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雙底吹爐煉鉛工藝砷鎘鉈的分布機理及治理方法

文檔作者：王述民1，陸永森2 文檔來源： 1．白銀有色集團廠壩公司成州鋅冶煉廠 2．蒙自礦冶有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月05日
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雙底吹爐煉鉛工藝砷鎘鉈的分布機理及治理方法*
王述民1，陸永森2
( 1． 白銀有色集團廠壩公司成州鋅冶煉廠，甘肅成州742508;
2． 蒙自礦冶有限責(zé)任公司，云南蒙自661100)
摘要: 雙底吹爐的煉鉛工藝影響砷、鎘和鉈的分布。在爐頂加入還原劑，改變了產(chǎn)品中砷、鎘、鉈的含
量。本文就雙底吹爐的煉鉛工藝對砷、鎘、鉈的分布進(jìn)行了分析。找到了去除有害產(chǎn)物的方法。適時取出生產(chǎn)系
統(tǒng)中的有害產(chǎn)物，能防止砷、鎘、鉈對工人和環(huán)境的有害影響。
關(guān)鍵詞: 底吹煉鉛; 金屬元素; 分布率
中圖分類號: TF812 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1006－0308 ( 2018) 03－0062－04
The Distribution Mechanism and Treatment Plan of Arsenic，Cadmium and
Thallium in the Lead Smelting Process with Double Bottom－blowing furnace
WANG Shu －ming1，LU Yong －sen2
( 1． Chengzhou Zinc Smelting Plant，Changba Company，
Baiyin Nonferrous Group Co． ，Ltd． ，Chengzhou，Gansu 742508，China;
2． Mengzi Mining and Metallurgy Co． ，Ltd． ，Mengzi，Yunnan 661100，China)
ABSTＲACT: The lead smelting process of double bottom － blowing furnace effects the distribution of arsenic，cadmium and thallium．
The reducing agent is added from the top of furnace，which changed the content of arsenic，cadmium and thallium in the products． The
effect on the distribution of arsenic，cadmium and thallium by zinc smelting process of bottom－blowing furnace is analyzed． The removal
method for harmful product is found． Taking out the harmful products in the production system in good time can prevent the harmful effect of
arsenic，cadmium and thallium to working people and environment．
KEY WOＲDS: lead smelting by bottom － blowing furnace; metal element; distribution ratio
0 引言
某鉛冶煉廠由原燒結(jié)—鼓風(fēng)爐煉鉛工藝改造為
雙底吹煉鉛生產(chǎn)工藝和煉鉛爐渣煙化爐處理工藝。
技術(shù)改造完成后，在進(jìn)入試生產(chǎn)期間，陸續(xù)改進(jìn)了
雙底吹爐的粉煤加入方式: 底吹氧化爐補充的粒煤
改為粉煤; 底吹還原爐由底部氧槍噴入煙粉煤改為
爐頂加入無煙粉煤。技改后的粗鉛冶煉工藝如
圖1。
由燒結(jié)—鼓風(fēng)爐煉鉛工藝改為雙底吹煉鉛工
藝，鉛精礦帶入的砷、鎘、鉈的走向與之前的工藝
有什么樣的變化，研究這些元素在粗鉛冶煉中的走
向和分布，找出合適的開路點，開路的物料既能分
離回收砷、鎘、鉈，又降低這些元素在生產(chǎn)系統(tǒng)中
的過度積累，防止砷、鎘、鉈元素對職工及環(huán)境的
危害，有較大的環(huán)保治理意義。
62
2018 年6 月
第47 卷第3 期( 總第270 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2018
Vol. 47． No. 3 ( Sum270)
* 收稿日期: 2018－04－03
作者簡介: 王述民( 1966－) ，男，陜西涇陽人，工程師。
圖1 雙底吹爐粗鉛生產(chǎn)工藝流程圖
Fig. 1 The production process flow diagram of crude lead production by double bottom－blowing furnace
1 投入、產(chǎn)出物料
1. 1 投入物料
底吹氧化爐投入物料主要有鉛精礦、濕法煉鋅
產(chǎn)出的含鉛濕法泥、鉛鋅冶煉綜合回收時產(chǎn)出的各
類含鉛銀銻渣料和本爐產(chǎn)出的煙塵，帶入砷、鎘、
鉈的主要是鉛精礦與含鉛濕法泥，2015 年進(jìn)廠平
均成份如表1。
底吹還原爐投入混合粒料( 由無煙粉煤、石
灰石粉和本爐產(chǎn)出煙塵混合制成) 、底吹氧化爐產(chǎn)
出的熔融高鉛渣。
煙化爐投入底吹還原爐熔融終渣、往年堆存鼓
風(fēng)爐水淬渣、煙粉煤。
表1 進(jìn)廠物料砷鎘鉈含量
Tab. 1 The content of arsenic，
cadmium and thallium in the incoming materials %
物料名稱As Cd Tl
鉛精礦0. 47 0. 04 0. 001
鉛泥1. 10 0. 047 0. 0045
1. 2 產(chǎn)出物料
底吹氧化爐產(chǎn)出一次粗鉛、高鉛渣、鉛冰銅、
煙塵、二氧化硫煙氣。
底吹還原爐產(chǎn)出物料有二次粗鉛、煙塵、還原
爐渣、煙氣。
煙化爐產(chǎn)出煙塵( 按收集點不同分為鍋爐煙
塵、布袋煙塵) 、煙化爐渣、煙氣。
底吹氧化爐連續(xù)投料，間斷放出高鉛渣; 底吹
還原爐間斷接收底吹氧化爐高鉛渣，連續(xù)投入混合
粒料。
雙底吹爐產(chǎn)出的煙塵均返制粒后入爐，只有底
吹還原爐煙塵含鎘高時取出少量。為簡化計算，產(chǎn)
出煙塵只計算取出的部分。
2 雙底吹煉鉛中砷鎘鉈的分布
2. 1 底吹氧化爐砷鎘鉈的分布
底吹氧化爐產(chǎn)出物砷鎘鉈含量如表2。底吹氧
化爐砷鎘鉈在產(chǎn)出物的分布率如表3。
表2 底吹氧化爐產(chǎn)出物料砷鎘鉈含量
Tab. 2 The content of arsenic，
cadmium and thallium in the materials produced by
bottom－blowing oxidizing furnace %
物料名稱As Cd Tl
高鉛渣0. 66 0. 053 0. 0014
一次粗鉛0. 31 0. 002 0. 0012
鉛冰銅0. 56 0. 309 0. 0037
煙塵0. 64 7. 33 0. 213
鉛精礦中的砷化物在底吹氧化爐受高溫影響而
分解、氧化，由于受爐內(nèi)氧化氣氛的影響，砷大部
分形成難揮發(fā)的As2O5
，并與堿性氧化物生成砷酸
鹽而進(jìn)入高鉛渣［1］。部分砷存在交互反應(yīng)生成砷
單質(zhì)進(jìn)入一次粗鉛，少量砷以硫化物的形式進(jìn)入鉛
冰銅。
63
王述民，等雙底吹爐煉鉛工藝砷鎘鉈的分布機理及治理方法
表3 砷鎘鉈在底吹氧化產(chǎn)出物的分布率
Tab. 3 The distribution ratio of arsenic，
cadmium and thallium in the products
from bottom－blowing oxidizing furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
高鉛渣86. 42 91. 52 74. 66
一次粗鉛12. 56 1. 09 20. 13
鉛冰銅1. 02 7. 39 5. 21
在底吹氧化爐的作業(yè)溫度下，鉛精礦中的硫化
鎘易在爐內(nèi)氧化或以硫化物直接揮發(fā)進(jìn)入煙氣后氧
化，均以氧化鎘的形式進(jìn)入煙塵; 另外，氧化鎘與
硫化鎘進(jìn)行交互反應(yīng)生成鎘金屬，以鎘蒸汽的形式
進(jìn)入煙氣后氧化為氧化鎘，因此，底吹爐煙氣中含
鎘較高。由于煙塵閉路循環(huán)，煙塵含鎘高后，氧化
鎘隨高鉛渣進(jìn)入底吹還原爐［2］，少量鎘金屬進(jìn)入
一次粗鉛。當(dāng)進(jìn)入爐內(nèi)的鎘與從爐內(nèi)排出的鎘平衡
時，底吹氧化爐煙塵含鎘量在9% ～ 15%。
鉛精礦中的鉈以Tl2S3、Tl2S、TlCl 等形式存
在，在爐內(nèi)氧化為Tl2O 揮發(fā)進(jìn)入煙氣［2］，被收塵
器捕集到煙塵，隨著煙塵的不斷循環(huán)回用而富集。
煙塵中Tl2O 含量升高，此時Tl2O 進(jìn)入高鉛渣，當(dāng)
入爐量與出爐量達(dá)到平衡時，煙塵含鉈量可達(dá)
到0. 45%。
2. 2 底吹還原爐砷鎘鉈的分布
該廠底吹還原爐產(chǎn)出物中砷鎘鉈平均含量如
表4。
表4 底吹還原爐產(chǎn)出物料砷鎘鉈含量
Tab. 4 The content of arsenic，
cadmium and thallium in the materials produced
by bottom－blowing reducing furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
二次粗鉛0. 69 0. 016 0. 0021
煙塵2. 07 22. 69 0. 154
爐渣0. 50 0. 031 0. 0001
砷鎘鉈在底吹還原爐各種產(chǎn)物中的分布率如
表5。
表5 砷鎘鉈在底吹還原爐產(chǎn)出物料的分布率
Tab. 5 The distribution ratio of arsenic，
cadmium and thallium in the products
from bottom－blowing reducing furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
二次粗鉛56. 20 14. 32 70. 19
煙塵0. 47 56. 22 14. 17
爐渣43. 33 29. 46 15. 64
底吹還原爐煤粉加入方式由原設(shè)計從底部氧槍
噴入改為煤粉與石灰石、本爐煙塵混合制粒從爐頂
加料口加入。熔融高鉛渣、混合粒料帶入的砷鎘鉈
氧化物，在爐內(nèi)高溫還原氣氛下，相應(yīng)氧化物還原
成單質(zhì)［1，3
，5
］。
鉈沸點高，與鉛一道沉入爐底，放出爐外即為
二次粗鉛。鎘的沸點低，揮發(fā)進(jìn)入煙氣，在煙氣中
再次被氧化為氧化鎘，被收集成煙塵后返回并制成
混合粒料。鎘在底吹還原爐中不斷循環(huán)富集，煙塵
中鎘可富集到30%以上。
2. 3 煙化爐砷鎘鉈的分布
煙化爐產(chǎn)出物料砷鎘鉈含量如表6。
表6 煙化爐產(chǎn)出物料砷鎘鉈含量
Tab. 6 The content of arsenic，cadmium and thallium in
the materials produced by fuming furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
鍋爐煙塵1. 07 0. 045 0. 0015
布袋煙塵1. 20 0. 084 0. 0011
爐渣0. 27 0. 006 0. 0003
砷鎘鉈在煙化爐產(chǎn)出物中分布率如表7。
表7 砷鎘鉈在煙化爐產(chǎn)出物料中分布率
Tab. 7 The distribution ratio of arsenic，cadmium
and thallium in the products from fuming furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
鍋爐煙塵7. 86 7. 15 10. 49
布袋煙塵44. 89 69. 37 39. 33
爐渣47. 25 23. 48 50. 18
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2018 年6 月
第47 卷第3 期( 總第270 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2018
Vol. 47． No. 3 ( Sum270)
2. 4 砷鎘鉈在三座爐產(chǎn)出物中的分布
投入鉛精礦、鉛泥中砷鎘鉈在三座爐產(chǎn)出物料
中分布率如表8。
從表中看出，砷分布在一、二次粗鉛中占
61. 13%，底吹還原爐煙灰中占0. 41%，煙化爐兩
種煙塵占19. 75%，煙化爐爐渣占17. 69%。鎘分
布在一、二次粗鉛中占14. 20%，底吹還原爐煙灰
占51. 45%，煙化爐兩種煙塵占20. 63%，煙化爐
渣占6. 33%，底吹爐鉛冰銅占7. 39%。鉈分布在
一、二次粗鉛中占72. 52%，底吹還原爐煙塵占
10. 60%，煙化爐爐渣占5. 87%，煙化爐兩種煙塵
占5. 83%，煙化爐渣占5. 87%。
表8 雙底吹爐煉鉛工藝產(chǎn)出物料中砷鎘鉈分布率
Tab. 8 The distribution ratio of arsenic，
cadmium and thallium in the products by lead
smelting process with double bottom－blowing furnace %
產(chǎn)出物As Cd Tl
一次粗鉛12. 56 1. 09 20. 01
二次粗鉛48. 57 13. 11 52. 51
鉛冰銅1. 02 7. 39 5. 18
底吹還原爐煙塵0. 41 51. 45 10. 60
煙化爐鍋爐煙塵2. 94 1. 93 1. 23
煙化爐布袋塵16. 81 18. 70 4. 60
煙化爐渣17. 69 6. 33 5. 87
合計100 100 100
3 砷鎘鉈分布的變化及治理方法
在燒結(jié)—鼓風(fēng)爐煉鉛，燒結(jié)時砷鎘鉈不同程度
進(jìn)入燒結(jié)煙塵［1，3
］。鼓風(fēng)爐熔煉時，燒結(jié)塊中的
砷、鉈在粗鉛、煙塵、爐渣中都有分布，鎘則富集
到煙塵中。不管是燒結(jié)煙塵還是鼓風(fēng)爐煙塵，后期
需進(jìn)行火法富集、分離砷鎘鉈［1］。
從兩座底吹爐的砷鎘鉈分布率及產(chǎn)出物化學(xué)成
分看，砷的分布有一定的區(qū)別。底吹爐產(chǎn)出粗鉛中
砷的含量與燒結(jié)—鼓風(fēng)爐產(chǎn)出粗鉛相當(dāng)［1］，在粗
鉛后續(xù)處理中仍可采用原有成熟工藝進(jìn)行處理。兩
座底吹爐產(chǎn)出煙塵含砷不高，除進(jìn)入粗鉛的砷外，
大部分進(jìn)入底吹還原爐渣。進(jìn)入煙化爐的砷，約一
半進(jìn)入爐渣得以固化，其余進(jìn)入煙塵的砷在濕法煉
鋅后進(jìn)入浸出渣，最終在回轉(zhuǎn)窯處理浸出渣時固化
在窯渣中。
鎘進(jìn)入粗鉛及底吹還原爐爐渣比較少，大部分
富集在兩座爐的煙塵中。底吹氧化爐煙塵中鉛高、
砷低，鎘富集量與鼓風(fēng)爐煙塵相當(dāng)，而且從生產(chǎn)情
況看，底吹氧化爐煙塵在本爐循環(huán)回用，煙塵鎘含
量15%時不再上升，此時爐料帶入的鎘會隨高鉛
渣進(jìn)入底吹還原爐。底吹還原爐煙塵含鎘量最高，
煙塵含鉛量在30% ～ 40%，如在煙塵含鎘量25%
～ 30%的時候取出少量( 煙塵含鎘低于15% 停止
取出) ，取出的煙塵可直接作為回收鎘的原料。
鉈在底吹爐煉鉛中約有70% 進(jìn)入粗鉛，其余
分散在各種產(chǎn)出物中。在產(chǎn)出的物料及循環(huán)物料
中，鉈在底吹氧化爐煙塵含量最高，底吹還原爐次
之。在底吹還原爐煙塵因含鎘量高而取出時，鉈隨
煙塵少量帶出，這部分鉈在生產(chǎn)精鎘時，富集在蒸
餾殘留物中，可作為提鉈的原料，不會對環(huán)境造成
危害。由于鉈金屬量少價低，如將底吹氧化爐煙塵
取出提鉈，經(jīng)濟價值不大。對于進(jìn)入粗鉛中的鉈，
在電解液中富集到一定程度時，對電鉛產(chǎn)品質(zhì)量有
影響，在必要時，可對粗鉛電解液進(jìn)行處理，分離
提取鉈［5］，降低鉈對電鉛產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
4 結(jié)語
1) 雙底吹爐煉鉛工藝，砷在粗鉛中的分布與
鼓風(fēng)爐煉鉛相當(dāng)，對其的危害控制可延用已有的成
熟方法。
2) 鎘在雙底吹煉鉛時，大部分富集在還原爐
煙塵中，在鎘富集到25% ～ 30% 時取出少量，無
需再進(jìn)行火法富集，直接作為煉鎘的原料，能提高
工序環(huán)境質(zhì)量。
3) 鉈在雙底吹煉鉛時，大部分進(jìn)入粗鉛，可
在粗鉛電解液中進(jìn)行分離回收，少量進(jìn)入底吹還原
爐煙塵，在煙塵濕法煉鎘時進(jìn)入粗鎘，最終富集并
回收。
參考文獻(xiàn):
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王述民，等雙底吹爐煉鉛工藝砷鎘鉈的分布機理及治理方法

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