1.1 鉛的生產(chǎn)發(fā)展概述

鉛(Pb)在公元前7000—前5000年被人們發(fā)現(xiàn), 其原因是由于氧化鉛礦石易被還原成金屬鉛, 灼燒也容易使鉛析出, 故鉛是有史以來(lái)人類使用最早的六種金屬之一。

由于鉛的性質(zhì)柔軟, 強(qiáng)度不大, 在當(dāng)時(shí)既不適合于制造生產(chǎn)工具, 又不適合于制造防御和進(jìn)攻性武器, 并且鉛在潮濕空氣中表面極容易氧化而失去金屬光澤, 故它也不適合制作各種裝飾品, 所以鉛在世界各民族的文化發(fā)展史上, 沒(méi)有起到像銅、 鐵那樣大的作用。直到16世紀(jì), 鉛的生產(chǎn)才開(kāi)始具有工業(yè)規(guī)模。

古時(shí)候, 鉛的生產(chǎn)是以木柴為燃料的, 爐底用灰筑成的灰窯或是有傾斜爐底的閉式窯, 以后才逐漸發(fā)展成燒煤的反射爐和膛式爐。到19世紀(jì)中葉以后, 人們發(fā)現(xiàn)了鉛的抗酸、 抗堿、 防潮、 密度大以及能夠吸收放射性射線等性能, 并且還很容易與其他金屬組成合金、 制造蓄電池等新性質(zhì)和新用途, 從此煉鉛工業(yè)才獲得重大的發(fā)展。

在我國(guó), 鉛的生產(chǎn)雖然也有2000余年的歷史, 但過(guò)去一直沒(méi)有什么發(fā)展。新中國(guó)成立以前, 當(dāng)時(shí)除極少數(shù)幾處極端落后的手工開(kāi)采和土法煉鉛外, 根本沒(méi)有工業(yè)化的煉鉛工廠。新中國(guó)成立以后, 我國(guó)的鉛冶煉工業(yè)得到了發(fā)展。特別是在改革開(kāi)放以后, 新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、 利用, 壯大了鉛冶煉工業(yè)規(guī)模, 使我國(guó)鉛冶煉工業(yè)走向一個(gè)全新的時(shí)代。

我國(guó)在建國(guó)初期大多數(shù)鉛冶煉廠均采用傳統(tǒng)的燒結(jié)-鼓風(fēng)爐還原冶煉工藝從硫化鉛精礦中生產(chǎn)粗鉛, 如株洲冶煉廠、 沈陽(yáng)冶煉廠。該工藝雖然具有產(chǎn)能大、 渣含鉛低、 鉛直收率高、 煙塵率低等優(yōu)點(diǎn), 但由于在硫化鉛精礦的燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生大量的低濃度SO2煙氣(SO2含量?jī)H為0.8%~2%), 需要采用返煙鼓風(fēng)燒結(jié)工藝、 非穩(wěn)態(tài)制酸等措施治理SO2環(huán)境污染, 且整個(gè)冶煉過(guò)程還存在能源消耗高、 操作條件差、 資源綜合利用程度低等問(wèn)題, 故該煉鉛工藝被國(guó)家列為限期淘汰的生產(chǎn)工藝。因此, 采用節(jié)能、 環(huán)保的煉鉛新工藝對(duì)我國(guó)煉鉛企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造成為當(dāng)務(wù)之急。

1985年西北鉛鋅冶煉廠引進(jìn)QSL煉鉛技術(shù), 建成了一套5.2萬(wàn)t/a的QSL爐。由于引進(jìn)過(guò)早, 技術(shù)不完善, 存在許多缺陷。1990年12月投料后, 暴露出噴槍壽命短, 虹吸口過(guò)長(zhǎng), 隔墻、 擋圈位置及渣口高度不當(dāng)?shù)葐?wèn)題, 僅運(yùn)行了35天就只好停爐。1994年依照韓國(guó)溫山冶煉廠的經(jīng)驗(yàn)改造后取得了初步成功, 運(yùn)行了135天, 產(chǎn)出粗鉛1萬(wàn)t左右。盡管有關(guān)技術(shù)指標(biāo)與第一次試車生產(chǎn)相比有了長(zhǎng)足的進(jìn)步, 但仍未完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo), 運(yùn)行費(fèi)用太高, 造成虧損, 目前處于停產(chǎn)狀態(tài)。

另一方面, 我國(guó)在引進(jìn)QSL法的同時(shí), 經(jīng)過(guò)消化改造自己又開(kāi)發(fā)出氧氣底吹氧化-鼓風(fēng)爐還原煉鉛技術(shù)。該種方法采用QSL爐的氧化段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燒結(jié)工序, 基本解決了二氧化硫的污染問(wèn)題。該法自2002年在豫光金鉛股份有限公司一次試產(chǎn)成功后, 直至目前, 我國(guó)采用此方法的有二十多家企業(yè), 整體運(yùn)行效果較好。

云南冶金集團(tuán)總公司從澳大利亞XSTRATA技術(shù)公司引進(jìn)艾薩法煉鉛工藝的氧化熔煉部分, 與本公司自主開(kāi)發(fā)的富鉛渣鼓風(fēng)爐還原熔煉新技術(shù)進(jìn)行整合創(chuàng)新, 形成一種高效、 節(jié)能、 環(huán)保的煉鉛新技術(shù), 即富氧頂吹氧化熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛新工藝(ISA-YMG法), 于2005年6月建成并投產(chǎn), 一直連續(xù)運(yùn)行, 經(jīng)過(guò)對(duì)工藝和裝備的改進(jìn), 整體運(yùn)行情況良好。

此外, 還有西部礦業(yè)股份有限公司引進(jìn)投產(chǎn)的卡爾多煉鉛法, 中南大學(xué)在河南新鄉(xiāng)完成的半工業(yè)性試驗(yàn)氧氣側(cè)吹煉鉛法都屬于最近發(fā)展起來(lái)的煉鉛新工藝。

目前, 中國(guó)鉛冶煉對(duì)于礦產(chǎn)鉛而言, 燒結(jié)-還原熔煉工藝占60%左右, 新工藝只占20%左右, 普遍存在企業(yè)規(guī)模較小、 技術(shù)裝備落后、 再生資源利用率低、 環(huán)境污染嚴(yán)重、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低的缺點(diǎn)。

我國(guó)成功運(yùn)用的煉鉛新技術(shù)主要是氧氣底吹氧化-鼓風(fēng)爐還原煉鉛技術(shù)和富氧頂吹氧化熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛新工藝。新工藝取消了硫化鉛的燒結(jié)脫硫過(guò)程, 采用富氧熔煉, 有利于回收冶煉煙氣中的二氧化硫, 可以處理再生物料, 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于以上的這些優(yōu)點(diǎn), 這兩種煉鉛新技術(shù)在我國(guó)推廣使用勢(shì)在必行。