三段爐煉鉛法
1)方法簡介
為解決SKS的高能耗、高成本及污染等問題，國內多家企業(yè)對SKS法進行了改造，其中豫光金鉛恒邦采用了液態(tài)高鉛渣底吹還原工藝，金利公司和萬洋集團采用了液態(tài)高鉛渣側吹還原工藝，均獲得成功并取得了很好的運行效果。由于充分利用了液態(tài)高鉛渣的顯熱，煉鉛能耗及處理成本大幅降低，鉛回收率明顯提高，環(huán)境明顯改善，形成了具有我國自主知識產權的“三段爐”煉鉛法。
2)技術特點
為了適應環(huán)保、低碳、節(jié)能降耗的需求，新的技術不斷出現，目前在河南省濟源豫光金鉛，金利公司、萬洋集團各自采用的液態(tài)高鉛渣直接還原的三種爐型代表了我國鉛冶煉發(fā)展的最高水平。
豫光三段爐煉鉛法
豫光三段爐煉鉛法主要工藝為底吹爐氧化脫硫——底吹爐還原—煙化爐回收鋅，2010年實現產業(yè)化應用。取消鼓風爐，不用冶金焦，實現液態(tài)渣直接還原，與原有富氧底吹爐氧化段一起，形成完整的液態(tài)渣直接還原工業(yè)化生產系統。具體技術方案為：鉛精礦、石灰石、石英砂等進行配料混合后，送入氧氣底吹爐熔煉，產出粗鉛、液態(tài)渣和含塵煙氣。液態(tài)高鉛渣直接進入臥式還原爐內，底部噴槍送人天然氣和氧氣，上部設加料口，加煤粒和石子，采用間斷進放渣作業(yè)方式。天然氣和煤粒部分氧化燃燒放熱，維持還原反應所需溫度，氣體攪拌傳質下，實現高鉛渣的還原。
豫光三段爐煉鉛法主要設備連接見圖3-42
豫光三段爐煉鉛法主要特點：
①流程短：工藝省去了鑄渣工序，淘汰了鼓風爐，減少了二次污染和煙塵率，國際同類技術的煙塵率一般在15%左右，而豫光煉鉛法的煙塵率僅為7%~8%。
②自動化水平高：工藝可在氧化、還原等關鍵工序中設置3000多個數據控制點，實現全系統的DCS集中自動控制，用工大幅減少，系統生產更安全穩(wěn)定。
③低能耗：該工藝不僅利用了渣和鉛的潛熱，熔池熔煉時傳熱傳質效率高，能耗大大降低。粗鉛能耗比氧氣底吹—鼓風爐煉鉛低25%左右，比傳統工藝低約50%。
④低排放：底吹還原爐的爐底噴人天然氣和氧氣，粒煤和石灰由爐頂加人，還原溫度1050~1150℃，不使用焦炭，達到清潔生產的目標，SO排放濃度遠低于國家標準，僅為氧氣底吹—鼓風爐煉鉛中鼓風爐排放量的10%，同時CO排放量僅為氧氣底吹—鼓風爐煉鉛工藝的22%。
⑤清潔化生產：密閉性好的熔煉設備縮短了工藝流程，減少了無組織排放量，實現了鉛清潔化生產。氧化和還原均采用間歇式作業(yè)，相互干擾小;還原渣可以保持有較長的停留時間，有利于渣含鉛的降低;渣含鉛<2.5%，鉛回收率>97%。
豫光三段爐煉鉛法主要工藝技術指標見表3-17。
恒邦三段爐煉鉛法
恒邦三段爐煉鉛法主要工藝為底吹爐氧化脫硫—底吹爐還原—煙化爐回收鋅，2012年實現產業(yè)化應用。
恒邦三段爐煉鉛法技術特點：
①底吹還原爐的爐底噴入粉煤和壓縮空氣，渣型m(FeO)/m(SiO)≈2、m(CaO)/m(SiO2)≈0.45，還原溫度1050~1150℃，不使用焦炭;
②氧化和還原均采用間歇式作業(yè)，相互干擾小;
③還原渣可以保持有較長的停留時間，有利于渣含鉛的降低;渣含鉛<3%，鉛回收率>97%。
恒邦三段爐煉鉛法主要工藝技術指標見表3-18。
萬洋三段爐煉鉛法
萬洋三段爐煉鉛法主要工藝為底吹爐氧化脫硫——側吹爐還原——煙化爐回收鋅。2011年實現產業(yè)化應用。萬洋公司與豫光金鉛公司、中聯公司于2009年合作開發(fā)“三連爐”煉鉛新工藝，采用氧化爐——還原爐——煙化爐三爐相連，熱渣直流，三臺熔池熔煉爐由兩道連接溜槽串接在一起組成一個整體;兩連接溜槽分別連接在前一臺熔池熔煉爐的出渣口和后一臺熔池熔煉爐的熔融渣加料口之間，充分利用液態(tài)高鉛渣和還原爐渣的潛熱，緊湊的布置使得流程短占地很少，工人勞動強度小，環(huán)保效果好，實現了鉛冶煉生產的低碳模式。“三連爐”中氧化爐可以是氧氣底吹爐，也可以是澳斯麥特爐、艾薩爐、氧氣側吹爐等，還原爐為氧氣側吹還原爐，煙化爐增加滲鉛裝置改進。生產系統具體為硫化物精礦、石灰石、石英砂、含鉛煙塵物料進入氧化爐熔煉爐內充分混合、迅速熔化和氧化，生成一次粗鉛、高鉛渣和煙氣。粗鉛送到下道工序進行電解精煉。氧化爐產生的液態(tài)高鉛渣通過溜槽直接流入氧氣側吹還原爐，高鉛渣與煤、熔劑，經鼓入的富氧空氣強烈攪拌而激烈反應，產出的粗鉛經虹吸道流出，含有微量SO的氣體經鍋爐回收余熱后進入脫硫塔處理排空。還原爐產出的爐渣直接流入煙化爐提鋅。
與氧氣底吹熔煉—鼓風爐還原工藝相比，三連爐通過溜槽直接相連，液態(tài)高鉛渣直接流人側吹還原爐內，充分利用了高鉛渣的潛熱，取消了鑄渣機，避免了高鉛渣塊產生的煙塵飛揚現象;還原爐熱渣直接流入煙化爐內，潛熱也得到了充分利用，進入煙化爐內不需要提溫期，可以直接噴入粉煤還原提鋅，降低了煤耗，縮短了煙化提鋅時間，提高了生產效率;同時取消了電熱前床和熱渣吊運過程，既節(jié)省了設備投資，也降低了生產電耗以及避免了渣包運輸帶來的環(huán)境問題。
萬洋公司氧氣側吹爐在新鄉(xiāng)中聯公司多次試驗的基礎上，于2011年3月10 日一次性開爐成功，運行半年來，生產穩(wěn)定連續(xù)，各項技術經濟指標達到了預期目標值。前期氧化段底吹爐為φ3.8m×11.5m，110~120min放一次渣，產出液態(tài)高鉛渣量為(28～35)t/爐，渣含鉛43%～50%，此次設計的氧氣側吹爐為8.4m2，高鉛渣在一個還原周期內完全可以降至1%以下。為了考慮后面煙化爐的生產，使熔池內的鋅盡可能的保留在渣中，生產中控制渣含鉛不大于2%。
萬洋側吹爐示意圖見圖3-43。
萬洋三段爐煉鉛法技術特點：
①取消了鑄渣機，避免了高鉛渣冷卻鑄塊過程中水汽迷漫、碎末飛揚的現象，生產環(huán)境進一步改善，也省下了鑄渣機的設備投資。
②高鉛渣在熔融液態(tài)下直接還原，充分利用了高鉛渣熔體的潛熱，節(jié)省了大量的燃料，使噸鉛生產能耗下降。
③側吹還原爐的高溫爐渣直接流入煙化爐，不需要電熱前床保溫，煙化爐省略提溫階段，充分利用了熔渣的熱能，可直接進入還原提鋅，節(jié)省了粉煤，也提高了生產效率，同時氧化鋅品質更好。
④高鉛渣還原只采用單一的煤作為燃料和還原劑，起到加熱和還原的作用。與鼓風爐相比煤比焦炭價格低廉，與國內其他的還原爐相比不需要天然氣或煤氣作為燃料，使不具有天然氣或煤氣的廠家也可采用此種工藝，對建廠條件的適應性更好，推廣前景更廣。
⑤側吹還原爐床能率很高，時間上可以與底吹爐、煙化爐相匹配，取消了電熱前床，節(jié)省大量的電能及石墨電極，使能耗降低。
⑥側吹還原爐熔池熔煉反應激烈，還原程度徹底，為了保證鋅的回收，渣含鉛控制不大于2%。
⑦煙化爐采用滲鉛改進，既增加了鉛的回收率，也提高了氧化鋅的品位。⑧三爐相連，熱渣直流，占地很少，節(jié)省投資。
⑨生產操作簡單，指標易于控制，工人勞動強度小，生產操作環(huán)境好。
金利三段爐煉鉛法
金利三段爐煉鉛法主要工藝為底吹爐氧化脫硫一側吹爐還原一煙化爐回收鋅，2010年實現產業(yè)化應用。熔煉爐產出的高鉛渣定期由排放口放出，熔融狀態(tài)下通過溜槽加入到側吹還原爐中，側吹還原爐設有熱渣加入口和冷料加入口。還原粒煤、熔劑經配料由冷料口加入。還原爐兩側設煤氣、工業(yè)氧噴槍為還原爐提供熱源，還原爐下部側墻設鉛虹吸放出口，還原鉛由虹吸口連續(xù)排出轉送精煉車間，還原爐端墻下部設有排渣口，當虹吸排鉛停止時，即為一個周期的終點。排渣口放渣，為進一步回收渣中的鋅，此渣經前床貯存后送煙化爐處理。側吹還原煙氣通過余熱鍋爐回收余熱，表面冷卻器降溫，布袋收塵器收塵后，是否經尾氣處理，依煤粒含硫而定。
金利液態(tài)高鉛渣還原爐工業(yè)性試驗裝置工程的設計和建設于2008年年底完工，包括一座8m2的側吹還原爐、相應的煙氣處理系統、冷料配料、上料系統及供氣系統。2009年初進入試運行階段。工業(yè)性試驗共分三個階段，其內容包括裝置的適應性、渣型的選擇、工況、供氣、還原粒煤與還原周期調整等試驗。其間對設施進行了必要的維護和修改：爐子下部面積擴大為13m2，試驗工作于2009 年8月底完成，達到了與底吹熔煉爐放渣制度相適應的穩(wěn)定運行。各項技術條件和指標較穩(wěn)定。2009年9月初即轉人示范性生產及正常運行。
金利三段爐煉鉛法技術特點：
①側吹還原爐能耗低，產出煙氣量和SO排放量遠低于鼓風爐，同等規(guī)模的煙氣量為鼓風爐的30%，SO，排放量約為10%。流程短捷，揚塵點少，易于密閉通風除塵，有效防治了鉛塵的彌散，經測定，操作崗位鉛含量小于0.03mg/m3，衛(wèi)生通風除塵后的排放鉛塵濃度為6mg/m3。
②經金利公司生產10個月的冶煉數據核算，側吹還原爐焦爐煤氣和無煙粒煤消耗折合標煤為197kgce/t鉛，比鼓風爐純鉛能耗380kg，折合標煤369kgce/t 鉛的指標大幅降低。
③側吹還原爐渣含鉛小于2%，而鼓風爐渣含鉛3%~4%，側吹還原爐鉛回收率為97.1%，鼓風爐鉛回收率95.5%。
④過程簡單，工序少，作業(yè)穩(wěn)定，易操作，可實現DCS控制和管理，提高了勞動生產率。
⑤側吹還原爐、煙化爐與熔煉爐放置在一個廠房內，省略了鼓風爐上料、熱渣鑄造系統，建筑面積顯著減少。
金利三段爐煉鉛法主要工藝技術指標見表3-19。
3)國內應用情況
底吹爐氧化脫硫——底吹爐還原—煙化爐回收鋅的三段爐煉鉛法，目前在豫光金鉛和山東恒邦冶煉廠建成有示范工程，產能均為10萬t粗鉛;金利三段爐煉鉛法目前僅在金利鉛業(yè)有限責任公司建成有年產10萬t粗鉛規(guī)模的示范工程;萬洋三段爐煉鉛法由于不依賴天然氣、煤氣等，控制相對簡單，在國內得到了較快的推廣應用，目前正在使用或正在改造使用的廠家有：萬洋冶煉集團有限公司、安陽市岷山有色金屬有限責任公司、靈寶新凌鉛業(yè)股份公司、志誠金鉛股份有限公司、福建省誠明金屬冶煉有限公司、湖南宇騰有色金屬股份有限公司等10余家，合計鉛的年產能約120萬t。
4)總體評價
三段爐煉鉛法的爐體配置結構緊湊，熱渣直流，占地少，投資省;氧化、還原、煙化三段連續(xù)作業(yè)，工藝流程短，過程簡單，工序少，作業(yè)穩(wěn)定，易于操作并可實現連續(xù)生產，自動化程度高;實現熔融高鉛渣直接還原，充分利用熔體潛熱，能耗低，且不使用焦炭，生產成本低;爐體密閉性能好，煙氣溢散少，粉塵量少，對環(huán)境友好。
三段爐煉鉛法的實質是QSL法的改進，因此，和QSL法一樣不適用于中低品位鉛物料的處理，和鉛精礦伴生的鋅也必須通過高耗能的煙化爐回收。
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湖南 - 長沙
2025年08月07日 ~ 09日
