日本契岛铅冶炼工艺及装备_图文

1、总第122期2007年06月工程设计与研究日本契岛铅冶炼工艺及装备陈智和,张国山摘 要 介绍了日本契岛铅冶炼厂粗铅冶炼与电铅工艺及设备。重点介绍了阳极立模铸造机、DM铸造机、阴极制造机组、阴阳极自动排距机、阴阳极吊架、残极洗涤机、阴极洗涤及自动抽棒机组、捞渣机、扒渣捞渣机、银阳极浇注车、耙渣机、电铅直线铸锭机及铅电解槽、熔铅锅的配置。关键词 铅冶炼;铅冶炼工艺;设备;契岛冶炼厂日本契岛冶炼厂位于广岛县南部竹原市的契岛,始建于1899年,开始是炼铜;1940年关闭铜厂,开始炼铅;1951年被东邦亚铅收购,生产粗铅;1964年上金、银回收系统; 1966年开始制酸;1971年上烟气脱硫系统; 19

2、75年开始生产铅隔音板;1986年从废电池中回收铅;1994年铅电解设备更新改造; 1999年获ISO9002产品质量认证;2001年获得ISO14001环保合格证书。工厂主要产品有电铅锭、铅合金锭、铅隔音板、硫酸亚铅、硫酸、石膏、铅板等。1 铅冶炼1.1 粗铅冶炼工艺铅冶炼工艺为烧结!鼓风炉!电解组合的常规流程。粗铅冶炼工艺流程见图1。铅原料:一部分为铅渣,其余全部外购。为回收鼓风炉渣中的锌,原来进行渣烟化,1985年停止,鼓风炉渣全部水淬,约50%返回烧结,其余送附近的岛上堆筑堤坝。从1951年开始铅冶炼以来,一直在进行技术改造、设备改进和充实。从1985年以后,工艺流程没有大的变化,主要

3、设备规格也无大的改变,但有针对性地对设备进行了提高产能的技改、采用高性能材质和引进新技术等工作。粗铅的初步火法精炼及阳极板浇铸与鼓风炉熔炼就近配置。烧结及鼓风炉工序设备的主要改造内容分别见表1、表2。表1 烧结工序设备的主要改造改造内容规格及其他改造目标原料仓新增20m3方形料仓1台、20m3圆形料仓1台强化适应多种原料,提高混合精确度水分控制系统采用导电式、分散型带电子束管的计算机,实现自动化制粒管理稳定化风机转速控制循环烟气用(返烟风机:电机由4极增到6极;浓SO2烟气风机VVVF;点火风机VS电机提高作业率,节省电能风机叶轮改造直线透平式,敞开式改为闭合式防止烟尘故障,提高效率风管改造风

4、管直线化,设置新鲜风机,风箱系统风管改造防止烟尘故障,提高效率增加风箱由10个增至11个,烧结机面积由30m2增至33m2加强硫的脱除新增烟气冷却器330m2,3500106J/h返烟冷却,作为处理高硫矿措施新设摇臂式破碎机与烧结块破碎相同拆除对辊破碎,减少维修费用新设固定格筛2段,0.5m1.5m拆除振动弹簧,减少维修费用1工 程 设 计 与 研 究总第122期表2 鼓风炉工序设备的主要改造改造内容规格及其他改造目标箕斗新增容积1m 3箕斗2台,各30t/d增加渣料处理风口部改造内管由D 50mm 加至D 60m m,改变风口角度提高熔炼速度炉顶加料改造加料口由3个加至6个加料分散,送风均匀

5、加料设备改造伺服料斗,双闸门式防止粉尘,减少吸风量安装氧气、重油烧嘴重油20L/h ,氧气40m 3/h,3个提高熔炼速度阳极浇铸改造提高浇铸速度,每片90s 降至85s适应增产要求热风炉改造冷却水管理仪表化;燃烧室小型化;重油90L/h 降至70L/h减少能耗 图1 烧结!鼓风炉系统工艺流程2总第122期日本契岛铅冶炼工艺及装备1.2 电铅工艺铅电解和副产品生产工艺流程见图2。该厂电铅和电银的纯度均达99.999%,粗铅、电铅成分见表3。 图2 铅电解!副产品系统工艺流程3工 程 设 计 与 研 究总第122期表3 粗铅电铅成分(%Pb Cu Sb Bi Ag电铅99.999<110-

6、6110-6<110-5<110-6契岛冶炼厂历年来对铅电解进行增产改造内容见表4。铅电解操作条件见表5。表4 铅电解增产改造内容规格及其他阳极板规格原 来:1020mm800mm24mm,250kg/块1985年:1140mm800mm24.5mm,276kg/块1988年:1190mm800mm27mm,294kg/块阴极板规格原 来:1155mm840mm0.9mm 1987年:1240mm840mm0.9mm整流器原 来:120V8kA 1985年:200V10kA电解槽原 来:292槽1989年:320槽1991年:328槽1996年:364槽铸造锅1990年,由120t

7、增大至140t,大型化其 他电铅自动计量器(1988年表5铅电解操作条件操作条件电解液:Pb:105110g/L(1993年,75g/L(1996年,free.H2SiF685g/L以上温 度:40#2循环量:40L/m in%槽电 流:8600A/槽电流密度:147154A/m2槽电压:0.49V电解时间:168h(7d阳极板28块/槽尺寸(液中:1190mm800mm27mm 重量:294kg/块同极间距:100m m阴极板块数/槽:29块;尺寸:1240mm840mm0.9mm;重量:14kg/块导电棒断面规格:21mm21mm;L=1130mm;材 质:钢芯铜棒(Cu1.5mm+S45

8、C电解槽数 量:364槽;规格:3000mm1000mm1500mm 材 质:方钢框架,内胆为PVC1.3 制酸工艺制酸采用新孟山都式单接触制酸工艺,刚投产时生产能力为2000t/月,1993年为4600t/月。虽说烧结物料S量增加硫酸产4总第122期日本契岛铅冶炼工艺及装备量必然增加,但同时也是采用了低阻力触媒使风量增加和烧结块量增加的结果。按S的处理量计,过去为5055t/d,1993年为70 t/d。转化器触媒量和种类见表6。表6 转化器触媒量和种类的变化(m31.4 主要设备主要设备及规格见表7。表7 主要设备及规格规格、作业条件烧结机SDL型烧结机1台,有效面积33m2(2m16.5

9、m;风箱11个;小车速度0.75m/min;料层厚度290m m(点火层2530mm鼓风炉2m5.5m4.1m,1台;风口断面9.35m2(1.7m5.5m。风口56个,风量150m3/min(标态,温度200浮渣电炉艾鲁炉(H eroult,100kVA,2.3m1.9m熔铅锅140t,3用1备,锅灶为圆形,就近配置在鼓风炉车间,配置高差约250mm,组成铅液循环系统;燃料:重油;其他:钢制固定锅面环保通风烟罩。阳极立模铸造机1台,产能80块/h,294kg/块,同极距100mm;成套设备包括:铅保持炉1台,容量10t;铅泵2台,2.2k W/台;铸造机:铸模2套,材质为钢板,尺寸1420m

10、 m1226m m150mm,1400 kg/个;齐排输送机1台;油压装置3套,其中14.0M Pa2套,7.0M Pa1套;控制盘;其他:冷却水量5751000L/min,水温27以下,水压0.34M Pa。电铅锅3台,无备用,1台容量140t,锅体半球型,直径2800mm,深1800mm,材质:普通钢板。1台容量60t;1台容量90t,与DM机配套;燃料:重油;其他:耐500帆布皱折可收放环保烟罩。搅拌机转数300r/m,功率37kW。薄片浇铸机(DM机1台,产能25m/m in;铅片宽度920#20mm,厚度0.9#0.15m m,长度400m/卷;成套设备包括:铅熔化炉1台,规格120

11、0mm1200mm751mm,电热功率121.5kW;铅循环泵2台,1.5k W/台;缓冲槽1台;水冷辊1台;控制盘;其他:冷却水300L/min,水温27以下,水压0.34M Pa。压缩空气3L/min,压力0.7M Pa,干燥空气。阴极制造设备规格(有效1240mm840mm0.9mm,产能300片/h,重量14kg/块;成套设备包括:线圈反绕机2台,3.7kW;转装机1台,0.75kW;No1移载机1台;阴极板输送机1台,0.75 kW;压力机;点焊机1台,18kVA;矫正机1台;No2移载机1台;齐排输送机1台,1.5kW;其他:压缩空气2000L/min,压力0.7M Pa,干燥空气

12、。阴阳极自动排距机产能:阴、阳极各300片/h。残极洗刷机1台,产能300块/h;成套设备包括:投料输送机、垂直提升机、旋转刷子、倾斜输送机、排列机、喷射槽;2m3洗涤槽。阴极洗涤抽棒机1台,产能300块/h。电解槽364槽,规格:3000mm1000m m1500mm(内空压滤机88m2,65Pa;阳极泥处理能力:10t/班(12h阴阳极吊架2台,阴极29片,阳极28块;同极距100mm;电液动,可旋转,吊车驾驶室操控。52 电铅设备2.1 阳极立模铸造机阳极立模铸造机见图3,产能80块/h 。铅阳极立模铸造作业过程:铅泵将铅锅中的高温铅液泵到保持炉中,利用铅液循环使保 图3 阳极立模铸造机

13、1!140t 铅锅;2!铅泵;3!铅保持炉;4!铅泵;5!浇注勺;6!立模;7!受取机;8!平整机;9!移载翻立机;10!推出机;11!提升机;12!齐排输送机持炉中的铅液温度保持恒定,铅泵将保持炉中的高温铅液送到浇注勺,定量浇注勺倾翻使铅阳极铸造立模注满铅液,铸模冷却水使铅液快速冷却制作成铅阳极板。油缸张开立模,气动顶出铅阳极板下落到受取机,受取机旋转,阳极板水平送入平整机进行平整后,送到移载翻立机,经翻转使阳极板立起,由提升机提起,推出机将制作好的铅阳极板送到齐排输送机上待用。阳极板在齐排输送机上的排列间距,可根据用户需要设计成紧密排列或按固定间距(如100m m 、110mm 排列。本机

14、组设置有两套浇注勺、两套立模、两台受取机、两台平整机和一台移载翻立机和齐排输送机、油压输送机、控制盘等。2.2 DM 铸造机(即薄片浇铸机薄片浇铸机见图4,产能25m/m in。 图4 DM 铸造机1!90t 铅锅;2!铅泵;3!电加热器;4!热电偶;5!铅泵;6!铅液保温炉;7!缓冲槽;8!水冷制片辊;9!压平辊;10!导辊;11!卷绕辊筒压辊;12!铅皮卷绕滚筒该设备和我国铅始极片制片机相似,但具有如下不同之处:其一,宽880m m 制片辊制作920m m 宽的铅皮,在制片辊两端约制作20m m 铅皮;其二,高温铅皮在生产中经压平辊9、导辊10、卷绕辊筒压辊11将铅皮表面的毛剌压平,有利于

15、提高电解效率;其三,铅皮卷绕辊筒使用的伺服电机可保证卷绕辊筒铅皮卷绕速度和制片辊速度同步;其四,生产的铅皮先做成卷状,除可以用于生产铅阴极片外,还有利于工厂生产隔音板及其他产品。DM 机生产时,铅泵将大铅锅中高温铅液一次性泵满铅液保温炉,保温炉中的铅液温度由热电偶和电加热器自动保持在恒定范围。保温炉铅液由铅泵送到缓冲槽,缓冲槽内铅液面高度保持恒定,多余铅液流回到保温炉。伸入铅液中的水冷制片辊8将铅液制作成铅皮,经压平辊9压平,导辊10、卷绕辊筒压辊11后绕卷到铅皮卷绕滚筒上,每卷铅皮长400m,厚0.9m m,宽920mm,铅卷送铅阴极制作机制作铅电解阴极板和隔音板。2.3 阴极制造机组铅阴极

16、制造机见图5,产能300片/h 。铅阴极板制造机作业过程:将DM机生 图5 铅阴极板制造机1!反绕滚筒;2!张紧辊;3!折边机、4!剪切机;5!折头机;6!喂铜棒机;7!包铜棒机;8!倾斜输送机;9!铅阴极移载机;10!铅阴极横向输送机。产的铅皮卷用吊具安放在反绕滚筒上,铅卷上的铅皮经张紧辊张紧,折边机把920mm 宽铅皮折边后成为840m m 宽,剪切机使840mm 宽度的铅皮制作成铅阴极所需要的定长铅皮,铅皮经翻板折头,油缸送到喂铜棒机处,铜棒下落,包捧机压两点进行包棒,铅阴极经倾斜输送机的链钩送到移载机处停止运动,移载机将铅阴极送入横向输送链链钩;铅阴极板在输送链钩作用下间隙运动,经过压

17、纹机压纹增强整体刚度;经点焊机点焊16个点,增强铅阴极板导电性能及悬挂强度;平整机进行最后平整工作,输送链钩将合格的铅阴极板送到插入机处进行自动排距。由铅阴极板制造机生产的铅阴极板,表面无毛剌,可提高电效,整体刚度好,不易变形,在电解过程中很少短路,节电,降低电铅生产成本。2.4 阴阳极自动排距机阴阳极自动排距机见图6,产能:阴、阳极板各300片/h 。由立模阳极板生产的阳极板由运载机送到阳极接受输送机整齐地排放,阳极提升机将输送机上阳极板提起,在油缸作用下送到自动排距机尾部,由排距链钩带走,每次前进100mm 后停车,这样铅阳极板被100mm 等距离地排放在自动排距输送机上。铅阴极移载机将铅

18、阴极板制造机横向输送机链钩上的阴极板送到铅阴极插入机提钩上,移载机提钩上的铅阴极在螺旋杆作用下将一块块铅阴极板等距离地插入到铅阴阳极自动排距输送机链带上,机组使一块阴极板、一块阳极板间隔地等距离整齐地排放在阴阳极自动排距输送机上,待吊车采用专用吊具将阴阳极板同图6 铅阴阳极自动排距机1!铅阴极横向输送机提钩;2!铅阴极移载机;3!阴极插入机; 4!阳极提升移动;5!阳极接受输送机;6!阴阳极自动排距输送机时装入电解槽进行电解。整槽极板装槽,优点是能严格控制槽内极间距,槽电压稳定,电解过程中不容易出现短路现象以至降低电流效率。自动排距机要与阴极制造机组紧密配置,并与阴极制造机组同步运行。2.5

19、阴阳极吊架契岛冶炼厂使用的吊架为阴阳极共用架,采用电液驱动,一架多用,既可以同时起吊阴、阳极板,也可以单独起吊阴极板或阳极板,吊架可旋转,由吊车工在驾驶室操控,可以大大减轻出槽工的劳动强度。2.6 残极洗刷机契岛洗极机生产能力300块/h,为直线式布置,有洗刷和收拢两种功能。由投料输送机、垂直提升机、旋转刷子、倾斜输送机、排列机、喷射槽、洗涤槽等组成。洗极方式为分片两段洗,第1段使用铅电解液,用洗涤槽中的旋转刷子将绝大部分阳极泥洗刷下来,阳极泥浆送固液分离,滤液返回使用;第2段采用清水喷洗,洗液循环使用,定期打入前段作为补充液。洗后残极自动收拢,用专用运输车送熔铅锅重铸阳极。该洗刷机的优势是机

20、械自动化程度高,洗涤效果好。2.7 阴极洗涤及自动抽棒机组该设备生产能力300片/h,主要由受板输送机、分片翻板机、步进输送机、板压紧及抽棒机、喷淋洗涤及水循环系统等组成。其工作原理是:行车用专用吊具将槽内阴极取出后,放置到受板输送机的输送链条上;受板输送机将极板向前输送进入喷淋洗涤工序进行洗涤;电铅板洗涤后进入分片翻板机,将板由垂直翻至水平位置放入步进输送机上;步进输送机将板送至抽棒位置,板压紧装置将板压紧,拍棒装置进行拍棒,机械手进行抽棒;抽棒工作完成后,步进输送机步进,将板输送至堆垛机上,堆垛机将板进行水平堆垛,堆垛至一定数量后送至辊道输送机,一直输送到电铅锅岗位附近,经过机械提升和运输

21、至电铅锅,折出铅经精炼后铸锭和制铅卷。洗涤水可循环使用,定期更换,作为补充液返回系统。2.8 捞渣机捞渣机见图7。其工作原理是:先接通气缸用气源,行车将捞渣机吊取放入熔铅锅的高温铅液中,在气缸作用下捞渣机张开渣斗,铜浮渣进入渣斗后,在气缸作用下渣斗合拢,行车提起捞渣机,铅液从渣斗细孔流回铅 锅,铜浮渣留在渣斗之中,行车将捞渣机送到浮渣堆场,这样反复地进行捞渣,将熔铅锅内铅液表面浮渣打捞干净。 图7 捞渣机1!气缸;2!渣斗2.9 扒渣捞渣机扒渣捞渣机(见图8是粗铅初步火法精炼中连续捞取铜浮渣的设备。该设备安装在中间锅(铅液循环系统中的2#锅和浇铸锅(3#锅之间的铅液溜槽上,将铅火法精炼中的铜浮

22、渣打捞干净,捞净铜浮渣的铅液流入浇铸锅送铸造阳极板。该厂粗铅初步火法精炼流程是:鼓风炉电热前床的铅液由溜槽直接流入1#熔铅锅,在1#铅锅内吊粗铅熔化同时降低铅液温度,1#铅锅的铅液靠落差流入2#中间锅,在中间锅的上方设有钢料斗,以便必要时加硫除铜等杂质;同时,经洗刷干净的残阳极板从运 图8 扒渣捞渣机1!拨渣机;2!铅液搅拌机;3!铜浮渣挡板;4!铅阳极浇铸锅;5!加残极去渣中间锅;6!气缸;7!捞渣机;8!气缸;9!捞渣勺;10!螺旋输送机输线逐块加入到中间锅熔化,在中间锅铅液搅拌机搅拌下,铜浮渣浮到铅液表面,在拨渣机作用下,铜浮渣进入铅液溜槽且被铜浮渣挡板挡住而积结成堆。拨渣机工作两圈停1

23、5s,然后继续工作。设置在铅液溜槽的捞渣机的捞渣勺在大气缸作用下伸到铅液槽,小气缸放下捞渣勺,捞满一勺,这时大气缸工作拉回捞渣勺,铅液从渣勺细孔流回铅槽而铜浮渣被带到螺旋输送机上方,捞渣勺在小气缸作用下抬起,将浮渣送到螺旋输送机内,浮渣由螺旋输送机送走。搅拌机、拨渣机、捞渣机、螺旋输送机不断地重复动作,将铜浮渣打捞干净。捞净铜渣后的铅液流入3#浇铸锅。2.10 银阳极浇注车银阳极浇注车见图9。当铅阳极泥处理炉冶炼完毕准备制作银阳极板时,操作人员将浇注车油缸接通液压油管,油缸把浇注车银阳极模压紧,浇注车从专用轨道推到处理炉前,炉中粗银液经溜子流入到浇注车银阳极铸模中,将浇注车上的36个铸模浇满后

24、,把浇注车从轨道推回,自然冷却。将另一个浇注车采用同样方法进行银阳极板浇注工作。待阳极板冷却后,油缸退回,放松银阳极浇注模,取出银阳极板,供银电解使用。2.11 耙渣机耙渣机(见图10设备简单,适用,一次耙两个铅锭模,耙渣效果很好。 图9 银阳极浇注车1!银阳极模;2!轨道车;3!油缸契岛冶炼厂将耙渣机设置在电铅铸锭机定量浇注机处,将电铅锭表面浮渣处理干净。耙渣机各部件设置在一个小车上,而集渣斗、渣斗设置在电铅铸锭机旁。耙渣小车随铸定机的锭模同步运行,两个耙渣机械手在气缸作用下张开渣斗,同时下耙到液态铅锭中,耙渣斗合拢,将铅锭表面浮渣捞起后,耙渣小车脱离铅锭模返回时, 在气缸作用下图10 耙渣

25、机1!耙渣车与锭模同步气缸;2!下耙气缸;3!耙渣气缸;4!耙渣机械手;5!电铅锭模;6!耙渣机械手移动气缸;7!刮渣板;8!集渣斗;9!刮渣用气缸;10!渣斗耙渣机械手横向移到集渣斗上方,渣斗张开,铅渣落入集渣斗中,在气缸作用下集渣斗刮板将浮渣刮入渣斗之中。2.12 电铅直线铸锭机及铅电解槽契岛冶炼厂的电铅直线铸锭机基本上和我国的一样,不同之处是,我国的定量浇注装置是定量容积型,契岛冶炼厂则采用定时控制流量型;浇铸铅锭时,该厂采用耙渣机撇除铅锭表面的氧化渣,而我国是由人工捞渣。铅电解槽:我国一般采用混凝土槽内衬沥青胶泥或内衬PE,契岛铅电解槽则采用钢框架内衬PVC 。3 熔铅锅的配置契岛冶炼

26、厂初步火法精炼的铅锅、阳极铸造设备、铜浮渣处理设施等就近配置在鼓风炉熔炼车间。从鼓风炉或电热前床流出的高温铅液直接通过溜槽流入铅锅,铅锅为三用(1#、2#、3#一备(4#,1#、2#、3#铅锅形成一个铅液循环系统,各铅锅高差约250mm 。1#铅锅内吊冷粗铅大锭熔化兼调节铅液温度,2#铅锅加残极,残极为逐块机械加入,锅盖上设有加硫磺料斗,料斗下接给料螺旋以便必要时加硫除铜等杂质。其初步火法精炼的特点是:(1粗铅热态入锅,充分利用鼓风炉产出的高温液态铅的热量;(2铅液循环,机械连续捞取铜浮渣,铜浮渣不会结块;(3残极为机械、连续、逐块加入;(4铅锅的锅盖固定,有效地解决了熔锅面的环保问题。4 铅

27、锅的环保通风契岛冶炼厂熔铅锅、电铅锅的锅面环保问题解决得比较好。熔铅锅采用固定钢制锅盖,电铅锅采用耐高温、可折叠式帆布锅罩,分设两个单独的通风除尘系统。熔铅锅配置在与鼓风炉车间靠近的单层厂房内,而电铅(下转第25页总第 122 期 卡尔 多炉炼铅设备运行及整改实践 25 是我厂设计、 施工, 与外方的自动控制方案比 较, 其特点是易操作, 故障少, 没有繁琐复杂 的自控程序。 ( 9 浓密池 为解决浓密池渗漏及浓密机堵塞问题, 对浓密池进行了全面防腐、 防漏维护工作, 修 复了稳流板和底部搅拌装置。 生产使用柴油, 成本较高, 而西部地区有丰富 的天然气, 因此, 用天然气取代燃油, 从而由 天然气喷枪取代氧油喷枪符合企业的实际情 况, 值得研究加以实施。 ( 4 精心维护 卡尔多炉炼铅的自动化控制水平较高, 每一台设备都在相应的程序控制下工作, 若 单台设备出现故障, 则会影响整个系统, 甚至 停产, 因此, 应精心观察设备的运行情况, 定 期维护, 保证设备正常工作。 4 问题与建议 ( 1 斜烟道耐火层 由于受高温熔渣冲刷腐蚀作用, 斜烟道 耐火层寿命 较短, 目前斜 烟道 使用 20 g 钢 板, 根据外方建议, 准备将斜烟道整体更换为