在由SMM主办的GBRC 2025 SMM电池回收与循环利用产业大会-再生铅论坛上，中国恩菲工程技术有限公司高级工程师 张阁围绕“富氧粉煤侧吹炉熔炼再生铅技术”的话题展开分享。
富氧粉煤侧吹炉熔炼技术背景
1.1 富氧粉侧吹炉熔炼技术发展历程
湖北金洋、河南豫光、新疆骆驼等企业均有富氧天然气侧吹炉熔炼铅膏技术实践。
富氧粉煤侧吹炉熔炼含铅锌渣技术实践
四川某厂的湿法锌渣含Zn10%、Pb5%、Au化验不出来，采用恩菲设计的富氧粉煤侧吹炉+烟化炉工艺处理，其侧吹炉烟尘Zn 4～7%、Pb 35～40%、Au～10g/t、Ag～3500g/t。今年上半年侧吹炉烟尘销售额达1.5亿。
富氧粉煤侧吹炉熔炼技术介绍
2.1 富氧粉侧吹炉熔炼技术特征
中国恩菲富氧粉煤侧吹炉熔炼技术作为一种强化熔池熔炼技术，它的主要特征：侧吹、浸没、粉煤燃烧还原、熔池熔炼，以从炉体侧部的多通道集成喷枪以亚音速向熔池内喷入富氧空气和粉煤以激烈搅动熔体和直接燃烧向熔体补热为特征的，因此，SSC炉系统为一个近似理想的热技术系统，特别适合处理不发热的铅膏物料。
2.2 富氧粉煤侧吹熔炼炉核心装备包括富氧粉煤侧吹炉，富氧粉煤喷枪。
富氧粉煤侧吹炉核心装备包括配气阀站、粉煤喷吹装置。
2.3 富氧粉煤侧吹炉熔炼技术研究
从侧吹仿真计算气流逸出熔池时间看到，气流从喷入到逸出熔池不到3s的时间。若采用燃气则燃烧作用于熔体的时间相对短暂，而粉煤的固体属性使其易被熔体捕捉而充分作用于熔体。与炉顶加入粒煤相比，粉煤从喷枪多点直接喷入熔体深处，与熔体的接触和反应更充分，炉况会更平稳。
富氧粉煤侧吹喷枪的水平布置：使炉体两侧的对吹喷枪气流搅拌至炉体中线位置，将熔池搅透，入炉物料可以迅速完成反应，从而避免因炉体过宽导致熔池搅不透，或炉体过窄产生恶性喷溅、过于冲刷炉衬、烟尘率高等问题。
富氧粉煤侧吹喷枪的竖向布置：喷枪枪口以上为主要搅动区域，喷枪中心线下约200mm以下的区域基本不被扰动可作为沉降区，因此可在一台炉内达到熔池上部强化熔炼、下部沉降分离、“动静结合”的双重效果。
富氧粉煤侧吹炉熔炼铅膏技术
3.1 富氧粉侧吹炉熔炼技术处理铅膏的化学反应
反应（1）～（3）为粉煤燃烧放热反应。铅膏的熔化、分解和还原均吸热，炉体散热、产物外排均从炉内带走热量，因此反应贯穿全周期。
反应（4）～（8），为铅膏的分解、还原反应。
反应（5），硫酸铅在850℃以上时开始分解，为保证 PbSO4的彻底分解，熔炼铅膏的熔池温度需在1000℃以上。但在高温下Pb、PbO、PbS的蒸气压很大，一般控制熔化段熔炼温度～1050℃，还原段～1100℃。
反应（6），在强还原性气氛下，550℃以上时，硫酸铅易还原生成硫化铅，硫化铅无法还原生成金属铅，会降低金属直收率，因此在硫酸铅的分解期，炉内应控制为弱还原气氛，避免反应方程式（6）的发生。
反应（9）～（11），为造渣反应。铅膏本身不含FeO、CaO、SiO2等造渣成分，但因选择粉煤作燃料和还原剂，从而带入了灰分，需加入熔剂与其配成低熔点的FeO-CaO-SiO2三元渣型进行造渣。从下表看出，FeO的熔点最低，因此要控制熔炼过程的还原气氛，避免生成高熔点物质易造成泡沫渣等不利炉况的发生。
通过以上研究得出铅膏冶炼的核心是：要控制好熔炼温度、熔炼气氛及熔炼渣型。
3.2 富氧粉侧吹炉熔炼铅膏的冶炼原理
（1）金属相区
铅膏含铅70%以上，铅金属产量大，铅液下沉至炉缸。金属相位于喷枪下层，基本不被侧吹喷枪所搅动，有利用于大量铅液滴长大而沉淀；这个过程同时将热量带入金属相，使其一直保有良好的流动性。金属相由底铅层和新产铅液组成，底铅层是周期生产过程中炉内必须保有的最小厚度铅层，可避免炉渣挂底堵塞虹吸道。
（2）渣相区
金属相之上的熔体为渣相区。放渣结束时、进入下一个熔炼周期前，渣液面降至渣口高度，这时的渣相为底渣层。底渣层液面高于喷枪位置，因此侧吹喷枪始终为渣相提供提供热源和搅拌动力，入炉物料在渣相区快速完成反应，同时由于渣相区的覆盖保护，减少了铅及其化合物挥发进入烟尘的情况。
（3）气相区
熔池液面上部的炉膛空间为气相区。熔池区产生的CO在气相区二次燃烧、CO燃烧的热量通过辐射传热方式作用于熔池。为降低熔池区喷溅对炉顶的影响，并确保烟气中CO能充分燃烧，熔池上方设有较高的炉膛气相区。
3.3 富氧粉侧吹炉炉体结构
（1）熔炼铅膏的富氧粉煤侧吹炉，熔池区侧墙采用水套衬砖结构。镶嵌的耐火砖有效隔离保护水套避免其被铅液侵蚀、导致爆炸的可能性，同时减少水套带走的热量、降低熔炼能耗；而水套冷却耐火砖，延长其使用寿命。生产投用后，衬砖会达到冲刷与挂渣的平衡，砖厚保持100mm左右不再变化。
（2）弹性、刚性相结合的炉体框架结构，提高了防震动性能，从而保证炉体的整体性、稳定性；（3）炉座条型基础，为炉底自然通风或强制通风冷却创造了条件；（4）反拱式炉底砖结构，增强炉底稳定性，避免生产中出现浮砖情况；（5）上扩型炉膛，增强了炉墙衬砖的结构稳定性，降低烟气流速从而降低烟尘率，出炉前CO燃烧空间；（6）炉体钢外壳，避免炉内的可燃气体外逸带来安全隐患。
（1）加料口，1个或多个根据炉床面积大小设置，以便分散加料，避免熔池落料过于集中、局部化料困难；（2）炉顶设探料口，用于探测炉内熔体状况及取样；（3）烟气出口，截面较大，以降低出炉烟气流速降低烟尘率，烟气流速一般取值4m/s～8m/s；（4）二次风口，供空气或氧气，用以烧掉出炉前烟气中的CO；（5）观察孔，便于直观观测炉内状况；（6）人孔，便于炉内砌筑及检修时人员的进出；（7）侧吹喷枪位，提供安装侧吹喷枪的位置；（8）上、下渣口，正常放渣使用上渣口留较多底渣为熔池蓄热，喷枪在线更换时使用下渣口以便使喷枪
露出熔池；（9）虹吸出铅口，有得于金属铅层的澄清分离，且操作简便；（10）底铅口，停炉前清空炉内铅层；（11）测温测压口。
3.4 富氧粉侧吹炉处理铅膏设备连接图
3.5 富氧粉煤侧吹炉处理铅膏的先进过程控制系统
过程控制系统的智能化发展：将冶炼专家系统嵌套进DCS系统中。实时采集的生产数据作为物料平衡计算、热量平衡计算等生产数据模型的输入条件及反馈修正的依据，采用先进的在线控制算法，无需人工干预即可在不同的工况条件下自动实时计算，并实现指导生产过程控制。为侧吹炉冶炼生产的稳定连续运行和进一步工艺优化提供重要技术保障，实现侧吹炉生产工艺的智能化、集约化管控。
全面的炉体安全运行监控:在铜水套表面、炉底以及炉墙砖内部平均分布设置有若干温度测点；铜水套进出水管均设有流量计和温度计；富氧粉煤侧吹喷枪监测温度，并设置流量和压力突变报警；上述信号均进DCS控制系统。
3.6 富氧粉侧吹炉处理铅膏的预计技术经济指标
富氧粉煤侧吹炉熔炼再生铅技术特点
4 富氧粉煤侧吹炉熔炼再生铅技术特点
（1）采用富氧粉煤侧吹浸没燃烧则燃烧效率高、直接作用于熔体则换热效率高；水套与熔池间被耐火砖隔离则热损失小。因此熔炼铅膏的熔池热利用率高、熔炼强度大、能耗低；
（2）采用低熔点的FeO-CaO-SiO2三元渣型，原料铅膏本身不含造渣成分、仅需为还原煤中的灰分调配渣型，且基本无铜、铋、金、银、锌等高熔点物质影响，因此熔炼温度低、渣量小；
（3）采用熔池侧吹形式，喷枪气流仅对渣层充分搅动而不扰动沉铅区，铅渣分离效果好，则渣含铅低、铅的回收率高；
（4）采用富氧产烟气量少，则熔炼烟尘率低、烟气中SO2浓度高，因此铅直收率高、便于制酸及烟气集中脱S；
（5）可灵活精确调整富氧空气和粉煤的喷入量和配比，因此能快速有效调节熔池温度、炉内熔炼气氛，避免风口区和炉缸区炉结的生成，严格控制四氧化三铁的生成，杜绝泡沫渣、喷炉等不利炉况的发生，因此生产平稳性高；
（6）采用铜水套衬砖炉体结构则砖层保护铜水套不被金属铅液侵蚀且铜水套改善耐火砖高温工作环境、采用全面的炉体安全运行监控系统则及时发现炉体安全隐患、采用上扩形炉体结构则炉体衬砖结构更稳定、采用反拱形式耐火砖砌炉底则避免炉底出现浮砖的情况、采用炉底基座条形风冷通道则有利于炉底表面降温、采用炉膛上部二次燃烧消除出炉烟气中的CO、采用密闭钢壳消除熔池区气体外逸燃烧的可能性，因此SSC炉安全性好、炉寿长、作业率高；
（7）采用全线DCS控制系统，常规人工操作内容仅有放渣和放铅，因此劳动强度低、自动化程度高；
（8）针对中小规模再生铅项目，采用单台炉内完成铅膏的分解熔化、还原、放渣过程，则占地小、流程短、配套设施少、无热态铅渣周转污染，且工艺采用微负压操作，无烟气外逸，因此投资省、环保好。
综上所述，富氧粉煤侧吹炉熔炼铅膏，探索最佳操作工艺参数后，侧吹炉可进入“傻瓜炉”的生产模式。
建议
（1）铅膏的熔化脱硫期和深度还原期供热需求差别较大，因此单炉熔炼再生铅时可混搭富氧喷枪，利用它的投用/离线来调整炉内气氛，从而减小富氧粉煤侧吹喷枪的工况波动。
（2）利用铅是Au、Ag等有价金属的良好捕剂，使再生铅与含贵金属杂料协同处理。
（3）结合低碳排放政策，进一步考虑清洁能源和非碳还原剂的开发应用。
