[發明專利]一種氫基冶煉含鉛精礦和處理鉛基固廢的方法

在審

• 申請號: 202210267254.4
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114854995A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 吳衛國;宋言;李東波;黎敏;許良;辛鵬飛;崔大韡;張閣;彭思堯;周寶
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C22B13/02
• 分類號: C22B13/02;C22B5/12;C22B5/16;C22B19/20;C22B19/30;C22B19/34;C22B25/02;C22B25/06;C22B58/00;C22B41/00;C22B7/02;C22B7/00;C21B13/14;F27D17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孫詩惠

本申請提出一種氫基冶煉含鉛精礦和處理鉛基固廢的方法，采用該方法進行煉鉛或處理鉛基固廢，無碳排放。氫氣能量密度高、熱效率高，可實現冶煉或處理鉛基固廢過程的低能耗與高熱效率；氫氣作為還原劑代替碳質還原劑，大大減少了還原冶煉過程中的碳排放。采用該工藝可以實現溫室氣體二氧化碳零排放；可提高處理能力并提高鉛的回收率，降低尾渣含鉛量。同時，回收鐵、鋅、錫、銦、鍺等有價金屬并保證較高的回收率；所產煙氣中的水蒸氣可經洗滌凈化后用于工業制氫系統生產氫氣和氧氣，實現循環利用；可以利用現有火法煉鉛工藝及設備，對其進行簡單改造，投資成本低；該設備操作簡單，金屬回收率高，單系列產能適應多種規模。

技術領域

本申請涉及金屬冶煉技術領域，尤其涉及一種氫基冶煉含鉛精礦和處理鉛基固廢的方法。

背景技術

鉛是人類最早利用的金屬之一。金屬鉛具有良好的延展性、抗腐蝕性，易與其他金屬制成性能優良的合金。金屬鉛、鉛合金和其化合物廣泛應用于蓄電池、電纜護套、機械制造業、船舶制造、輕工、氧化鉛、射線防護等行業。隨著環保壓力的增加，同時最新發布的《鉛鋅行業規范條件》對于鉛冶煉行業能耗要求的進一步提高，我國需要不斷改進現有生產工藝，降低環境污染與生產能耗，增加鉛的產量。

目前，鉛的生產主要為火法工藝，鉛的濕法生產工藝尚在試驗階段無法大規模工業化。鉛的火法冶煉工藝包括燒結焙燒-鼓風爐還原熔煉工藝和鉛冶煉直接熔煉工藝，前者由于能耗高、環境污染嚴重等問題已經逐步淘汰，后者已經成為現代鉛冶煉的主流工藝?；蛸愄胤?、氧氣頂吹熔煉(包括ISA法和Ausmelt法)、氧氣底吹熔煉(包括QSL法和SKS法)、氧氣側吹熔煉、卡爾多法等都屬于鉛冶煉直接熔煉工藝。這些工藝無一例外都需要消耗大量的碳質物料，在冶煉過程前后會直接或間接將大量碳質物料中的碳以溫室氣體CO₂的形式釋放出來，加劇溫室效應。

從發展清潔能源的角度來看，氫是最理想的載能體，氫本身是可再生的，且燃燒只生成水，可以實現真正的“二氧化碳零排放”。氫與其他能源相比，還具有能量密度高、熱效率高等一系列突出的優點。因此，將氫氣作為能源和還原物質應用于冶金領域，可以顯著減少CO₂的排放，具有很大的潛力。

鉛精礦經過氧化脫硫過程形成鉛的氧化物，鉛的氧化物在H₂的還原作用下進行還原形成金屬鉛。目前工業制氫工藝已經非常成熟，傳統制氫工藝有熱化學工藝和電解水工藝等，其中熱化學工藝包括甲烷蒸氣重整制氫、部分氧化工藝制氫和生物質、煤氣化制氫等，電解水工藝中利用太陽能和核能進行制氫工藝有很大發展潛力，該工藝工業化后成本可控。利用氫氣進行鉛精礦的還原過程會產生大量的水，在煙氣處理過程中可以首先處理并回收煙氣中的水。

現有濕法煉鉛技術尚處在試驗研究階段無法大規模應用。而現有的火法煉鉛技術存在碳排放量大、能耗高、熱效率低等問題。

目前，國內火法煉鉛技術有的使用大量的還原煤作為還原劑。還原煤的使用會使其中貯存的大量碳釋放出來，通過還原反應形成CO、CO₂等含碳氣體，而CO的利用無論是作為還原劑或者是燃料，最終都會形成溫室氣體CO₂，排放到環境中，加劇溫室效應。

有的采用大量粉煤、天然氣或碎焦等碳質物料提供熱量或作為還原劑。粉煤、碎焦等主要成分就是C，其在高溫下燃燒或發生還原反應最終都會形成溫室氣體CO₂，而天然氣雖然較為清潔，但其中C含量依然很高，高溫下燃燒或裂解最終也會形成大量溫室氣體CO₂，最終加劇溫室效應。

有的仍是使用焦炭和石墨等碳質還原劑進行還原，同樣會導致其中貯存的大量碳以溫室氣體CO₂的形式釋放到環境中，從而加劇溫室效應。

另外，我國每年產生的含鉛廢物以鉛銀渣、再生鉛泥、鉛柵、鉛煙塵、鉛玻璃等復雜鉛基固廢為主，產量達數百萬噸。鉛屬于重金屬之一，極易造成水-土-氣復合污染，鉛污染是危及我國生態安全和人民健康的重大環境問題。