鉛冶煉廠設計(engineering design of lead metallurgical plant)

以鉛精礦等為原料，生產粗鉛或電鉛，并回收伴生有價元素的重金屬冶煉廠設計。其設計范圍包括：鉛、鋅精礦燒結車間設計、鉛鼓風爐熔煉車間設計、氧氣底吹煉鉛法熔煉車間設計、基夫賽特煉鉛法熔煉車間設計、鉛精煉車間設計和鉍冶煉車間設計等。鉛冶煉廠的原料以含鉛55%～65%的硫化鉛精礦為主，其次是含鉛高于25%的氧化鉛精礦以及廢雜鉛料。鉛、鋅礦物常共生，鉛與鋅在同一廠冶煉，有利于伴生有價元素的綜合回收和環境的治理。

簡史17世紀，歐洲已較大規模生產鉛。到19世紀，世界上許多國家設計建設了鉛冶煉廠。1853年俄羅斯開始采用鼓風爐熔煉鉛礦石。1882年奧地利開始采用膛式爐生產粗鉛。1888年比利時霍博肯設計建成火法精煉生產系統。1902年加拿大特雷爾鉛廠設計建成電解精煉生產系統。中國鉛的生產具有悠久的歷史，近代工業化煉鉛生產始于20世紀初，1930年在湖南設計建成用燒結鍋-鼓風爐煉鉛的冶煉廠，1936年在遼寧建成沈陽冶煉廠，于1951年進行改擴建，采用直線燒結機和全水套鼓風爐，并采用回轉窯煙化法處理鉛鼓風爐高鋅爐渣回收鋅鉛。1958年在云南個舊設計建成雞街煉鉛廠，用冷壓團-鼓風爐熔煉工藝處理氧化鉛精礦和鉛錫共生礦，生產粗鉛和鉛錫合金，同年建成會澤冶煉廠，采用燒結-鼓風爐熔煉工藝處理難選氧化鉛鋅礦及爐渣，采用電熱前床保溫、煙化爐處理鼓風爐渣。70年代到80年代，直接煉鉛工藝開始應用于工業生產，基夫賽特煉鉛法在意大利等國相繼建成，氧氣底吹煉鉛法先后為加拿大、韓國和中國西北鉛鋅冶煉廠設計采用。

設計規模及產品世界上大多數鉛冶煉廠的規模為3～10萬t/a。鉛冶煉廠設計規模根據原料供應、市場需求和經濟效益確定。2萬t/a以下粗鉛冶煉廠，一般環保和經濟效益差。

鉛冶煉廠主要產品為精鉛(或電鉛)、并副產硫酸和氧化鋅，一般還綜合回收金、銀、鎘、鉍等金屬，處理廢雜鉛料時產品還有鉛合金。

工藝流程選擇煉鉛主要有熔煉和精煉兩過程。熔煉產出含鉛95%～98%的粗鉛，粗鉛精煉產出含鉛99.5%～99.99%的精鉛(或電鉛)。熔煉工藝有傳統流程燒結-鼓風爐熔煉和直接煉鉛流程基夫賽特煉鉛法和氧氣底吹煉鉛法等。含鋅特高的鉛鋅混合精礦可采用鼓風爐煉鋅法(ISP)(見鼓風爐煉鋅熔煉車間設計)。精煉工藝有火法精煉和電解精煉(見鉛精煉車間設計)。

(1)燒結-鼓風爐熔煉。一般用于處理硫化鉛或氧化鉛精礦。硫化鉛精礦需燒結焙燒，氧化鉛精礦則需燒結或制團。燒結塊或團礦經鼓風爐還原熔煉得到粗鉛。此流程備料過程長，環境污染難以避免。含二氧化硫的燒結煙氣可用于制造硫酸。

(2)基夫賽特煉鉛法。直接煉鉛流程之一，設計常用于處理硫化鉛精礦和含鋅、銅較高的多金屬硫化鉛精礦，產出粗鉛和氧化鋅(或粗鋅)。精礦需干燥后加入基夫賽特爐。此法爐子密閉性好，煙氣的二氧化硫濃度高于20%，有利于硫的回收利用。(見基夫賽特煉鉛法熔煉車間設計)

(3)氧氣底吹煉鉛法。直接煉鉛流程的一種。精礦需制粒后加入臥式回轉反應器，煉出粗鉛，煙氣含二氧化硫約10%，可回收硫酸。(見氧氣底吹煉鉛法熔煉車間設計)

(4)火法精煉。設計常選用以處理含鉍低于1%的粗鉛。此法生產周期短，調整產品牌號較靈活。20世紀90年代，世界約有85%的精鉛是用火法精煉生產的。

(5)電解精煉。除鉍效果好，適于處理含鉍高的粗鉛。中國粗鉛精煉以電解精煉為主。

車間組成一般包括備料、熔煉、精煉、收塵、制酸和綜合回收車間，以及輔助和公用設施等。設計采用傳統流程時，備料車間除包括原料倉庫、配料、混合、制粒外，還有燒結和返粉破碎及冷卻(見鉛、鋅精礦燒結車間設計)；基夫賽特煉鉛法爐料不必制粒，但需進行干燥。(見重金屬冶煉廠原料準備車間設計)特殊要求鉛燒結、熔煉、精煉及收塵作業過程中有鉛蒸汽及鉛粉塵產生，對人體會造成危害甚至鉛中毒。因此，鉛冶煉廠設計需重視環境保護和防治，提高機械化程度，加強設備密封和環境通風，有污染源的車間通常與主導風向垂直配置，并置于下風向，以減輕鉛蒸汽及鉛粉塵的有害影響。

發展趨勢直接煉鉛流程短，有助于解決鉛冶煉廠的環境保護問題；采用富氧強化熔煉，充分利用原料的反應熱以降低能耗，將得到廣泛應用。