江铜铅锌基夫赛特工艺10 年生产实践

李样人，荆旭冬

（江西铜业铅锌金属有限公司，江西 九江 332500）

0 引言

21 世纪初，作为特大型有色金属联合企业的江西铜业集团有限公司实施“相关多元”战略，于2009年在江西省九江市湖口县组建铅锌联合冶炼厂（简称江铜铅锌），建设20 万t/a 铅锌联合冶炼及含铅锌物料资源综合利用项目，其中铅、锌各10 万t/a，铅厂采用基夫赛特直接炼铅工艺，锌厂采用常规湿法炼锌工艺[1-3]和一些先进的自动化技术[4-7]，于2011 年4 季度建成投产。

本项目采用铅锌联合冶炼工艺，通过基夫赛特炉处理锌厂的浸出渣，锌厂处理铅厂产出的含锌烟灰[8]，在工厂内部建立物料循环系统，实现铅、锌系统物料的闭路循环，提高了有价金属的综合回收效率，实现了资源利用最大化和“三废”排放最小化，契合清洁生产的要求。该工艺的应用，对推动我国铅锌行业的“节能减排”工作具有重大意义。

1 江铜铅锌基夫赛特炉工艺过程

如图1 所示，基夫赛特工艺主要包括：物料及熔剂的混合配料（配料系统），炉料干燥球磨，炉料、焦炭和氧气混合投料（投料系统），以及基夫赛特闪速熔炼、炉渣烟化吹炼、收尘和返尘系统、余热回收、连续脱铜精炼等工序。基夫赛特工艺对原料有广泛的适应性，能处理多种复杂物料，如：铅精矿、复杂矿、复杂铅锌物料、含铅渣料等。

图1 基夫赛特工艺流程图

1.1 混合配料工序

为实现基夫赛特物料成分精细化控制，炉料采用仓式配料法，使用计算机软件和人员监控操作来完成配料过程。配比适合的炉料经初筛后，通过皮带输送机送至干磨工序处理，焦炭经过干燥筛分后，一部分由计量皮带加入喷嘴进入反应区形成热焦滤层，另一部分则投入基夫赛特炉电热区。

1.2 干燥球磨工序

炉料经过配料后，采用φ3 000 mm×23 000 mm的蒸汽干燥机进行干燥，使炉料水分＜1%。干燥后的炉料进入球磨，再通过筛分得到粒度在1～2 mm 的炉料，然后采用正压气力输送到基夫赛特炉炉顶料仓或大储料仓存储。

1.3 基夫赛特炉熔炼工序

基夫赛特炉熔炼工艺设备如图2 所示，按冶炼功能分为熔炼区和电热区两部分。熔炼区主要由反应塔、沉淀池、竖烟道等组成；电热区主要由炉顶、炉墙、沉淀池和电极系统等组成。熔炼区沉淀池和电热区沉淀池一体连通，运行时渣层淹没隔墙水套，使二者炉膛空间隔离。

图2 基夫赛特炉工艺设备图[9]

经精准计量的炉料和氧气由4 个文丘里型喷嘴投入反应塔，完成熔化、氧化脱硫、分解、交互、造渣等反应。焦炭颗粒大，下落速度快，且外表发生氧化放热反应，落入沉淀池表面形成灼热的焦滤层。焦滤层的形成是基夫赛特工艺的重要技术特点之一，其中80%～85%的氧化铅在焦滤层被还原，剩余的则在电炉区被还原，而反应塔区烟气会被隔墙分开，熔体则在液面势能差的作用下自发进入电热区。

在电热区存在渣中未还原的氧化铅被焦炭再次还原、渣铅的重力分离、渣中的部分氧化锌被还原挥发等过程，电热区分层的上浮渣和炉底铅将从渣口和铅口间断排出。

在基夫赛特炉的反应塔区，会产生含有SO2的烟气，这些烟气被引入废热锅炉，通过回收余热来产生中压蒸汽进行发电，再将经电除尘器收尘后的烟气通往硫酸车间制酸，回收的烟尘则直接返回到基夫赛特炉的反应塔区。

电热区还原产生的锌蒸汽需要通过鼓入空气使其氧化成氧化锌烟尘，再经过收尘、净化系统捕集后运往锌厂，经过降温、净化后的烟气已达到国家排放标准，最后被放空处理。

1.4 粗铅连续脱铜精炼工序

基夫赛特炉炉底的粗铅采用打孔方式从铅口排出，以熔融态进入连续脱铜炉。铅液在连续脱铜炉内循环流动[10]，通过向炉内加入硫磺使粗铅中的铜转化为冰铜达到除铜目的。脱铜后粗铅w（Cu）一般控制在0.1%以内，然后加入熔铅锅并用铅泵泵入阳极浇铸锅，再通过立模浇铸机铸成大阳极板，大阳极板每块大约重370 kg。冷却后的阳极板通过自动输送线送至铅电解工序，电解后的残阳极通过自动输送线返回加入熔铅锅中重铸阳极。基夫赛特炉与连续脱铜炉的3D 效果如图3 所示。

图3 基夫赛特炉与连续脱铜炉3D 效果[11]

1.5 烟化炉吹炼工序

设置一座18 m2的烟化炉贫化基夫赛特炉中富含金属的热渣，这些热渣通过溜槽间歇排入烟化炉中进行吹炼。烟化炉的吹炼过程就是有价金属的还原挥发过程，还原剂主要采用粉煤。生产时粉煤通过环状天平计量后，由输送载体一次空气送入喷嘴混合室内与二次空气混合。粉煤输送气流压力一般在0.6～0.8 MPa，鼓入烟化炉载煤的一次空气和二次空气压力约为0.1 MPa，能很好地分散粉煤，鼓动炉内的渣熔体，完成金属氧化物的还原挥发过程。烟化炉吹炼产生的高温烟气，先经余热回收，再经净化系统处理，余热回收和净化系统收集的次氧化锌烟尘将送往锌厂处理，而烟化炉产生的水淬渣，则通过皮带输送机送往堆场堆存或出售。

2 基夫赛特工艺生产实践

2.1 生产运行情况

江铜铅锌基夫赛特炉在2012 年2 月完成初期工作，随后在3 月份进行投料试运行，并初步检验基夫赛特工艺实际生产运行情况。自2012 年起，该炉已经运行了11 年，分别在2014 年、2018 年、2021 年进行3 次停炉检修如表1 所示。

表1 基夫赛特炉历次停炉检修情况

2.2 生产中遇到的问题

在运行期间出现了一些设备问题和工艺问题。

1）基夫赛特锅炉漏水，在锅炉制作安装过程中可能出现了问题，基夫赛特锅炉上升段同一根锅炉管发生多次漏水。

2）熔池炉结多，对熔体排放产生不利影响。

3）焦滤层的低效运行导致炉渣中的铅含量较高。

4）因锅炉和电除尘器中结垢多，不得不中断炉子的运行来进行清理。

5）电极断裂次数和消耗量过多。

2.3 基夫赛特工艺的技术进步

面对生产中出现的问题，该公司成立了一个技术小组对工艺进行进一步的揣摩和理解，开展了大量研究并积极尝试新的办法，解决生产中的问题，使生产达到并优于设计标准。

1）掌握基夫赛特反应的控制方法，使炉结控制得到明显改善，生产量得到显著提高，每天的投料量由设计的1 164 t 增加至1 250 t 以上。

2）基夫赛特炉设计每年处理锌厂10 万t 锌产生的渣料，2022 年锌渣处理量可平衡13 万t 锌的产量。渣料处理量的大幅增长，使得基夫赛特入炉物料结构发生改变，含Pb 品位由设计的30%下降至20%。

3）焦滤层运行效率的提升，使基夫赛特炉渣w（Pb）优于4%的设计值，可控制在2%～3%。

4）基夫赛特炉的生产时间由原先的2 年一次检修延长至4 年一次检修。

5）在电炉侧墙上设置了两个直径为40 mm 的放冰铜口，开展基夫赛特炉直接造冰铜的生产实践，产出含Cu 品位40%的冰铜。

3 结语

经过10 年的生产实践，充分证明了基夫赛特工艺具备能源利用率高、原料适应性强、锌浸出渣处理能力高、运行成本低、整体综合回收能力强等优势。目前，国内外铅矿的加工费维持低位，接下来公司将进一步增强综合回收能力，在加大基夫赛特炉冰铜产出的同时，研究冰铜的深度处理工艺，以进一步回收铅、锌、银、铟等金属，找到砷、硒回收处理的具体解决方案。