分余热发电节能。 更主要的是底吹过程约有 50%的铅通过交互反应直接产出粗铅,进入鼓风炉的高铅渣含铅 40%45%,与烧结块含铅不相上下,因 此鼓风炉熔炼的物料与烧结工艺比相应减少约 50%,因此,焦炭耗量明显下降,从而使炼铅成本低于传统工艺,加上硫酸的利润,可取 得良好的经济效益。该工艺原料适应性强,既可直接处理各种品位的铅精矿,也可以处理各种含铅物料、次生料,如铅极
25、板、废旧蓄电 池等。 浅析SKS法氧气底吹熔炼炉开炉的基础环节 (湘南学院 吴建林 许尚平 曹健) 氧气底吹熔炼鼓风炉还原炼铅新工艺及工业化装置开发, 彻底改变了中国铅冶炼污染现状, 在环境治理上取得突破性进展, 是中国有色金属行业的重大技术 进步,对国民经济可持续发展具有深远意义。该工艺属有色金属行业冶炼技术的重大技术创新,达到国际先进技术水平。其特点是利用氧气底吹炉氧化,替代 烧结工艺,彻底解决了原烧结过程中 SO2及铅尘严重污染环境的难题。底吹产出的高铅渣用创新后的鼓风炉还原,有效抑制了低沸点铅物的挥发, 克服了其他 炼铅新工艺普遍存在的烟尘率高、返尘量大的缺点,且具有金属回收率高、 热
26、能利用好等许多优点。 在我国所采用此法的铅冶炼企业投产连续运行几年多实践 表明,该工艺具有投资省(为传统流程的70%,不到引进工艺的50% ),综合能耗低(为380-400kg标煤/t粗铅,与基夫赛特和顶吹浸没熔炼工艺持平),环保 好(硫的捕集率99,所有排放物均达标 ),金属回收率高 (铅、银达 98-98.5 ),生产成本低(为传统工艺的 85,比国外新工艺更低 )等特点。该工艺是 先进的熔池熔炼现代技术与创新后的鼓风炉还原工艺的完美结合, 具有显著的经济和环保效益, 已获得铅冶炼同行的认可,并已扩展到铜冶炼。 该技术在我市 宇腾有色、华信集团等企业已成功应用,综合效益显著。 笔者根据目前
27、此法在我市几家铅冶炼企业所应用的基本情况,就该法氧气底吹熔炼炉的开炉环节,畅所欲言: 一、 开炉前所要做的准备工作 开炉前的首要工作是人员配备,这是氧气底吹熔炼炉开炉的先决条件。开炉及投底铅前应做到人手齐备、确保快速完成投底铅,快速开炉。 因新砌底吹炉体在长期处于冷态,因此,在底吹炉升温过程要求严格按底吹炉升温工艺要求执行,防止因升温不当而导致炉衬及附属设施热应力损伤, 给后续生产带来安全隐患;同时也防止升温不够, 使底吹炉进入生产位时各熔池反应难以迅速进行, 没有很好的熔池挠动的结果会产生氧枪工作不稳定,从而 直接导致加料口大量烟气外溢。因此, 主燃烧器工作时间按底吹炉升温曲线执行升温制度,
28、 为防止升温不当所造成的底吹炉炉衬损伤, 故在开启主燃烧器升温 前应使用木柴烤炉,烤炉时间不能低于一天( 24小时),木柴烤炉时应保证入炉柴的干燥,在炉膛内的木柴应始终处于燃烧状态,禁止一次性投入大量木柴, 人工助燃的烤炉方式进行。 如何使底吹炉进入生产位时炉体内交互反应迅速进行, 不但要有足够的反应温度, 还要有充分的反应环境, 营造一种反应器内良好的反应环境是保证底吹炉开 炉时烟气不外溢的重要条件,开炉时投入底铅是最好的解决办法。因为光凭主燃烧器的升温很难达到使底吹炉内产生足够的液相环境,底铅投入量 50吨,铅 层高度 25 30 厘米。 二、 开炉时所要做的工作 底吹炉开车前,应启动被料
29、系统, 按生产技术科提供的配料单进行配料, 制备合格粒料。 通过制氧站开始送氧、 氮气, 提升至氮气压力 1、25MP,a 氧气压力 1、 3MPa主控人员对现场气、水控制阀门组件是否在正常位,各工段现场、机辅材料准备好,通知硫酸工段、余热锅炉及电收尘做好开车准备,待各岗位及相应 生产工艺指标达到要求后,底吹炉进入生产位。进入生产位以后,主控室执行底吹炉开炉制度,控制入炉料量及氧料比,防止长时间低氧料比操作在炉内产生 生料积压,影响后期炉况顺行, 同时也应防止长时间的高氧料比操作而影响底吹炉的沉铅。 加料时可采用从小到大渐进的加料方式结合熔池液面高度合理控制 加料量及氧料比,加料情况见下表:
30、时间间隔 加料量(t /h) 氧料比控制(Nm氧气量/吨量) 说明 开炉 0 0 开炉后 1 小时左右 15-17 130 5 开炉后 1 小时-2 小时 17-19 130 5 开炉后 2 小时-3 小时 19-20 125 注意探测熔池高度 开炉后 3 小时-5 小时 20-21 130 注意探测熔池高度及渣流动性 开炉后 5 小时-出渣 按熔池高度控制加料量 按炉内渣流动情况控制氧料比 要关注探测熔池高度及流动性 出渣后 正常加料 正常氧料比 要控制好熔池高度 正常生产 正常加料 正常氧料比 可以正常生产操作 因底吹炉开炉前期加料量上不去,烟气中 SO2浓度低,硫酸引风后会对转化器温度形
31、成负冲击,转化器温度过低后(一段不低于 420C,二段不低于485C, 三段不低于450C) SO2转化率不高,硫酸尾气中SO2含量上升,加剧硫酸尾吸工作难度,不利于环保,硫酸工段减少引风量会直接导致底吹炉内负压过低后, 炉内烟气外溢。因此硫酸工段在开炉初期转化器升温时间不低于 24小时。 同时余热锅炉在底吹炉执行升温知道前系统检查所有阀门、管件、仪表、控制器件及余热锅炉生产用材料准备情况,待底吹炉开始升温后,开启循环泵系统, 调节循环水流量,同时监控汽包水位,除氧器水位,软水箱备水工作情况,执行余热锅炉作业制度;当接到主控室开炉指令后,进入余热锅炉生产作业制度, 同时监控汽包水位、压力、水温
32、;除氧器水位、水温;循环水流量;烟气温度变化并作出具体动作;软水箱备水等工作情况。电收尘在底吹炉升温时,对所属 岗位设备、现场、本岗位使用工具检查和准备,开启阴极加热;接底吹炉开炉指令后,开启 2#、 3#埋刮板,开启各电场,调整电压,要求二次电压不低于 4 万伏,并监视各电场、设备工作情况同时开启各阴、阳极振打,必要时可以进行人工振打。 在开炉前相关工作人员应准备好堵口用黄泥、钢钎,关注铅口铅液面上涨情况,并做好保温工作,渣口工准备脱模泥浆,在接到主控室指令后,烧开渣 7 口放渣,进入正常放渣岗位制度。待铅口出铅后,进入铅口作业制度。 为此,氧气底吹熔炼炉的开炉工作就告别了一段落,那么接下来
33、,我们要密切关注:开炉时熔池温度变化;烟气温度变化、渣含铅情况、处理情况时 应谨慎操作、进料情况、认真分析锅炉循环水量、汽包水位、给水泵流量、除氧器水位三者对应关系。 氧气底吹熔炼鼓风炉还原炼铅新工艺及工业化装置开发,彻底改变了我国铅冶炼污染现 状,在环境治理上取得突破性进展 , 是我国 有色金属 行业的重大技术进步,对国民经济可持 续发展具有深远意义。 该项目具有自主知识产权,是由国家科委立项,于 “六五 ”期间在水口山矿务局进行了半 工业化试验的基础上,由国家计委、经贸委列为 “八五 ”、“九五 ”重点科技攻关项目。 该工艺属 有色金属 行业冶炼技术的重大技术创新,达到国际先进技术水平。其
34、特点是利 用氧气底吹炉氧化,替代烧结工艺,彻底解决了原烧结过程中 SO2 及铅尘严重污染环境的 难题。 底吹产出的高铅渣用创新后的鼓风炉还原, 有效抑制了低沸点铅物的挥发, 克服了其 他炼铅新工艺普遍存在的烟尘率高、 返尘量大的缺点, 且具有金属回收率高、 热能利用好等 许多优点。两厂投产连续运行一年多实践表明,该工艺具有投资省 (为传统流程的 70%,不 到引进工艺的50%),综合能耗低(为380400kg标煤/t粗铅,与基夫赛特和顶吹浸没熔炼 工艺持平),环保好(硫的捕集率99%,所有排放物均达标),金属回收率高(铅、银达98% 98.5%) ,生产成本低 (为传统工艺的 85%,比国外新
35、工艺更低 )等特点。 该工艺是先进的熔池熔炼现代技术与创新后的鼓风炉还原工艺的完美结合,具有显著的 经济和环保效益,已获得铅冶炼同行的认可, 并已扩展到铜冶炼。 目前已建、在建和拟建的 铅厂已有 8个, 设计总产能达 50 万 t/a 粗铅;铜冶炼厂 1 个。该技术应用成功,社会反响强 烈,推广速度强劲,市场应用前景广阔。 SKS 炼铅法 铅冶炼行业的工艺技术大体上分为三代 :第一代为烧结锅鼓风炉工艺技术,该工艺技 术因难以解决污染问题已相继被世界各国所淘汰; 第二代为烧结机鼓风炉工艺技术, 该工 艺技术可使污染情况大为降低;第三代为强化冶炼工艺技术,如有我国自主知识产权的 “水 口山炼铅法
36、”炼铅工艺,可从根本上解决环境污染问题。目前该工艺已经成功应用于河南豫 光金铅股份有限责任公司和安徽科威金属材料股份公司 (属于池州有色金属集团公司) 的铅 冶炼流程。 两厂从投产至今,生产稳定, 各项技术经济指标均达到和超过设计能力,制酸尾 气二氧化硫含量远低于国家排放标准。和利时公司的 Smartpro 分布式控制系统( DCS )在 这两厂的应用起到了优化过程控制、 保证生产稳定、 提高自动化水平和提高劳动效率的作用。 “水口山炼铅法 ”即富氧底吹氧化鼓风炉还原熔炼技术,工艺流程见图 1 1,铅精矿 在氧气底吹炉中进行富氧化脱硫熔炼并沉淀产出一部分粗铅和高铅渣块, 高铅渣块再在鼓风 炉中
37、进行焦炭还原熔炼产出粗铅。 “水口山炼铅法 ”的核心技术为富氧低吹炉炼铅技术,下面 主要介绍这一部分内容。 富氧低吹氧化熔炼部分按照工艺流程可分为配料系统、配料输送系统、供油系统、底 吹炉系统和余热锅炉系统。 配料和输送系统的流程图见图 12。余热锅炉和电收尘器上附着的铅烟灰通过振打电 机和螺旋清灰机收集,并通过 2#埋刮板输送机输送到烟尘仓,烟尘仓中的铅烟灰通过定量 给料机控制烟灰配料量, 然后通过斗提机、 1#埋刮板输送机和增湿搅拌机输送到 2# 皮带机。 铅精矿、石英砂、石灰石和碎煤也通过配比输送到 2#皮带机。这些炉料在圆盘制粒机上被 润湿、混合并制成球粒,球粒通过 3# 皮带机和可逆
38、配胶带输送机加入到两个球料仓中。球 料仓中的球粒通过定量给料机和移动带式输送机后从两个加料口加入到底吹炉中。 供油系统主要是通过三螺杆泵往底吹炉的主燃烧器、氧油烧嘴和出铅口送柴油,以用 于烤炉和加温铅流槽。 底吹炉是一台可旋转的圆筒型回转炉,见图 1 3,上部有两个加料口,下部设有 4 支 氧枪(有的底吹炉有三个加料口和 6 支氧枪,)。当底吹炉处于准备位置( 90)时,加料口 和氧枪在同一水平面上,烤炉完毕后,在炉中加入液体铅和渣,在余热锅炉、电收尘、排烟 机、烟灰输送系统和通风系统都投入运行后,将底吹炉从准备位置转至吹炼位置( 0,此时 加料口在底吹炉上方,氧枪在下方) 。此时底吹炉内为一
39、液体熔池,由较浅的底层粗铅和高 氧化铅为顶层所构成, 氧气通过氧枪在混合液体中浸没喷射, 使金属和渣相激烈混合。 通过 加料口加入生球粒物料, 在剧烈搅动的金属炉渣气体乳液中进行一系列复杂反应, 如硫 酸盐和碳酸盐的分解、 硫化物的全部或部分氧化、 煤粉燃烧、 熔剂和金属化的或氧化的反应 产物的熔化、 液态硅酸盐渣相的形成以及挥发性金属化合物的蒸发等。 金属、 炉渣和气相之 间连续反向流动,产出的粗铅从出铅口虹吸放出,高铅渣从渣口连续放出。含有 SO2 和烟 尘的烟气经过立式膜壁烟道排出, 烟气在余热锅炉中换热冷却后进入电收尘器进行净化, 然 后去制酸系统通过双转双吸制酸工艺进行回收制酸。 含
40、有 SO2 和烟尘的烟气从底吹炉排出时带走了很高的热量, 这部分热量可以通过余热 锅炉回收利用。余热锅炉流程见图 1 4。软化水经过除氧器除去水中的氧以防止设备的氧 化腐蚀, 给水泵再将除氧器中的水打到汽包中。 汽包中的水通过循环泵与余热锅炉中的烟气 交换热量,产生的蒸汽经过除雾后送至室外管网。 二 . 控制要求 1. 物料成分要保持稳定 2. 物料输送系统中的各设备要进行顺序控制,并有联锁保护 3. 控制氧气、氮气和软化水通过氧枪的流量和压力 4. 控制氧气通往氧油烧嘴的流量和压力 5. 控制柴油通往氧油烧嘴、铅口以及主燃烧器的压力 6. 控制通往渣口的氧气压力 7. 控制汽包水位和锅筒压力
41、 8. 控制除氧器水位和除氧器压力 9. 控制高温风机 三 . 控制方案 1. 物料成分要保持稳定 化验室化验出各物料成分后,由中控室设定定量给料机的给料量。 2. 物料输送系统中的各设备要进行顺序控制,并有联锁保护 将物料输送系统分为 3 个子组来进行控制,分别为铅精矿输送子组、烟灰配料输送子 组和烟尘输送子组: 每一子组设手 /自动切换按钮、启程序子组按钮、停程序子组按钮、紧急停车按钮和复 位按钮,手动时,各组设备可以手动控制启停,自动时控制子组设备启停。 当启动程序子组 时,按图示箭头方向依次启动设备, 若有设备不能正常启动, 超过设定时间后该设备发出报 警,现场检修设备, 正常后按复位
42、键继续子组启动。停程序子组时则反方向执行。 在正常运 行过程中,若任一设备故障停车,其后续设备将停车,以免造成物料堆积。 2# 胶带输送机 运行后,烟灰配料输送子组才能启动, 2# 胶带输送机停止后,烟灰配料输送子组也要紧急 停车。停烟尘输送子组时,只有当埋刮板输送机和 3# 埋刮板输送机同时停止后才停 2#埋刮 板输送机。 3. 控制氧气、氮气和软化水通过氧枪的流量和压力 氧气通过氧枪在混合液体中浸没喷射,使金属和渣相激烈混合。氮气和软化水起保护 氧枪的作用。为使炉内反应平稳连续,氧气、氮气和软化水的流量和压力均需控制平稳。 在一趟管道上同时由两个阀门来控制流量和压力,图 3-4 所示为通过
43、氧枪的氧气流量 和压力控制的示意图, PICA02101 控制 PV02101 阀, FRQC02101 控制 FV02101 阀,它 们之间的控制互相耦合, 一个阀门动作势必会引起另一个控制量的变化。 因为它们之间的耦 合关系式没办法给出,在做控制方案时,做两个单 PID 控制回路,将各自 PID 的输出乘以 系数作为另一个 PID 调节回路的输出反馈,当两个系数取 0 时,就为两个独立的 PID 控制 回路,可以一个阀门手动全开,用另一个 PID 回路来自动调节。若两个回路均投自动,两 个系数需要现场调整。 4. 控制氧气通往氧油烧嘴的流量和压力 控制同第 3 条。 5. 控制柴油通往氧油
44、烧嘴、铅口以及主燃烧器的压力 柴油通往氧油烧嘴、铅口以及主燃烧器的压力采用单 PID 调节 6. 控制通往渣口的氧气压力 氧气通往渣口的压力采用单 PID 调节。 7. 控制汽包水位和锅筒压力 锅筒压力采用单 PID 调节。 汽包水位采用三冲量调节: 8. 控制除氧器水位和除氧器压力 除氧器水位和除氧器压力均采用单 PID 调节。 9. 控制高温风机 高温风机使用变频器控制,中控室给定变频器转速。 四 . 画面拷屏 硫化铅精矿的直接熔炼 2009-07-21 20:16:42| 分类: 学习(工 2) | 标签: |字号大中小 订阅 4.1 概述 金属硫化物精矿不经焙烧或烧结焙烧直接生产出金属
45、的熔炼方法称为直接熔炼。 对硫化铅精矿来说 ,这种粒度仅为几十微米的浮选精矿因其微粒小 ,比表面积大 ,化学反 映和熔化过程都有可能很快进行, 充分利用硫化矿粒子的化学活性和氧化热, 采用高效、 节 能、少污染的直接熔炼流程处理是合理的。 传统的烧结一鼓风炉流程将氧化一一还原两过程 分别在两台设备中进行,存在许多难以克服的弊端。随着能源、环境污染控制以及生产效率 和生产成本对冶炼过程的要求越来越严格,传统炼铅法受到多方面的严峻挑战。具体说来, 传统法有如下主要缺点: (1) 随着选矿技术的进步, 铅精矿品位一般可以达到 60%,这样精矿给正常烧结带来 许多困难,导致大量的熔剂、反粉或还有炉渣的
46、加入,将烧结炉料的含量降至 40%50%。 送往熔炼的是低品位的烧结块,致使每生产 1t多炉渣,设备生产能力大大降低。 (2) 1t PbS精矿氧化并造渣可放出 2x106kJ以上的热量,这种能量在烧结作业中几乎 完全损失掉,而在鼓风炉熔炼过程中又要另外消耗大量昂贵的冶金焦。 (3) 铅精矿一般含硫 15%20%,处理1t精铅矿可生产0.5t硫酸,但烧结焙烧脱硫 率只有70%左右,故硫的回收率往往低于 70%,还有30%左右,还有30%左右的硫进入鼓 风炉烟气,回收很困难,容易给环境造成污染。 (4) 流程长,尤其是烧结及其返粉制备系统,含铅物料运转量大,粉尘多,大量散发 的铅蒸汽、铅粉尘严重
47、恶化了车间劳动卫生条件,容易造成劳动者铅中毒。 近30年来,冶金工作者力图通过 PbS受控氧化即按反映式 PbS+O2= Pb+SO2的途径来 实现硫化铅精矿的直接熔炼,以简化生厂流程,降低生产成本,利用氧化反应的热能以降低 能耗,产出高浓度的SO2烟气用于制硫,减小对环境污染。但由于直接熔炼产生大量铅蒸汽、 铅粉尘,且熔炼产物不是粗铅含硫高就是炉渣含铅高,致使许多直接熔炼方法都不很成功。 冶金工作者通过Pb-SO系化学势图的研究,找到了获得成分稳定的金属铅的操作条 件,但也明确指出,直接熔炼要么产出高硫铅, 要么形成高铅渣;要获得含硫低的合格粗铅, 就必须还原处理含铅高的直接熔炼炉渣。 根据
48、金属硫化物直接熔炼的热力学原理, 运用现代 冶金强化熔炼的技术, 探讨结构合理的冶金反应器, 对直接炼铅进行多种方法的研究, 其中 有些已经成功地用于大规模工业生产, 显示了直接熔炼的强大生命力。可以预言,直接熔炼 将逐渐取代传统法生产金属铅。 4.2硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法 4.2.1 直接熔炼的基本原理 金属硫化物精矿直接熔炼的特点之一是利用工业氧气 金设备 ,从而使金属硫化物受控氧化熔炼在工业上应用成为可能。 在铅精矿的直接熔炼中,根据原料主成分 PbS 的含量 ,按照 PbS 氧化发生的基本反应 ,二是采用强化冶炼过程的现代冶 PbS+02= Pb+S02控制氧的供给量与 P
49、bS的加入量的比例(简称为氧/料比),从而决定了金属 硫化物受控氧化发生的程度。 实际上 ,PbS 氧化生成金属铅有两种主要途径:一是 PbS 直接氧化生成金属铅,较多发 生在冶金反应器的炉膛空间内;二是 PbS与PbO发生交互反应生成金属铅,较多发生在反 应器熔池中。为使氧化熔炼过程尽可能脱除硫(包括溶解在金属铅中的硫) ,有更多的 Pb0 生成是不可避免的,在操作上合理控制氧 /料比就成为直接熔炼的关键。 在理论上,可借助 Pb-S-0 系硫势氧势化学势图(图 4-1)进行讨论。 在图 4-1 中,横坐标和纵坐标分别代表 Pb-S-0 系中的硫势和氧势,并用多相体系中硫 的平衡分压和氧的平
50、衡分压表示,其对数值分别为 lgPs2和|gPO2.图中间一条黑实线(折线) 将该体系分成上下两个稳定区(又称优势区) 。上部PbO-PbSO4为熔盐,代表PbS氧化生成 的烧结焙烧产物。 在该区域,随着硫势或S02势增大,烧结产物中的硫酸盐增多;图下部为 Pb- PbS共晶物的稳定区,由于Pb和PbS的互溶度很大,因此在高温下溶解在金属铅中的 S 含量可在很大范围内变化。 如图所示,在低氧势、高硫势条件下,金属铅相中的硫可达 13% ,甚至更高,这就形 成了平衡于纵坐标的等硫量 (S%)线。随着硫势降低,意味着粗铅中更多的硫被氧化生成 S02 进入气相。在这里,用点实线(斜线)代表二氧化硫的
51、等分压线(用 PSO2 表示)。等 PSO2 线表示在多相体系中存在的平衡反应 1/2S2+O2=SO2. 在一定PSO2下,体系中的氧势增大,则硫势降低。反之亦然 4.2.2 直接炼铅的方法 硫化铅精矿直接熔炼方法可分为两类: 一类是把精矿喷入灼热的炉膛空间, 在悬浮状态 下进行氧化熔炼, 然后在沉淀池进行还原和澄清分离, 如基夫赛特法 这种熔炼反应主要发 生在炉膛空间的熔炼方式称为闪速熔炼 另一类是把精矿直接加入鼓风翻腾的熔体中进行熔 炼,如 QSL 法、水口山法、奥斯麦特法和艾萨法等。这种熔炼反应主要发生在熔池内的熔 炼方式称为熔池熔炼。 按照闪速熔炼和熔池分类的硫化铅精矿直接熔炼的各种
52、方法概括起来列于表 4-1。熔池 熔炼法除了此表列出的底吹和顶吹法外, 正在试验中的还有瓦纽柯夫法, 它是一种侧吹的熔 池熔炼方法。 无论是闪速熔炼,还是熔池熔炼,上述各种直接熔炼铅方法的共同优点是: (1) 硫化精矿的直接熔炼取代了氧化烧结焙烧与鼓风炉还原熔炼两过程,冶炼工序减 少,流程缩短,免除了反粉破碎和烧结车间的铅粉、铅尘和 S02烟气污染,劳动卫生条件大 大改善,设备投资减少。 (2) 运用闪速熔炼或熔池的方法,采用富氧或氧气熔炼,强化了冶金过程。由于细粒 精矿直接进入氧化熔炼体系, 充分利用了精矿表面巨大活性, 反应速度快,加速了反应器中 气-液個物料之间的传热传质。充分利用了硫化
53、精矿氧化反应发热值,实现了自热或基本自 热熔炼。能耗低,生产率高,设备床能率大,余热利用好。 (3) 氧气或富氧熔炼的烟气 S02浓度高,硫的利用率高。 (4) 由于熔炼过程得到强化,可处理铅品位波动大、成分复杂的各种铅精矿以及其他 含Pb、Zn的二次物料,伴生的各种有价元素综合回收好。 直接炼铅法具有下列优点: 熔炼强度高。在双悬状态下,强劲的气流带动炉料相互碰撞; 或在熔池内,气流使熔体 剧烈翻腾。 热的利用率高。 烟气S02浓度高;有利于综合回收。 直接炼铅既是高效、节能的提取治金方法,也是综合利用高、环境保护好的方法。 4.3基夫赛特法炼铅(Kivcet) 前苏联有色金属科学研究院从六
54、十年代开始研究开发的直接炼铅工艺, 八十年代用于大 型工业生产,1986年初在哈萨克斯坦的乌斯季一卡缅诺尔斯克建成基夫赛特法炼铅厂。 1986年意大利萨明公司购买其专利建成处理炉料 600t/d铅厂(KSS厂),目前在生产。 1996年底,加拿大科明科公司120000t/a粗铅的基夫赛特炼铅厂投产成功, 目前在生产。 基夫赛特法炼铅属于闪速熔炼一电热还原法( Kivcet法),其反应过程主要在基夫赛特 炉的反应塔空间进行。其设备连接图如下图所示: A.优点: 1. 原料适应性强,能处理含铅锌渣料 ; 2. 主要金属回收率高,综合回收较好; 3. 渣含铅低,v 2.0%; 4. 烟尘率低,约 5
55、%,可直接返回炉内冶炼; 5. 生产成本低,粗铅综合能耗 0.35t标煤/ t ; 6. 炉子寿命长,炉寿可达 3 年,维修费用省。 B. 缺点: 1. 原料需干燥至含水 1%以下。 2. 一次性投资较高。 基夫赛特炼铅技术属哈萨克斯坦东方有色金属矿冶研究院专利。 目前该技术仍处于专利 保护期内,我国采用该技术必须购买专利许可证,实行技术引进。需要引进内容: 1 购买专利许可证; 2 干燥、熔炼工序的基本设计及详细设计的技术参数; 3 现场指导及试车投产时技术服务; 4 基夫赛特炉专用物料喷嘴。报价 420 万美元(前 3 项)。 C.主要技术经济指标 1 、炉料含水 v1% 2、干燥强度 3
56、5kg/m 3.h 3、干燥回收率 99% 4、 Kivcet 炉料量 1583.81t/d 炉料 5、炉料含铅 24.17% 6、铅回收率 96.96% 7、银入粗铅率 99.5% 8、金入粗铅率 98.06% 9、铜入粗铅率 80% 10 、锌入氧化锌率 50% 11 、烟尘率 57% 12、竖炉烟气 SO2 浓度 18% 13、渣率 49.5% 14、渣含铅 2.10% 15、硫酸净化工序 SO2回收率 99.5 % 16、硫酸总转化率 17、车间总硫回收率 18、 尾气中 S02 含量 870.16 mg/m3(标) 19、 工作制度 330d/a, 24h/d 1 )生产过程 含铅物
57、料+熔剂+工业氧(95%)喷入竖炉内,反应温度 1573-1673K,硫化铅精矿在 悬浮状态下完成氧化脱硫和熔化过程, 生成粗铅、 高铅炉渣和含SO2的烟气, 并放出大量热。 由于氧气-精矿的喷射速度达100120m/s,炉料的氧化、熔化和形成初步的粗铅、炉渣熔体 仅在 2 3s 内完成。 当焦炭通过约 4m 高的反应塔空间时,被灼热的炉气加热,但由于精矿粒度细,着火温 度低,先于焦炭燃烧。焦炭在反应塔下落过程中仅有 10%左右被燃烧。 焦炭密度小, 落在反应塔下言的沉淀熔体上面形成赤热的焦炭层, 这就像炼铅鼓风炉风 99.75 % 99.05% 口区的焦炭层一样,将含有一次粗铅和高铅炉渣的熔
58、体进行过滤,使高铅渣中的 PbO 被还 原出金属铅来,故称为焦炭过滤层。在这里,约有 80%90%的氧化铅被还原。基夫赛特法 直接炼铅系统的设备组合如图 4-2,炉料在反应塔和焦炭层发生的化学反应及其温度变化沿 断面的分布如图 4-3。 沉淀池加入焦炭块漂浮在熔体表面,氧化铅熔体在通过漂浮在熔池上赤热焦炭层 (焦滤 层)时被还原。熔体中氧化锌也被还原进入烟尘。 产物:粗铅、高铅炉渣、粗氧化锌、烟尘 2) 基夫赛特熔炼的优点: 劳动条件好; 对原料适应性强,Pb 2070%, S 13.5%28%, Ag 1008000g/t的原料; 连续作业,氧化和还原在一个炉内完成,生产环节少; 烟气 SO
59、2 浓度高,可直接制酸;烟气量少,带走的热少,余热利用好,从而烟气冷 却和净化设备小,烟尘率约 5%,烟尘可直接返回炉内冶炼; 主金属回收率高(Pb回收率98%),渣含铅低(2%),贵金属回收率高,金、银入 粗铅率达 99%以上,还可回收原料中锌 60%以上; 能耗低,粗铅能耗为 0.35t标煤/t; 炉子寿命长,炉期可达 3年,维修费用低。 3) 基夫赛特熔炼的缺点: 原料准备比较复杂: 对炉料和水分要求严格,粒度要控制在 0.5mm以下,最大不能 超过1mm,需要干燥至含水在 1%以下; 建设投资较高。 4.4氧气底吹炼铅法 4.4.1 QSL 法 德国鲁奇公司于七十年代研究开发的直接炼铅
60、工艺。 德国施托尔贝格炼铅厂和韩国温山 QSL厂,先后于1990年和1992年建成投产。 1989年加拿大科明科公司的 QSL法炼铅厂投产,因工艺设备问题,仅试产 3个月无法 继续生产而被迫关闭,1993年用基夫赛特法改建; 我国西北冶炼厂20世纪80年代引进的QSL技术,于1992年建成投产,投产不久因故 停产。 QSL炉 QSL炉立体图 (1)设备 反应器:卧式圆筒形转炉,内衬铬镁砖,外包钢板炉子中置隔墙(隔墙下部有连通孔, 双烟道),分为氧化段和还原段。 加料口:加入铅精矿或其他含铅二次物料 喷嘴:氧化段喷入氧气;还原段喷入氧气、粉煤或天然气。 炉子向氧化段倾斜5%,可90度转动。 (2
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