江銅鉛鋅基夫賽特工藝10 年生產實踐

李樣人，荊旭冬

（江西銅業鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

0 引言

21 世紀初，作為特大型有色金屬聯合企業的江西銅業集團有限公司實施“相關多元”戰略，于2009年在江西省九江市湖口縣組建鉛鋅聯合冶煉廠（簡稱江銅鉛鋅），建設20 萬t/a 鉛鋅聯合冶煉及含鉛鋅物料資源綜合利用項目，其中鉛、鋅各10 萬t/a，鉛廠采用基夫賽特直接煉鉛工藝，鋅廠采用常規濕法煉鋅工藝[1-3]和一些先進的自動化技術[4-7]，于2011 年4 季度建成投產。

本項目采用鉛鋅聯合冶煉工藝，通過基夫賽特爐處理鋅廠的浸出渣，鋅廠處理鉛廠產出的含鋅煙灰[8]，在工廠內部建立物料循環系統，實現鉛、鋅系統物料的閉路循環，提高了有價金屬的綜合回收效率，實現了資源利用最大化和“三廢”排放最小化，契合清潔生產的要求。該工藝的應用，對推動我國鉛鋅行業的“節能減排”工作具有重大意義。

1 江銅鉛鋅基夫賽特爐工藝過程

如圖1 所示，基夫賽特工藝主要包括：物料及熔劑的混合配料（配料系統），爐料干燥球磨，爐料、焦炭和氧氣混合投料（投料系統），以及基夫賽特閃速熔煉、爐渣煙化吹煉、收塵和返塵系統、余熱回收、連續脫銅精煉等工序?；蛸愄毓に噷υ嫌袕V泛的適應性，能處理多種復雜物料，如：鉛精礦、復雜礦、復雜鉛鋅物料、含鉛渣料等。

圖1 基夫賽特工藝流程圖

1.1 混合配料工序

為實現基夫賽特物料成分精細化控制，爐料采用倉式配料法，使用計算機軟件和人員監控操作來完成配料過程。配比適合的爐料經初篩后，通過皮帶輸送機送至干磨工序處理，焦炭經過干燥篩分后，一部分由計量皮帶加入噴嘴進入反應區形成熱焦濾層，另一部分則投入基夫賽特爐電熱區。

1.2 干燥球磨工序

爐料經過配料后，采用φ3 000 mm×23 000 mm的蒸汽干燥機進行干燥，使爐料水分＜1%。干燥后的爐料進入球磨，再通過篩分得到粒度在1～2 mm 的爐料，然后采用正壓氣力輸送到基夫賽特爐爐頂料倉或大儲料倉存儲。

1.3 基夫賽特爐熔煉工序

基夫賽特爐熔煉工藝設備如圖2 所示，按冶煉功能分為熔煉區和電熱區兩部分。熔煉區主要由反應塔、沉淀池、豎煙道等組成；電熱區主要由爐頂、爐墻、沉淀池和電極系統等組成。熔煉區沉淀池和電熱區沉淀池一體連通，運行時渣層淹沒隔墻水套，使二者爐膛空間隔離。

圖2 基夫賽特爐工藝設備圖[9]

經精準計量的爐料和氧氣由4 個文丘里型噴嘴投入反應塔，完成熔化、氧化脫硫、分解、交互、造渣等反應。焦炭顆粒大，下落速度快，且外表發生氧化放熱反應，落入沉淀池表面形成灼熱的焦濾層。焦濾層的形成是基夫賽特工藝的重要技術特點之一，其中80%～85%的氧化鉛在焦濾層被還原，剩余的則在電爐區被還原，而反應塔區煙氣會被隔墻分開，熔體則在液面勢能差的作用下自發進入電熱區。

在電熱區存在渣中未還原的氧化鉛被焦炭再次還原、渣鉛的重力分離、渣中的部分氧化鋅被還原揮發等過程，電熱區分層的上浮渣和爐底鉛將從渣口和鉛口間斷排出。

在基夫賽特爐的反應塔區，會產生含有SO2的煙氣，這些煙氣被引入廢熱鍋爐，通過回收余熱來產生中壓蒸汽進行發電，再將經電除塵器收塵后的煙氣通往硫酸車間制酸，回收的煙塵則直接返回到基夫賽特爐的反應塔區。

電熱區還原產生的鋅蒸汽需要通過鼓入空氣使其氧化成氧化鋅煙塵，再經過收塵、凈化系統捕集后運往鋅廠，經過降溫、凈化后的煙氣已達到國家排放標準，最后被放空處理。

1.4 粗鉛連續脫銅精煉工序

基夫賽特爐爐底的粗鉛采用打孔方式從鉛口排出，以熔融態進入連續脫銅爐。鉛液在連續脫銅爐內循環流動[10]，通過向爐內加入硫磺使粗鉛中的銅轉化為冰銅達到除銅目的。脫銅后粗鉛w（Cu）一般控制在0.1%以內，然后加入熔鉛鍋并用鉛泵泵入陽極澆鑄鍋，再通過立模澆鑄機鑄成大陽極板，大陽極板每塊大約重370 kg。冷卻后的陽極板通過自動輸送線送至鉛電解工序，電解后的殘陽極通過自動輸送線返回加入熔鉛鍋中重鑄陽極?；蛸愄貭t與連續脫銅爐的3D 效果如圖3 所示。

圖3 基夫賽特爐與連續脫銅爐3D 效果[11]

1.5 煙化爐吹煉工序

設置一座18 m2的煙化爐貧化基夫賽特爐中富含金屬的熱渣，這些熱渣通過溜槽間歇排入煙化爐中進行吹煉。煙化爐的吹煉過程就是有價金屬的還原揮發過程，還原劑主要采用粉煤。生產時粉煤通過環狀天平計量后，由輸送載體一次空氣送入噴嘴混合室內與二次空氣混合。粉煤輸送氣流壓力一般在0.6～0.8 MPa，鼓入煙化爐載煤的一次空氣和二次空氣壓力約為0.1 MPa，能很好地分散粉煤，鼓動爐內的渣熔體，完成金屬氧化物的還原揮發過程。煙化爐吹煉產生的高溫煙氣，先經余熱回收，再經凈化系統處理，余熱回收和凈化系統收集的次氧化鋅煙塵將送往鋅廠處理，而煙化爐產生的水淬渣，則通過皮帶輸送機送往堆場堆存或出售。

2 基夫賽特工藝生產實踐

2.1 生產運行情況

江銅鉛鋅基夫賽特爐在2012 年2 月完成初期工作，隨后在3 月份進行投料試運行，并初步檢驗基夫賽特工藝實際生產運行情況。自2012 年起，該爐已經運行了11 年，分別在2014 年、2018 年、2021 年進行3 次停爐檢修如表1 所示。

表1 基夫賽特爐歷次停爐檢修情況

2.2 生產中遇到的問題

在運行期間出現了一些設備問題和工藝問題。

1）基夫賽特鍋爐漏水，在鍋爐制作安裝過程中可能出現了問題，基夫賽特鍋爐上升段同一根鍋爐管發生多次漏水。

2）熔池爐結多，對熔體排放產生不利影響。

3）焦濾層的低效運行導致爐渣中的鉛含量較高。

4）因鍋爐和電除塵器中結垢多，不得不中斷爐子的運行來進行清理。

5）電極斷裂次數和消耗量過多。

2.3 基夫賽特工藝的技術進步

面對生產中出現的問題，該公司成立了一個技術小組對工藝進行進一步的揣摩和理解，開展了大量研究并積極嘗試新的辦法，解決生產中的問題，使生產達到并優于設計標準。

1）掌握基夫賽特反應的控制方法，使爐結控制得到明顯改善，生產量得到顯著提高，每天的投料量由設計的1 164 t 增加至1 250 t 以上。

2）基夫賽特爐設計每年處理鋅廠10 萬t 鋅產生的渣料，2022 年鋅渣處理量可平衡13 萬t 鋅的產量。渣料處理量的大幅增長，使得基夫賽特入爐物料結構發生改變，含Pb 品位由設計的30%下降至20%。

3）焦濾層運行效率的提升，使基夫賽特爐渣w（Pb）優于4%的設計值，可控制在2%～3%。

4）基夫賽特爐的生產時間由原先的2 年一次檢修延長至4 年一次檢修。

5）在電爐側墻上設置了兩個直徑為40 mm 的放冰銅口，開展基夫賽特爐直接造冰銅的生產實踐，產出含Cu 品位40%的冰銅。

3 結語

經過10 年的生產實踐，充分證明了基夫賽特工藝具備能源利用率高、原料適應性強、鋅浸出渣處理能力高、運行成本低、整體綜合回收能力強等優勢。目前，國內外鉛礦的加工費維持低位，接下來公司將進一步增強綜合回收能力，在加大基夫賽特爐冰銅產出的同時，研究冰銅的深度處理工藝，以進一步回收鉛、鋅、銀、銦等金屬，找到砷、硒回收處理的具體解決方案。