收稿日期:2017-12-07
基金项目：国家高技术研究发展计划课题，项目编号2013AA064001。作者简介：丁鹏(1986—)，男，工程师，主要从事有色冶金炉设计工作。
〔摘
要〕高铅渣侧吹还原熔炼过程中产生的泡沫渣将会影响铅渣分离，导致粗铅及还原渣的排放困难,
严重时泡沫渣将会从炉内喷出，对设备造成危害，甚至危及人身安全。结合侧吹炉还原熔炼工艺过程，对高铅渣侧吹还原熔炼过程中泡沫渣的行为进行了研究，分析了其产生原因，提出了判断依据，并针对加料期产生泡沫渣的3种情况给出了相应的预防措施。
兴隆寺
〔关键词〕高铅渣；侧吹还原熔炼；泡沫渣；预防措施
中图分类号:TF812
文献标识码:B
文章编号:1004-4345(2018)02-0009-03
Behavior Study on Foaming Slag in Side-Blown Lead-Rich Slag Reduction and Smelting
DING Peng ,YANG Weiyan ,JIANG Xiaojian
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330038,China)
Abstract The foaming slag in side-blown lead-rich slag reduction and smelting affects lead and slag paration and results in
difficulties in tapping lead bullion and reducing slag.In wor cas,the foaming slag erupts from the furnace and caus damage to the equipment or even endanger personal safety.Bad on the side -blown reduction and smelting process,the paper studies the behavior of the foaming slag in side-blown lead-rich slag reduction and smelting,analyz the reasons of the generation of the foaming slag puts forward the basis for judgement,and prents the corresponding precautions according to the 3cas of foaming slag
generation in the charge period.
Keywords lead-rich slag;side-blow reduction and smelting;foaming slag;precautions
鱼线打结高铅渣侧吹还原熔炼过程中泡沫渣的行为研究
丁
鹏，杨卫严，江晓健
(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330038)
第39卷第2期
有色冶金设计与研究
2018年4月
近些年铅冶炼领域普遍采用氧气底吹(SKS )熔炼—鼓风炉还原法[1]。该工艺存在如下缺陷:1)熔融高铅渣冷却铸锭，潜热未得到利用;2)鼓风炉还原需采用高焦率，焦炭用量大且还原效果不理想;3)鼓风炉产出的烟气量大，产出低浓度的SO 2，不易处理,
20以内的减法环境成本高。
为有效解决鼓风炉还原工艺存在的技术问题，高铅渣熔体直接还原工艺得到了广泛的关注，如氧气侧吹炉还原(新乡中联)、底吹炉还原(豫光金铅等)、充焦炭电热炉还原(湖南水口山)、QSL 还原炉
(安阳岷山)等[2]
。这些工艺均具有规模大、加入高温
熔体、间断还原作业的特点，在能耗和技术经济指标
上具有明显的优势。据不完全统计，目前国内外已实施和正在建设用于高铅渣还原的富氧侧吹还原炉有
近30台。在侧吹炉还原高铅渣的过程中，若工艺控制不当，会产生泡沫渣，泡沫渣的产生将会影响铅渣分离，导致粗铅和还原渣的排放困难，严重时泡沫渣将会从炉内喷出，对设备造成危害，甚至危及生命安全。本文结合生产实践及理论研究，对泡沫渣产生的原因进行分析，提出一些切实可行的预防措施。
1
侧吹还原熔炼过程
1.1底吹炉产高铅渣熔体的特性
底吹炉产高铅渣熔体有以下特点:1)化学成分上
含Fe 3O 4高，超过总渣量的10%。2)渣温约为1050℃，因此，高铅渣熔体在入炉还原初期可能会出现“喷
炉”现象。3)m CaO /m SiO 较低，还需在还原炉中补加石灰
石，同时调整渣型满足后续烟化炉的要求。
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有色冶金设计与研究第39卷
1.2还原熔炼反应机理
侧吹炉还原熔炼过程中，主要的反应机理如下:
1)炉渣熔体中发生煤的燃烧反应，见反应式(1)~(3);
2)燃气的燃烧反应，见反应式(4)~(5);3)氧化铅的还原反应，见反应式(6)~(8);4)造渣组分间进行造渣反应，见反应式(10)~(11)。与此同时，入炉物料中含有的其它高价态杂质金属(如铁、锌、锑、砷、等)的氧化物也进行不同程度的还原[3]。
C+O2=CO2(1) 2C+O2=2CO(2) CO2+C=2CO(3) CH4+2O2=CO2+2H2O(4) 2CH4+3O2=2CO+4H2O(5) PbO+C=Pb+CO(6) PbO+CO=Pb+CO2(7) PbO·SiO2+CO=Pb+CO2+SiO2(8) 2Fe3O4+C=6FeO+CO2(9)
2FeO+SiO2=2FeO·SiO2(10) CaO+SiO2=CaO·SiO2(11)煤、煤气或者天然气的燃烧一方面为侧吹炉的还原过程补充了必要的热能，补偿了侧吹炉中发生的各项热损失，同时将底吹炉的高铅渣从入炉的约1000℃提高到了约1200℃；另一方面，煤、煤气或天然气的燃烧还起到了还原剂的作用，将铅的氧化物(PbO·SiO2)还原成金属铅，见反应式(8)，同时将高铅渣中的Fe3O4还原为FeO，见反应式(9)。Fe3O4熔点高、粘度大，如果大量存在于炉内，将导致炉内渣层的透气性变差，气体不能透过渣层顺畅排出，从而可能产生泡沫渣喷炉事故。
鼓泡区(风口以上的区域)中的炉渣熔体，在被鼓风激烈搅拌并发生反应后生成铅液滴，铅液滴相互碰撞后迅速变大，并在炉缸中沉降，形成铅层。贵金属、铜锍也被捕集于此铅层中。粗铅通过虹吸从炉内排出[4]。高铅渣侧吹还原炉的基本结构如图1所示。
1.炉基;爱莲说说课稿
2.炉缸;
3.一次风口;4-6.铜质水套;7.熔融渣加料口;8.炉顶水套;9.辅料、煤、冷料辅助加料口;10.上升烟道;11.钢水套;12.炉渣放出口;
13.炉台水套;14.支撑杆;15.炉支撑大架;16.观察孔;17.三次风口;18.辅料、煤、冷料主加料口;19.二次风口;20.一次风管;21.铅放出口
图1侧吹炉炉体结构
2泡沫渣产生的原因
泡沫渣通常是指在一定的高温冶金条件下，熔渣中形成大量气泡，并在其内部滞留聚集，使高温液态炉渣体积成倍增长，且能稳定维持较长时间时熔渣所具有的一种特性形态。在平炉、转炉、电弧炉以及熔融还原等许多冶金过程中，泡沫渣都广泛存在。根据不同冶金过程的具体要求，泡沫渣在有些情况下需要抑制，而在某些条件下又希望炉渣有较好的泡沫化性能[5]。
在正常熔炼过程中，一定范围内的冶炼炉渣泡沫化有利于加快熔池内固液气的混合，加速理化反
应的进行；同时，在一定程度上能减少烟气中的含尘
鬼步舞曲量，降低烟尘率。但若炉内冶炼炉渣出现渣性变差或
渣粘度增加的情况，很可能导致炉内气体与炉内熔
渣分离不通畅，造成炉内熔渣体积的膨胀，从而造成
韬光养晦是什么意思
泡沫状熔渣从炉内溢出。发生泡沫渣主要有以下几
种情况:1)高铅渣在氧化炉内氧化过度，使得进入还
原炉内的高铅渣含氧过多，使铅生成高价氧化物，同
刘向军
时FeO反应生成Fe3O4，造成渣的粘度增加，渣层的透气性变差，气体不能透过渣层顺畅排出，会造成泡
沫渣;2)如果渣温过低，也会造成渣的粘度增加，使
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第2期
5结语
在进行尾矿库加高扩容设计时，应充分考虑尾矿库所处区域气候、地质、周边环境、废土石料的特点，并分析现有尾矿库的问题，有针对性地提出对应方案，并综合协调各细部方案，因地制宜、因时制宜地提出了环保、经济、安全的最佳解决方案。
参考文献
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版社,2006.
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2011(增刊):139-141.
[3]刘宁.尾矿库加高扩容时应注意的问题[J].有色冶金设计与研
究,2009,30(6):42.
[4]刘石桥，陈章友，张曾.冬季高寒地区冻土对尾矿库的危害及防
治措施[J].工程建设,2008,40(1):22-26.
得渣层的透气性较差，气体不能透过渣层顺畅排出，会造成泡沫渣;3)高铅渣渣型控制不合理;4)高铅渣在进入还原炉时期，要求均匀平稳加入，如果加入过快可能产生泡沫渣;5)还原炉内氧料比失调、断煤、煤和氧气等物料的计量失准等。
3还原熔炼过程中泡沫渣的判断与预防3.1泡沫渣的判断
侧吹炉中出现泡沫渣主要表现是炉内渣性黏度过大，气体不能顺利从渣内排出。泡沫渣大量产生后可通过如下4种方法进行分析判断:1)正常生产情况下，侧吹炉出铅不正常或产铅量减少;2)高铅渣加入速度过快或加入量突然增加;3)在侧吹炉正常进高铅渣的时期，侧吹炉的产铅量突然减少;4)侧吹炉炉顶烟气负压增高，进渣口有白色烟气冒出。
加料期产生泡沫渣分3种情况：进料前期(约0~10min)很快就产生泡沫渣(强烈)；进料中期(约10~20min)产生泡沫渣(中度)；进料后期(约20~30 min)产生泡沫渣(轻微)。
3.2泡沫渣的预防措施
针对泡沫渣产生的3种情况，逐一采取相对应的预防措施。
1)针对进料前期产生泡沫渣事故采取的预防措施：总控室发出“紧急堵风口”信号，并停止进渣和熔剂，加煤不停；打开混合气放空阀；炉子转入“热停炉”制度，查找事故原因，校准炉料计量和氧气浓
度及供气量；炉顶下料口加300~500kg保温煤；待炉子平静之后先开1个风口送风，如果没有产生泡沫渣的迹象后再开第2个风口，等运行正常后依次打开生产所需风口并转入“热平衡”升温制度。2)针对进料中期产生泡沫渣事故采取的预防措施：放缓进渣速度，加大给煤量，总控发出“紧急堵风口”信号，但不需转入“热停炉”制度；待炉子平静之后，先开1个风口送风，如果没有产生泡沫渣的迹象，再开第2个风口，等运行正常后依次打开生产所需风口并转入正常生产，如果炉温偏低，可采用升温制度升温。
3)针对进料后期产生泡沫渣事故采取的预防措施：放缓进渣速度，增大进煤量；堵住进风口，炉内泡沫渣不严重，可堵住1个或2个风口，对外放风，减少对炉内的进风量；待炉子反应平静后，再依次打开生产所需风口转入正常运行。
当熔炼温度达到工艺要求后，转入正常给料生产制度；适当地提高熔炼温度并降低炉渣的碱度；调整工艺制度，降低氧料供应比例，并根据炉子温度和技术指标修正参数。
4结语
高铅渣侧吹炉还原熔炼过程中产生的泡沫渣将会影响铅渣分离，导致粗铅和还原渣的排放困难，严重时泡沫渣将会从炉内喷出，对设备造成危害，甚至危及人身安全。本文对侧吹炉还原熔炼过程及泡沫渣产生的原因进行了分析研究，泡沫渣产生主要原因为熔渣的黏度增加，渣层的透气性变差，气体不
能透过渣层顺畅排出。而进入侧吹炉中的高铅渣含氧过多、高铅渣渣温过低、渣型控制不合理等均有可能造成熔渣黏度过大的情况。针对加料期不同阶段产生的泡沫渣的不同情况，提出了针对性的预防措施，为高铅渣侧吹炉还原熔炼安全生产提供了一定的指导和帮助。
参考文献
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英文字母书写铅工艺[J].有色金属科学与工程,2011,2(1):14-16.
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[5]吴铿.泡沫冶金熔体的基础理论[M].北京：冶金工业出版社,
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