0 前言

韶关冶炼厂（以下简称韶冶）20世纪60年代引进密闭鼓风炉冶炼铅锌工艺（俗称ISP工艺）生产线，经过几十年的生产实践及不断改进，工艺技术条件日趋成熟，装备水平不断提高，目前已形成了年产铅锌30万t以上的生产能力。但ISP检修成本较高，目前韶冶基本上形成每年一次中修、三年一次大修的检修制度。针对大中修后开炉冷凝器需进行化底铅操作，近年来，韶冶针对传统的化铅工艺存在的问题进行了改进，化铅效果显著提高，降低了铅氧化机率，下面对这种新工艺进行详细的介绍。

1 ISF工艺简介

韶冶采用密闭鼓风炉（俗称ISF）冶炼铅锌，其炉体基本上与铅鼓风炉相同，但炉顶部采用双层料钟密封装置加料，以保持高温和防止炉气逸出。烧结块趁热加入，同时加入的焦炭也必须预热到500~ 700 ℃。炉身上部还设置若干二次风口，以便鼓入热风使炉气中的CO部分燃烧，确保离开炉顶时的炉气温度不低于980 ℃。高温密封炉顶的这些措施避免了锌蒸气在炉内冷凝和氧化。离开炉顶进入冷凝器时的炉气成分为Zn5 %~7 %、CO₂10 %~12 %、CO18 %~22 %，其余为N₂，采用铅雨冷凝器从这种含大量CO₂的低锌炉气中将锌捕集、冷凝下来^[1]。

铅雨冷凝器是在盛有液态铅的冷凝池中，铅液被迅速转动的转子叶片扬起形成铅雨，不仅将炉气急剧冷却，也将冷凝的锌捕集、溶解形成铅锌合金，防止锌被CO₂氧化生成ZnO，含锌铅液被泵抽出送到冷却流槽，经过冷却、分离，铅液中的锌析出、溢流至贮锌槽产出粗锌，铅液再次返回冷凝器内循环使用^[1]。ISF等流熔炼设备连接框图见图 1。

2 冷凝器化铅工艺及特点 2.1 冷凝器化铅工艺

在ISP工艺中，根据鼓风炉及冷凝器的特点，每年都要进行大(中)检修。依据检修的规模，有时冷凝器不需要放底铅。在开炉时，需把这部分在冷凝器底部板结的铅熔化后才能正常开炉^[2]。冷凝器示意图见图 2。因此，每次大（中）检修之后，都必须制定冷凝器化铅操作工艺，传统化铅工艺具体操作如下：

（1）热风炉在化铅期间，利用10~15 km³/h的发生炉煤气烧炉，确保热风温度符合技术要求。

（2）冷凝器化铅时间为2 d。

（3）鼓风炉采用30~40 km³/h的送风强度，以确保化铅过程中带入足够的热量。

（4）冷凝器化铅期间，冷凝器方箱温度控制在600 ℃左右。

鼓风炉、冷凝器烘炉化铅曲线见图 3。

2.2 传统化铅工艺缺点

（1）化铅速度慢。大修时，由于冷凝器内全部加入精铅，化铅比较容易，速度相对较快。但中修时，冷凝器内底铅通常没有放出，铅液在冷凝器底部凝固，最厚约1000 mm左右，且表面有高熔点的锌氧化物及合金，铅熔化十分困难，化铅速度较慢。

（2）耗费大量煤气。热风炉在冷凝器化铅期间，需用10~15 km³/h的发生炉煤气烧炉，才能维持化铅所需热风温度。大量的发生炉煤气炉的使用，对工厂煤气供应造成很大压力。

（3）需要人工化铅，污染环境。在历年的中修时，开炉前冷凝器中铅仍然没有化完，特别是表面高熔点的锌氧化物及合金结壳，导致转子无法安装，只有提前休风采用人工烧氧熔铅的方法，同时需使用短轴转子，费时费力。而在开炉正常后，还需尽快休风更换此台转子，以满足正常生产的需要。因此，烧氧熔铅产生大量铅尘，污染了环境。

（4）转子化铅易氧化。在2005年一系统鼓风炉中修开炉时，曾利用转子点动加速化铅过程，由于很难精确控制，导致铅大量氧化，使铅多消耗近200 t，大大增加了生产成本。

3 冷凝器化铅工艺的改进

转子是冷凝器的关键设备，它把熔融铅液扬起，形成铅雨，布满冷凝器内，起冷凝和吸收锌蒸气的作用^[3]。另外，转子还起着搅拌作用，使铅珠表面生成的氧化锌熔膜剥裂，同时也使铅液温度分布均匀。因此，转子的合理使用对提高冷凝器化铅效率有很大的帮助。冷凝器转子结构图见图 4。

韶冶在2008年一系统鼓风炉中修开炉时，针对中修冷凝器化铅困难的状况，采用以下新措施优化了冷凝器的化铅工艺。

（1）采用人工预熔法。先在安放转子的位置熔出一个Ф600 mm的铅洞，预装好转子。

（2）转子采用变频调速。利用铅泵的变频设备，对转子电机进行改造，将转子电机进行变频调整，进一步降低转子转速，使转子由扬铅功能改为搅拌功能，铅可以利用有效搅动达到快速导热作用。同时避免了铅的扬起，减少铅的氧化。

4 效果

通过对冷凝器化铅工艺的优化改进，大大缩短冷凝器化铅周期（24 h），实现了鼓风炉提前一天投料生产，完成了近400 t/d粗铅锌的加工，利润达80万元，减少了发生炉煤气用量，降低补充铅消耗，经济效益显著。该工艺的成功应用大大降低了工人劳动强度，免除了人工撬动转子及后期烧氧熔铅操作，有利于降低铅尘，保护环境。

5 结论

通过变频技术的应用，使转子的扬铅功能巧妙地转化为搅拌功能，有效地解决了冷凝器化铅过程中的导热问题，加速了冷凝器化铅速度，避免了铅的大量氧化，保护了现场作业环境，大大促进了ISP技术进步。同时由于转子电机与铅泵电机型号相同，可利用铅泵变频器改装成转子变频器，避免了固定设备的投入，有利于该工艺在以后冷凝器化铅过程中的推广利用。