铅的火法冶炼方法主要有烧结—鼓风炉熔炼法、氧气底吹熔炼（SKS）—鼓风炉还原法、浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法、氧气顶吹卡尔多（Kaldo）转炉法、氧气底吹（QSL）法和基夫赛特（Kivcet）法。在上述方法中，氧气底吹熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法已实现了稳定持续的生产，并取得了良好的技术经济指标，为我国大部分的铅冶炼厂所采用。
氧气底吹熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法在工艺上都是将冶炼的氧化和还原过程分开，在不同的反应器上完成，即在熔炼炉内主要完成氧化反应以脱除硫，同时产出一部分粗铅和高铅渣。高铅渣均是通过铸渣机铸成块状再送入鼓风炉进行还原熔炼，产出的粗铅送往精炼车间电解，产出的炉渣流至电热前床贮存保温，前床的熔渣流入渣包或通过溜槽进入烟化炉提锌。随着我国对节能减排和清洁生产政策的不断贯彻落实，上述工艺的弊端也显现出来，鼓风炉还原高铅渣块，液态高铅渣的潜热得不到利用，还要消耗大量的焦炭，随着焦炭价格的提升，炼铅成本居高不下。电热前床消耗大量的电能和石墨材料，也增加了冶炼成本，同时需要占用大量的土地和投资。
为了适应环保、低炭、节能降耗的需求，新的技术不断出现，目前在河南省济源豫光金铅，金利公司、万洋集团各自采用的液态高铅渣直接还原的三种炉型代表了我国铅冶炼发展的最高水平。
一、豫光金铅底吹还原工艺：
取消鼓风炉，不用冶金焦，实现液态渣直接还原，与原有富氧底吹炉氧化段一起，形成完整的液态渣直接还原工业化生产系统。具体技术方案为：铅精矿、石灰石、石英砂等进行配料混合后，送入氧气底吹炉熔炼，产出粗铅、液态渣和含尘烟气。液态高铅渣直接进入卧式还原炉内，底部喷枪送入天然气和氧气，上部设加料口，加煤粒和石子，采用间断进放渣作业方式。天然气和煤粒部分氧化燃烧放热，维持还原反应所需温度，气体搅拌传质下，实现高铅渣的还原。工艺流程如图1。
图1 豫光炼铅法的工艺流程图
生产实践效果
8万t/a熔池熔炼直接炼铅环保治理工程主要包括以豫光炼铅法为主的粗铅熔炼系统、大极板电解精炼系统和余热蒸汽回收利用系统等。项目09年2月正式开工，09年8月进行设备安装，2010年元月开始空车调试，3月28日熔炼系统氧化炉点火烘炉。目前氧化炉、还原炉、烟化炉、硫酸及制氧系统均正常生产，经几个月的生产检验，各项环保指标优于国标，技经指标达设计水平。
豫光炼铅新技术的主要特点
（1）流程短：工艺省去了铸渣工序，淘汰了鼓风炉，减少了二次污染和烟尘率（国际同类技术的烟尘率一般在15%左右，而豫光炼铅法的烟尘率仅为7～8%）。
（2）自动化水平高：工艺可在氧化、还原等关键工序中设置3000多个数据控制点，实现全系统的DCS集中自动控制，用工大幅减少，系统生产更安全稳定性。
（3）低能耗：该工艺不仅利用了渣和铅的潜热，熔池熔炼时传热传质效率高，能耗大大降低。粗铅能耗比氧气底吹-鼓风炉炼铅低25%左右，比传统工艺低约50%。
（4）低排放：采用天然气、煤粒替代焦炭，达到清洁生产的目标，SO2排放浓度和远低于国家标准，仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅中鼓风炉排放量的10%，同时CO2排放量仅为氧气底吹-鼓风炉炼铅工艺的22%。
（5）清洁化生产：密闭性好的熔炼设备缩短了工艺流程，减少了无组织排放量，实现了铅清洁化生产。终渣含铅指标比国际同类工艺低2%左右，资源利用率提高。
二、金利侧吹还原工艺：
熔炼炉产出的高铅渣定期的由排放口放出，熔融状态下通过溜槽加入到侧吹还原炉中、侧吹还原炉设有热渣加入口和冷料加入口。还原粒煤、熔剂经配料由冷料口加入。还原炉两侧设煤气、工业氧喷枪为还原炉提供热源，还原炉下部侧墙设铅虹吸放出口，还原铅由虹吸口连续排出转送精炼车间，还原炉端墙下部设有排渣口，当虹吸排铅停止时，即为一个周期的终点。排渣口放渣，为进一步回收渣中的锌，此渣经前床贮存后送烟化炉处理。侧吹还原烟气通过余热锅炉回收余热，表面冷却器降温，布袋收尘器收尘后，是否经尾气处理，依煤粒含硫而定。
图2 金利侧吹炉工艺流程图
金利液态高铅渣还原炉工业性试验装置工程的设计和建设于2008年底完工，包括一座8m2的侧吹还原炉、相应的烟气处理系统、冷料配料、上料系统及供气系统。2009年初进入试运行阶段。工业性试验共分三个阶段，其内容包括装置的适应性、渣型的选择、工况、供气、还原粒煤与还原周期调整等试验。其间对设施进行了必要的维护和修改：炉子下部面积扩大为13m2,试验工作于2009年8月底完成，达到了与底吹熔炼炉放渣制度相适应的稳定运行。各项技术条件和指标较稳定。2009年9月初即转入示范性生产。停止了高铅渣的铸块和鼓风炉的生产。还原炉第一炉期共进行了5个月，2010年3月20号更换炉衬，2010年3月底第二炉期开始运行.
金利新技术的工艺技术特点
（1）侧吹还原炉能耗低，产出烟气量和二氧化硫排放量远低于鼓风炉，同等规模的烟气量为鼓风炉的30%，二氧化硫排放量约为10%。
流程短捷，扬尘点少，易于密闭通风除尘，有效的防治了铅尘的弥散，经测定，操作岗位铅含量小于0.03mg/m3，卫生通风除尘后的排放铅尘浓度6mg/m3。
（2）经金利公司生产10个月的冶炼数据核算，侧吹还原炉焦炉煤气和无烟粒煤消耗折合标煤为197kgce/t-pb，比鼓风炉纯铅能耗380kg，折合标煤369 kgce/t-pb的指标大幅降低。
（3）侧吹还原炉渣含铅小于2%，而鼓风炉渣含铅3—4%，侧吹还原炉铅回收率为97.1%，鼓风炉铅回收率95.5%。
（4）过程简单，工序少，作业稳定，易操作，可实现DCS控制和管理，提高了劳动生产率。
（5）经金利公司统计计算，粗铅单位或成本为550元左右，比鼓风炉单位成本840元明显降低。
（6）侧吹还原炉、烟化炉与熔炼炉放置在一个厂房内，省略了鼓风炉上料、热渣铸造系统，建筑面积显著减少。
三、万洋三连炉工艺：
万洋公司与豫北金铅公司、中联公司于2009年合作开发“三连炉”炼铅新工艺，采用氧化炉—还原炉—烟化炉三炉相连，热渣直流，三台熔池熔炼炉由两道连接溜槽串接在一起组成一整体；两连接溜槽分别连接在前一台熔池熔炼炉的出渣口和后一台熔池熔炼炉的熔融渣加料口之间，充分利用液态高铅渣和还原炉渣的潜热，紧凑的布置使得流程短占地很少，工人劳动强度小，环保效果好，实现了铅冶炼生产的低碳模式。“三连炉”炼铅工艺流程图见图3。
图3 万洋“三连炉”炼铅工艺流程图
如图3所示，“三连炉”中氧化炉可以是氧气底吹炉，也可以是奥斯麦特（Ausmelt）炉、艾萨（ISA）炉、氧气侧吹炉等，还原炉为氧气侧吹还原炉，烟化炉增加渗铅装置改进。生产系统具体为硫化物精矿、石灰石、石英砂、含铅烟尘物料进入氧化炉熔炼炉内充分混合、迅速熔化和氧化，生成一次粗铅、高铅渣和烟气。粗铅送到下道工序进行电解精炼。氧化炉产生的液态高铅渣通过溜槽直接流入氧气侧吹还原炉，高铅渣与煤、熔剂，经鼓入的富氧空气强烈搅拌而激烈反应，产出的粗铅经虹吸道流出，含有微量SO2气体经锅炉回收余热后进入脱硫塔处理排空。还原炉产出的炉渣通过直接流入烟化炉提锌。
与氧气底吹熔炼—鼓风炉还原工艺相比，三炉通过溜槽直接相连，液态高铅渣直接流入侧吹还原炉内，充分利用了高铅渣的潜热，取消了铸渣机，避免了高铅渣块产生的烟尘飞扬现象；还原炉热渣直接流入烟化炉内，潜热也得到了充分利用，进入烟化炉内不需要提温期，可以直接喷入粉煤还原提锌，降低了煤耗，缩短了烟化提锌时间，提高了生产效率；同时取消了电热前床和热渣吊运过程，既节省了设备投资，也降低了生产电耗以及避免了渣包运输带来的环境问题。
万洋公司氧气侧吹炉在新乡中联公司多次试验的基础上，于2011年3月10日一次性开炉成功，运行半年来，生产稳定连续，各项技术经济指标达到了预期目标值。前期氧化段底吹炉为Φ3.8m×11.5m，110～120min放一次渣，产出液态高铅渣量为28～35t/炉，渣含铅43～50%，此次设计的氧气侧吹炉为8.4m2，高铅渣在一个还原周期内完全可以降至1%以下。为了考虑后面烟化炉的生产，使熔池内的锌尽可能的保留在渣中，生产中控制渣含铅不大于2%。
万洋、豫北“三连炉”工艺特点
与氧气底吹熔炼—鼓风炉还原法和浸没式顶吹（ISA或Ausmelt）熔炼—鼓风炉还原法相比，“三连炉”工艺具有以下的优势：
（1）取消了铸渣机，避免了高铅渣冷却铸块过程中水汽迷漫、碎沫飞扬的现象，生产环境进一步改善，也省下了铸渣机的设备投资。
（2）高铅渣在熔融液态下直接还原，充分利用了高铅渣熔体的潜热，节省了大量的燃料，使吨铅生产能耗下降。
（3）侧吹还原炉的高温炉渣直接流入烟化炉，不需要电热前床保温，烟化炉省略提温阶段，充分利用了熔渣的热能，可直接进入还原提锌，节省了粉煤，也提高了生产效率，同时氧化锌品质更好。
（4）高铅渣还原只采用单一的煤作为燃料和还原剂，起到加热和还原的作用。与鼓风炉相比煤比焦炭价格低廉，与国内其他的还原炉相比不需要天然气或煤气作为燃料，使不具有天然气或煤气的厂家也可采用此种工艺，对建厂条件的适应性更好，推广前景更广。
（5）侧吹还原炉床能率很高，时间上可以与底吹炉、烟化炉相匹配，取消了电热前床，节省大量的电能及石墨电极，使能耗降低。
（6）侧吹还原炉熔池熔炼反应激烈，还原程度彻底，为了保证锌的回收，渣含铅控制不大于2%。
（7）烟化炉采用渗铅改进，既增加了铅的回收率，也提高了氧化锌的品位。
（8）三炉相连，热渣直流，占地很少，节省投资。
（9）生产操作简单，指标易于控制，工人劳动强度小，生产操作环境好。
四、几种工艺技术参数的比较：
表1 几种工艺的技术经济指标对比
注：以上技术经济指标均来自相关厂的报道。
五、结论：
1、液态高铅渣直接还原技术具有成熟可靠、实用性强、节能效果明显等特点，实现了直接炼铅，节约能源消耗，减少CO2、SO2排放，其经济技术指标已达到国际先进水平。
2、以上三种工艺技术相比较，其氧化熔炼均采用了底吹炉工艺，则还原炉采用的炉型和还原剂不同。“豫光法”底吹还原炉投资高，设备庞大，必须要有天然气来参加还原，而“金利法”采用的炉型与万洋基本相同，但其1：还原炉炉体采用内耐火材料，外用水淋降温，炉内的耐火材料寿命为3-6个月，（最近正在改为铜水套）。其2：风口采用底吹炉上用的多孔风口，不但风口易损，而在紧急情况下（如设备事故，突然停电、停风、停气），风口无法关闭，只有任其烧损或堵塞，重新开车起动困难。其3：铅的还原剂采用的是焦炉煤气，因而不适宜用于没有煤气的地区。因此，由新乡中联公司开发的氧气侧吹炉应为无天然气地区建设的工厂首选方案。
3、“氧气侧吹炉熔池熔炼技术”已被国家发改委列入“十一五”国家重点（第三批）节能技术推广项目，公告文号，2010年第33号。
