在铅冶炼的过程中，由于炉渣中含有氧化铅和氧化锌，不仅会造成对环境的污染，也会造成贵重金属的浪费，因此有必要对其进行回收。
在现有的回收方法中，通常是首先将熔融炉渣冷却成铸块。接着，在以焦炭为燃料的鼓风炉中对该铸块进行还原熔炼，以首先进行铅的回收。然后，再将脱铅后的低铅渣送喷吹粉煤的烟化炉中，以进一步地进行还原熔炼，从而回收其中的锌。
目前，世界上主要的铅冶炼方法及装置有澳大利亚的ISA/AUSMELT、德国的氧气底吹法(QSL)法、俄罗斯的“基夫赛特法”(Kivcet method)、中国的氧气底吹法和旋涡柱闪速熔炼法等。在这些铅冶炼方法中，均为首先产出高铅炉渣，然后再通过还原熔炼来分别进行铅和锌的回收，其中锌的回收均为在单独的烟化炉中进行。
但是，锌在单独的烟化炉中回收的缺点在于，流程长、能耗高、投资大，特别是因为整个工艺流程在不同的设备之间进行，由此导致过程不连续，容易导致SO2和铅蒸气的泄漏污染及高温熔体转运过程中所导致的安全事故。

有鉴于此，需要提供一种铅锌一体化冶炼炉，通过控制所述铅锌一体化冶炼炉的还原气氛，可以在该铅锌一体化冶炼炉中同时回收铅和锌，从而避免分别在烟化炉和铅锌一体化冶炼炉中分别进行回收。
进一步地，本发明需要提供一种铅锌一体化冶炼炉回收铅和锌的方法，所述方法可以在单个炉体中完成对铅和锌的回收，减少工艺流程，降低生产成本。
根据本发明的一方面，提供了一种铅锌一体化冶炼炉，包括：反应塔；沉淀池，所述沉淀池一体地设置在反应塔的下部，容纳从反应塔中反应后落下的熔体，所述熔体在沉淀池中被分成渣层和铅层；至少一个还原池，所述还原池与沉淀池相邻设置并通过分隔件隔开，所述还原池与所述沉淀池底部流体连通；与所述还原池对应的至少一个还原剂供给单元，所述还原剂供给单元设置在所述还原池的炉体上，以在所述还原池的温度被保持在预定的温度范围内时，向所述还原区内供给还原剂，所述还原剂的供给量使得还原池内的渣层中的铅和锌被还原剂还原成金属铅和锌，所述被还原的铅进入铅层，所述被还原的锌挥发至烟道内，并与其中的烟气混合以得到含锌烟气；以及烟道，所述烟道与所述反应塔、沉淀池和还原池一体形成并流体连通，用于排出反应塔中所产生的烟气。
在本发明的上述方案中，通过在冶炼炉中设置至少一个还原池，并通过控制所述还原池的还原氛围，从而使得可以在还原池中一次完成铅和锌的回收，从而减少了工艺步骤，同时减少分离工艺所导致的二氧化硫的泄漏，此外由于不需要单独的烟化炉，从而极大地降低了成本。此外，由于将铅、锌的回收和铅精矿的冶炼在一体化的冶炼炉中进行，从而达到了节能、清洁和安全的目的，同时投资成本被降低。
根据本发明的一个实施例，所述还原剂供给单元被形成为设置在还原池侧壁上的风眼，还原剂通过所述风眼被供给至还原池内。
根据本发明的一个实施例，所述还原剂供给单元为设置在还原池顶部的顶吹喷枪，以将所述还原剂喷入所述渣层中。
根据本发明的一个实施例，铅锌一体化冶炼炉进一步包括：温度保持单元，所述温度保持单元设置在所述还原池的炉体上，以将所述还原池保持在预定的温度范围内。
根据本发明的一个实施例，所述预定的温度范围为1100度-1300度。
根据本发明的一个实施例，所述还原剂为粉煤、天然气、液化石油气、氨和乙炔中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，所述还原池通过在所述沉淀池内设置至少一个分隔件而形成，所述分隔件被构造成使得还原池和沉淀池底部彼此流体连通。
根据本发明的一个实施例，所述沉淀池内设置有第一分隔件和第二分隔件，以形成底部连通的沉淀池、第一还原池和第二还原池，所述第一还原池上设置有第一还原剂供给单元；所述第二还原池上设置有第二还原剂供给单元，所述第一还原池用于还原渣层中的铅，所述第二还原池用于还原渣层中的锌。
根据本发明的一个实施例，所述分隔件形成为由耐火砖形成的隔墙，所述隔墙的上部和下部分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口使得烟道、沉淀池的顶部和至少一个沉淀池的顶部气体连通，所述第二开口使得沉淀池和至少一个还原池底部流体连通。
根据本发明的一个实施例，所述反应塔被构造成适于在其中进行闪速熔炼。
根据本发明的一个实施例，所述沉淀池的一侧设置有第一金属排放口，用于通过其排放所生成的铅；位于所述铅锌一体化冶炼炉的另外一侧的还原池形成有第二金属排放口；以及用于排放炉渣的炉渣排放口，所述炉渣排放口的设定高度高于所述金属排放口的设定高度。
根据本发明的一个实施例，所述第一还原池中的还原剂的供给量不少于将渣层中的氧化铅还原为金属铅的还原剂量，所述第二还原池中的还原剂的供给量不少于将渣层中的氧化锌还原为金属锌的还原剂量。
根据本发明的另一方面，提供了一种铅锌一体化冶炼炉回收铅和锌的方法，所述铅锌一体化冶炼炉包括一体形成的反应塔、设置在所述反应塔下的沉淀池以及烟道，所述沉淀池被分隔成熔炼区和浸没吹炼还原区，所述熔炼区和浸没吹炼还原区彼此连通，所述方法包括如下步骤：(1)将铅精矿在反应塔内进行反应，且反应产生的熔体在沉淀池中分成渣层和铅层；(2)在将浸没吹炼还原区的温度保持在1100度-1300度的情况下，向浸没吹炼还原区内供给还原剂，所述还原剂的供给量使得所述浸没吹炼还原区内的铅和锌被直接还原，所述锌挥发至烟道内，并与其中的烟气混合以得到含锌烟气；以及(3)通过沉淀池的铅层回收铅，同时通过烟道排放的所述步骤(2)中所得到的含锌烟气以回收锌。
根据本发明的上述方法，通过在铅锌一体化冶炼炉中控制还原气氛，并在还原池中实现氧化铅被还原生成金属铅进入液相，氧化锌被还原生成金属锌，并挥发进入气相，从而达到一次回收铅、锌，达到了节能的目的，避免了环境污染、提高了生产的安全并减少了建设投资。
根据本发明的一个实施例，所述浸没吹炼还原区的温度被保持在1200度-1300度。
根据本发明的一个实施例，所述还原剂为粉煤、天然气、液化石油气、氨和乙炔中的至少一种。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的铅锌一体化冶炼炉的示意图；
图2显示了根据本发明的另一个实施例的铅锌一体化冶炼炉的示意图；
图3显示了沿着图1中B-B的剖视图；以及
图4显示了根据本发明的一个实施例的铅锌一体化冶炼炉回收铅和锌的方法的流程图。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面将参照附图来说明根据本发明的铅锌一体化冶炼炉及其方法。
第一实施例
图1显示了根据本发明的一个实施例的铅锌一体化冶炼炉100的示意图。如图1中所示，根据本发明的一个实施例，该铅锌一体化冶炼炉100包括：反应塔1；沉淀池2，所述沉淀池2一体地设置在反应塔1的下部，容纳从反应塔1中反应后落下的熔体，所述熔体在沉淀池2中被分成渣层21和铅层22；还原池3，所述还原池3与沉淀池2相邻设置并通过分隔件4隔开，所述还原池3与所述沉淀池2底部流体连通；与所述还原池3对应的还原剂供给单元5，所述还原剂供给单元5设置在所述还原池3的炉体上，以在所述还原池3的温度被保持在预定的温度范围内时，向所述还原池3内供给还原剂，所述还原剂的供给量使得还原池3内的渣层中的铅和锌被还原剂还原成金属铅和锌，所述被还原的铅进入铅层，所述被还原的锌挥发至烟道内，并与其中的烟气混合以得到含锌烟气；以及烟道6，所述烟道6与所述反应塔1、沉淀池2和还原池3一体形成并流体连通，用于排出反应塔中所产生的烟气，其中被还原的锌在还原池3内被蒸发，并通过烟道6排出。
根据本发明的一个实施例，所述反应塔1被构造成适于在其中进行闪速熔炼。但是需要说明的是，本发明不限于此，所述反应塔1可以被构造成采用其他的熔炼方式，由此下述的闪速熔炼仅限于说明的目的，而不是为了限制本发明的保护范围。
在本发明的上述方案中，通过在冶炼炉中设置至少一个还原池3，并通过控制所述还原池3的还原气氛，即还原池3内的温度和还原剂水平，从而使得可以在还原池3中一次完成铅和锌的回收，从而减少了工艺步骤，同时减少分离工艺所导致的二氧化硫的泄漏，此外由于不需要单独的烟化炉，从而极大地降低了成本。此外，由于将铅、锌的回收和铅精矿的冶炼在一体化的冶炼炉中进行，从而达到了节能、清洁和安全的目的，同时投资成本被降低。
如图1中所示，所述还原剂供给单元被形成为设置在还原池3侧壁上的风眼5，还原剂通过所述风眼5被供给至还原池3内。所述还原剂可以为粉煤、天然气、液化石油气、氨和乙炔中的至少一种。由于粉煤的商业可获取性以及便宜的成本，在本发明中优选使用粉煤。
可选地，所述还原剂供给单元可以为设置在还原池3顶部的顶吹喷枪(未示出)，以将例如粉煤的还原剂喷入还原池3的所述渣层51中。可选地，所述还原剂供给单元也可以设置成位于还原池3的底部的底吹喷嘴(未示出)，以将例如粉煤的还原剂喷入还原池3的所述渣层51中。
根据本发明的一个实施例，所述铅锌一体化冶炼炉100进一步包括：温度保持单元7，如图3中所示，所述温度保持单元7设置在所述还原池3的炉体顶部上，以将所述还原池3保持在预定的温度范围内。根据本发明的一个实施例，所述预定的温度范围为1100度-1300度。根据本发明的一个实施例，所述预定的温度范围为1200度-1300度。
根据本发明的一个实施例，所述还原池3可以被单独提供且与所述沉淀池2相邻设置。根据本发明的一个实施例，所述还原池3通过在所述沉淀池2内设置分隔件4而形成，所述分隔件4被构造成使得还原池3和沉淀池2底部彼此流体连通。图1中显示了具有一个分隔件4。图3显示了沿着图1中B-B的剖视图。如图3中所示，根据本发明的一个实施例，所述分隔件4形成为由耐火砖形成的隔墙，所述隔墙的上部和下部分别设置有第一开口41和第二开口42，所述第一开口使得烟道6、沉淀池2的顶部和还原池3的顶部气体连通，从而使得在整个铅锌一体化冶炼炉100中冶炼铅精矿的过程中，可以将所产生的气体顺利传输到外部，所述第二开口使得沉淀池2和还原池3底部流体连通，从而可以将反应塔1中反应所产生的渣层21和铅层22传送到还原池3内，并沉淀以形成渣层51和铅层52。
根据本发明的一个实施例，所述沉淀池2的一侧设置有第一金属排放口23，用于通过其排放所生成的铅；位于所述铅锌一体化冶炼炉100的另外一侧的还原池3形成有第二金属排放口54；以及用于排放炉渣的炉渣排放口53，所述炉渣排放口53的设定高度高于所述第二金属排放口54的设定高度，这是因为渣层51的密度小于铅层52的密度。
在工作时，通过将铅精矿从反应塔1的顶部加入到该铅锌一体化冶炼炉100内以进行闪速熔炼，反应后的熔体落入沉淀池2中，并流入到还原池3中，通过设置在所述还原池的炉体上的温度保持单元(例如燃油喷嘴)而将还原池3内的温度保持在1100度至1300度的范围内，此时通过向风眼5中送入粉煤或者其他还原剂，该还原剂的量控制成让渣层51中的氧化铅和氧化锌被还原成金属铅和锌。根据本发明的一个实施例，所述温度可以保持在1200度至1300度的范围之内。被还原的铅熔入到铅层52中，而锌被挥发成气相，进入烟道6中的烟气内(如图1中的实线箭头所示)，并进行后续的回收。可选地，所述还原剂也可以采用顶吹喷嘴或者底吹喷嘴送入到还原池3中。
经过还原之后的渣层51通过炉渣排放口53被直接排放。在该实施例中，需要说明的是，所述渣层51中的氧化铅和氧化锌被同时还原成金属铅和金属锌，这是通过供给还原剂的量来保证，所述还原剂的供给量不少于将渣层中的氧化铅还原成金属铅以及将渣层中的氧化锌还原成金属锌所需的还原剂的量。
第二实施例
图2显示了根据本发明的另一个实施例的铅锌一体化冶炼炉200的示意图。该铅锌一体化冶炼炉200包括：反应塔1；沉淀池2，所述沉淀池2一体地设置在反应塔1的下部，容纳从反应塔1中反应后落下的熔体，所述熔体在沉淀池2中被分成渣层21和铅层22；还原池31、32，所述还原池31、32与沉淀池2相邻设置并通过分隔件41、42隔开，所述还原池31、32与所述沉淀池2的底部流体连通；与所述还原池31、32对应的还原剂供给单元401、402，所述还原剂供给单元401、402分别设置在所述还原池31、32的炉体上，以在所述还原池31、32的温度被保持在预定的温度范围内时，向所述还原池31、32内供给还原剂，所述还原剂的供给量使得还原池31、32内的渣层中的铅和锌被还原剂还原成金属铅和锌，所述被还原的铅进入铅层，所述被还原的锌挥发至烟道内，并与其中的烟气混合以得到含锌烟气；以及烟道6，所述烟道6与所述反应塔1、沉淀池2和还原池31、32一体形成并流体连通，用于排出反应塔1中所产生的烟气，其中被还原的锌在还原池32内被蒸发，并通过烟道6排出。
根据本发明的一个实施例，所述反应塔1被构造成适于在其中进行闪速熔炼。但是需要说明的是，本发明不限于此，所述反应塔1可以被构造成采用其他的熔炼方式，由此下述的闪速熔炼仅限于说明的目的，而不是为了限制本发明的保护范围。在本发明的上述方案中，通过在冶炼炉中设置还原池31、32，并通过分别控制所述还原池31、32的还原氛围，从而使得可以在铅锌一体化冶炼炉200中一次完成铅和锌的回收，从而减少了工艺步骤，同时减少分离工艺所导致的二氧化硫的泄漏，此外由于不需要单独的烟化炉，从而极大地降低了成本。此外，由于将铅、锌的回收和铅精矿的冶炼在一体化的冶炼炉中进行，从而达到了节能、清洁和安全的目的，同时投资成本被降低。
根据本发明的一个实施例，所述还原池31、32可以单独提供并与沉淀池2相邻设置。根据本发明的一个实施例，所述沉淀池2内设置有第一分隔件41和第二分隔件42，以形成底部连通的沉淀池2、第一还原池31和第二还原池32，从而所述第一还原池31、第二还原池32以及沉淀池2一体形成。所述第一还原池31上可以设置有第一还原剂供给单元；所述第二还原池32上可以设置有第二还原剂供给单元，所述第一还原池31可以用于还原渣层中的铅，所述第二还原池32可以用于还原渣层中的锌。
具体而言，如图2中所示，所述第一、第二还原剂供给单元可以被形成为设置在还原池31、32侧壁上的风眼401、402，还原剂通过所述风眼401、402被供给至还原池31、32内。所述还原剂可以为粉煤、氢气、天然气中的至少一种。由于粉煤的商业可获取性以及便宜的成本，在本发明中优选使用粉煤。
可选地，所述还原剂供给单元也可以设置成位于还原池3的底部的底吹喷嘴(未示出)，以将例如粉煤的还原剂分别喷入第一、第二还原池31、32的所述渣层311、51中，以进行还原反应。可选地，所述还原剂供给单元可以为设置在还原池3顶部的顶吹喷枪(未示出)，以将例如粉煤的还原剂喷入第一、第二还原池31、32的所述渣层311、51中，以进行还原反应。
根据本发明的一个实施例，所述铅锌一体化冶炼炉200进一步包括：温度保持单元，如图3中所示，所述温度保持单元分别设置在所述还原池31、32的炉体顶部上，以将所述还原池3保持在预定的温度范围内。根据本发明的一个实施例，所述预定的温度范围为1100度-1300度。根据本发明的一个实施例，所述预定的温度范围为1200度-1300度。
根据本发明的一个实施例，所述沉淀池2的一侧设置有第一金属排放口23，用于通过其排放所生成的铅；位于所述铅锌一体化冶炼炉200的另外一侧的还原池32形成有第二金属排放口54；以及用于排放炉渣的炉渣排放口53，所述炉渣排放口53的设定高度高于所述第二金属排放口54的设定高度，这是因为渣层51的密度小于铅层52的密度。
在工作时，通过将铅精矿从反应塔1的顶部加入到该铅锌一体化冶炼炉200内以进行闪速熔炼，反应后的熔体落入沉淀池2中，并分别流入到还原池31、32中，通过设置在所述还原池31、32的炉体上的温度保持单元(例如燃油喷嘴)而将还原池31、32内的温度保持在1100度至1300度的范围内，此时通过向风眼401、402中送入粉煤或者其他还原剂。
此处，可以供给例如粉煤的还原剂至还原池31中的渣层311，该还原剂的供给量以及还原池31内的温度只需保证使得渣层311中的铅被首先还原。
接着被还原之后的渣层流入到还原池32中之后，通过风眼402供给例如粉煤的还原剂，该还原剂的供给量控制成让渣层中的锌被还原，且所述还原池32内的温度控制成使得还原后的金属锌被挥发成气相以通过烟道进行后续回收。根据本发明的一个实施例，所述温度可以为1200度-1300度。
可选地，在还原池31、323中可以分别通过风眼401、402而供给的还原剂的供给量能够将渣层311、51中的氧化铅和氧化锌均被还原成金属铅和锌。根据本发明的一个实施例，所述温度可以保持在1200度至1300度的范围之内。被还原的铅熔入到铅层52中，而锌被挥发成气相，进入烟道6中的烟气内(如图2中的实线箭头所示)，并进行后续的回收。可选地，所述还原剂也可以采用顶吹喷嘴或者底吹喷嘴送入到还原池31、32中。
还原池32中经过还原之后的渣层51通过炉渣排放口53被直接排放。
下面将描述根据本发明的一个实施例的铅锌一体化冶炼炉回收铅和锌的方法。图4显示了根据本发明的一个实施例的铅锌一体化冶炼炉回收铅和锌的方法的流程图。所述铅锌一体化冶炼炉100如上所述，可以包括一体形成的反应塔1、设置在所述反应塔1下的沉淀池2以及烟道6。所述沉淀池2被分隔成熔炼区和浸没吹炼还原区(分别对应于上述方案中的沉淀池和还原池)，所述熔炼区和浸没吹炼还原区彼此连通，所述方法包括如下步骤：
(1)将铅精矿在反应塔内进行反应，且反应产生的熔体在沉淀池2中分成渣层和铅层；(步骤S100)
(2)在将浸没吹炼还原区的温度保持在1100度-1300度的情况下，向浸没吹炼还原区内供给还原剂，所述还原剂的供给量使得所述浸没吹炼还原区内的铅和锌被直接还原，所述锌挥发至烟道内，并与其中的烟气混合以得到含锌烟气(步骤S200)；以及
(3)通过沉淀池2的铅层回收铅，同时通过烟道排放的所述步骤(S200)中所得到的含锌烟气以回收锌(步骤S 300)。
根据本发明的上述方法，通过在铅锌一体化冶炼炉100中控制还原气氛，并在还原池3中实现氧化铅被还原生成金属铅进入液相，氧化锌被还原生成金属锌，并挥发进入气相，从而达到一次回收铅、锌，达到了节能的目的，避免了环境污染、提高了生产的安全并减少了建设投资。
根据本发明的一个实施例，所述浸没吹炼还原区的温度被保持在1200度-1300度。根据本发明的一个实施例，所述还原剂为粉煤、天然气、液化石油气、氨和乙炔中的至少一种。
本发明的上述方法的优点在于，通过提供一种铅锌一体化冶炼炉渣直接回收铅和锌的方法，实现短流程和连续化，并在一体化的密闭装置中完成，从而节能、清洁生产、安全生产，同时投资低。
实例
下面以中国云南某厂实验型铅锌一体化冶炼炉(年产粗铅3万吨/年)为示例来描述上述铅锌一体化冶炼炉渣直接回收铅和锌的技术，所述实验型铅锌一体化冶炼炉使用的铅精矿成份如下：
Pb 50％，S 18％，Zn 3％，Cu 0.5％，Fe 15％，Ag 3000g/t。
具体工艺步骤如下：
(1)将干燥前含水8％，干燥后含水0.3％的粉状硫化铅精矿与送风含氧90％，送风温度25℃的氧气一起由喷嘴(未示出)喷入高温的反应塔1中，旋涡炉反应塔内径3.0m，高度6.5m。控制氧气的输入量，使得硫化铅的氧化率为60％，完成硫化铅的氧化过程，生成的熔体飘落在反应塔2下方的沉淀池3中；
(2)通过还原池3的侧壁上所形成的风眼5向还原池3中供给粉煤，同时将还原池3内的温度控制在1250度；
(3)粗铅和炉渣在沉淀池2、还原池3中澄清分层后分别从炉渣排放口53、第一金属排放口23和第二金属排放口54排出；炉渣含铅4％，含锌量为0.45％，可直接丢弃；
(4)烟气含二氧化硫20％，经烟道6进入余热锅炉，最后送回收硫的装置之后，送入回收锌的装置以回收锌，捕集的烟尘含锌60％。
从上述的实验结果显示，利用根据本发明的铅锌一体回收装置以及方法，不仅获得粗铅的工艺流程被缩短、而且减少了二氧化硫的泄漏，避免使用烟化炉来单独回收锌，从而极大地降低了工厂的初始投资。
尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。