一種鉛液回收裝置在熔鉛鍋撈渣過程中的應用

王仲陽，王光忠，劉 超

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南 濟源 459000）

河南豫光金鉛股份有限公司年產電解鉛40萬t，是國內規模較大的電解鉛生產基地之一。其下屬某分廠車間負責將其他分廠生產的粗鉛精煉，最終形成合格鉛錠。該車間工藝執行的第一步是使用熔鉛鍋熔化粗鉛，然后執行熔析除銅，除去鉛液中的銅。其基本原理是，利用銅在鉛液中的溶解度隨鉛液溫度降低而降低的特性，向熔鉛鍋中加入粗鉛、殘片等，使鉛液溫度降低到特定值，銅變成固體從鉛液中析出，達到鉛銅分離的目的。

根據Cu-Pb相圖，在326℃位置鉛與銅有一低熔點共晶，此時99.94%的鉛以液態與固體純銅相平衡，理論上鉛液含銅可降至0.06%以下。實際生產中，為保證鉛液的流動性，防止其溫度過低影響正常生產，一般將鉛液冷卻至350～420℃之間。此時富銅渣浮于鉛液表面，實現渣鉛分離［1］。

分離后，需使用工具將渣撈出，并過濾掉渣中殘留的鉛液。此過程即為撈渣過程。

1 撈渣過程簡介

目前在鉛冶煉行業中，撈渣方式一般分為人工撈渣和自動撈渣。

人工撈渣作業主要使用帶濾孔的鏟斗，配合行車刮撈浮渣，人工撈渣示意圖如圖1所示。

圖1 人工撈渣示意圖

鏟柄的一端固定連接有扶手，鏟柄的另一端固定連接有圓形凹狀的鏟身，鏟柄上靠近鏟身的一端固定連接有吊耳，吊耳的方向與鏟身的開口方向一致；鏟身中部設有濾孔，濾孔直徑小于浮渣中較大顆粒的粒徑；行車的下方通過鐵索連接有行車掛鉤［2，3］。

撈渣時，行車帶動鏟身刮撈浮渣，盛滿后水平吊起鏟斗，使鉛液順濾孔流下，返回熔鉛鍋。待鉛液濾干凈后再將浮渣裝入渣斗中。

2 撈渣過程中的鉛損失問題

2.1 鉛損失原因分析

該電解車間采用人工撈渣方式，使用行車吊運鏟斗鏟渣。由于熔鉛鍋較大，渣層較厚（一般100 t鉛鍋渣層大于200 mm），鏟斗無法在短時間內將渣撈凈，需分3～6次進行。而鏟斗每次撈起渣后，需在鉛鍋上方靜置10 min以上，充分過濾渣中的鉛液。濾下的鉛首先會進入未撈凈的渣層，隨后才滲入渣層下方的鉛液，如圖2所示。即使經過多次撈渣濾鉛，部分鉛仍將夾雜在渣中，隨著渣流失。

圖2 鏟斗靜置濾鉛示意圖

2.2 鉛損失計算

首先使用電子吊鉤秤在每次濾鉛前后對鏟斗重量稱重，計算淋鉛量。共跟蹤稱重3鍋，每鍋撈渣4次，結果見表1。

表1 鏟斗濾鉛前后稱重 kg

計算出每鍋濾鉛量后，再分別將3個渣盤內的除銅渣翻倒，由人工盡量撿拾收集其內的明鉛，稱重并大致計量每盤渣夾雜的明鉛重量，結果見表2。

試驗結果表明，該車間按目前的人工撈渣流程生產，每次濾鉛后平均約有335 kg的明鉛夾雜在渣中，隨渣流失，回收量在濾鉛重量中占比一半左右。目前該廠共4個車間并行生產，設備基本相同，且執行相同的精煉工藝流程。每個車間每天可除銅3鍋，則一個月將損失鉛335×4×3×30÷1 000＝120.6（t）。每月粗鉛中含鉛量為28 000～30 000 t，濾鉛損失 ＝120.6÷（28 000～30 000）＝0.4%～0.43%。

表2 濾鉛重量與回收鉛重量對比

3 一種鉛液接收裝置的設計制作與應用

為減少濾鉛時的鉛損失，該車間于2019年1月自主設計了一種鉛液接收裝置，2019年3月投入使用，以改進濾鉛操作。

3.1 淋鉛盤的工作原理

改變鏟斗濾鉛位置，不直接在熔鉛鍋渣層上方濾鉛，而是在淋鉛盤上方濾鉛，使用淋鉛盤收集這部分鉛液。待撈渣結束后再將收集好的鉛液回收入鍋內。

設計采用仿渣盤形狀的長方形鋼制容器，移除一邊擋板，并將底面切割出一貼合熔鉛鍋鍋沿的半圓形，以便緊貼鉛鍋放置，方便鏟斗在鉛鍋和淋鉛盤上空往返移動。待撈渣結束后由人工清理回收其內的鉛。

3.2 淋鉛盤的設計與應用

整體使用10 mm鋼板實焊制作，周圍槽鋼使用80槽鋼實焊制作。大小約2.6 m×2.4 m×0.5 m，切割的圓弧半徑約1.63 m，以配合熔鉛鍋尺寸，如圖3所示。

圖3 淋鉛盤設計圖示

生產使用時，撈渣前將淋鉛盤緊貼鉛鍋邊沿擺放。撈渣一般分3～6次進行，每次撈起渣后將鏟斗移至淋鉛盤上方，靜置10 min，充分濾鉛后再將剩余的渣倒入渣盤。撈渣結束后清理回收淋鉛盤中的鉛。

4 改進效果

為確切了解淋鉛盤回收鉛的效果，車間連續生產6鍋鉛，交替使用淋鉛盤，并完全按照之前的稱重法對過程中的濾鉛重量和渣中夾雜的明鉛重量進行稱重，兩兩分組進行對比試驗，結果見表3。

表3 三組對比試驗中濾鉛重量與回收鉛重量對比

結果表明，使用淋鉛盤改進撈渣過程工藝后鉛回收量有明顯提升，每鍋平均減少鉛損失約226 kg。目前共4個車間，按每個車間每天生產3鍋計算，每月可減少鉛損失226×4×3×30÷1 000＝81.36（t）。每月鉛產量約24 000～26 000 t，接收粗鉛含鉛約28 000～30 000 t，按直收率＝產出物料金屬量／接收物料金屬量計算，減少的鉛損失理論上可使鉛直收率上升0.27%～0.29%左右。實際生產中該車間2018年與2019年對比，平均直收率由88.5%上升至88.7%左右，增長約0.2%。

5 結 語

實踐表明，在熔析除銅撈渣過程中使用淋鉛盤回收鉛可大大減少鉛的機械損失，從而提高直收率，提升工藝效率。對于鉛電解精煉企業，使用人工撈渣方式撈渣濾鉛時可供參考。