鉛精礦干燥及除塵工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱莉薇

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410011)

基夫賽特法是一種以閃速熔煉為主的直接煉鉛法。它可處理各種不同品位的鉛精礦、鉛銀精礦、鉛鋅精礦和鼓風(fēng)爐難以處理的硫酸鹽殘?jiān)穹掍\廠產(chǎn)出的鉛銀渣、鋅浸出渣、廢鉛蓄電池糊、各類含鉛煙塵等都可以作為原料入爐冶煉。由于基夫賽特?zé)掋U對(duì)原料有廣泛的適應(yīng)性，能以較低的費(fèi)用回收原料中的有價(jià)金屬，并可以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求，所以該冶煉法具有良好的發(fā)展前景。

1 物料要求和煙氣處理

1.1 原料組成

基夫賽特法所處理的爐料由鉛精礦、各種含鉛物料和熔劑(石英石和石灰石)組成。燃料和還原劑分別采用碎煤和焦炭。鉛精礦和含鉛物料成分見表1。

表1 鉛精礦和含鉛物料的成分［1］ %

1.2 物料要求

來自鉛原輔料倉(cāng)及焦炭經(jīng)配料后的物料含水通常在10%左右，而基夫賽特法要求經(jīng)配料和干燥后的入爐料應(yīng)達(dá)到:粒度＜0.2 mm，含水率＜1%，發(fā)熱值1 530～2 450 kJ/kg。爐料粒度的控制是由物料在爐內(nèi)反應(yīng)的傳熱要求決定的:鉛精礦的氧化脫硫過程是一種閃速熔煉，在噴槍出口即與氧氣混合，在基夫賽特爐反應(yīng)塔上部迅速反應(yīng)，粒度減小，反應(yīng)速度成幾何倍數(shù)加快。而爐料水分的控制也是很重要的指標(biāo)，含水率若大于1%，則水分蒸發(fā)在爐料周圍形成“氣膜”，會(huì)阻礙爐料與氧氣的有效接觸。因此，需對(duì)爐料進(jìn)行干燥。

1.3 干燥機(jī)煙氣處理

在爐料干燥過程中會(huì)產(chǎn)生煙氣。這種煙氣的特點(diǎn)是溫度低、含塵濃度高，且水蒸氣含量亦較高。為確保生產(chǎn)正常運(yùn)行，煙氣達(dá)標(biāo)排放，確定干燥機(jī)煙氣采用如圖1所示的流程處理。

圖1 干燥機(jī)煙氣處理工藝流程

2 主要設(shè)備選擇

2.1 蒸汽干燥機(jī)

常規(guī)回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)都是通過燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱源來干燥物料，是水分蒸發(fā)。這種設(shè)備的不足之處在于需要消耗燃料來產(chǎn)生熱源，且由于燃料產(chǎn)生的熱源溫度高，對(duì)于以硫化物為主的精礦易發(fā)生氧化脫硫，使煙氣含低濃度二氧化硫，既不利于環(huán)境保護(hù)，又對(duì)煙氣處理系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕［2，3］。

基夫賽特熔煉法與其它熔煉法的不同之處在于:一是具有閃速熔煉的特點(diǎn)，瞬間完成氣固反應(yīng)不僅要求物料為粉狀，還要求物料深度干燥;二是余熱的利用，在反應(yīng)塔和電熱區(qū)分別設(shè)有余熱鍋爐，余熱產(chǎn)生的大量蒸汽為干燥機(jī)提供了熱源，故設(shè)計(jì)選用了蒸汽干燥機(jī)。

庫(kù)邁拉干燥機(jī)為回轉(zhuǎn)式蒸汽干燥機(jī)，與常規(guī)回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)的區(qū)別在于其筒體內(nèi)安裝了蒸汽加熱管，屬間接加熱。分片式加熱管分層固定在機(jī)內(nèi)支架上，與筒體同步旋轉(zhuǎn)，由一臺(tái)大功率馬達(dá)驅(qū)動(dòng)干燥機(jī)殼體和蒸汽盤管同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。殼體有一定斜度，斜度往往取決于被干燥物料的流動(dòng)性。干燥機(jī)進(jìn)料口設(shè)在筒體的高端，混合料通過振動(dòng)給料機(jī)將料加入干燥機(jī)內(nèi)，筒體低端設(shè)蒸汽進(jìn)、出口連接器，蒸汽從轉(zhuǎn)子端進(jìn)入，分配給盤管所有的環(huán)路，混合料被熱盤管間接加熱脫除所含的水分。脫除水分后的混合料從筒體下部出料口排至埋刮板輸送機(jī)，由埋刮板輸送機(jī)將混合料送至球磨。含塵氣體則從筒體上部進(jìn)入袋式除塵器除塵凈化。國(guó)內(nèi)某廠蒸汽干燥機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 國(guó)內(nèi)某廠蒸汽干燥機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 袋式除塵器

常規(guī)爐料干燥因煙氣含低濃度二氧化硫，收塵一般都選用干濕混合流程，干法收塵主要是捕集煙塵，而濕法收塵則是脫除煙氣中的二氧化硫。干濕混合流程復(fù)雜，且存在二次污染。

針對(duì)某廠蒸汽干燥機(jī)煙氣從上部排出、不含二氧化硫、露點(diǎn)溫度約76℃等特點(diǎn)，選用干法收塵流程?？紤]干燥系統(tǒng)總體配置受場(chǎng)地限制，所選低壓脈沖袋式除塵器面積為1 018 m2，4個(gè)室，每個(gè)室一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)氣口，進(jìn)氣總管呈水平布置，濾袋清灰采用分室停風(fēng)壓縮空氣噴吹清灰。為確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，設(shè)備外部采用蒸汽伴熱管加保溫材料保溫，蒸汽供給采用自動(dòng)化控制，當(dāng)煙氣出口溫度＞105℃時(shí)自動(dòng)停止供汽，當(dāng)煙氣出口溫度＜100℃自動(dòng)開始供汽。袋式除塵器灰斗設(shè)置料位計(jì)，與其下灰卸灰閥和埋刮板輸送機(jī)聯(lián)鎖自控。袋式除塵器處理煙氣設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

表3 袋式除塵器處理煙氣設(shè)計(jì)參數(shù)

3 生產(chǎn)實(shí)踐及改進(jìn)措施

生產(chǎn)運(yùn)行期間，由于各方面原因，設(shè)備處于間斷生產(chǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致粉塵積留在設(shè)備內(nèi)。粉塵的主要成分為粒度極細(xì)的PbS粉塵和粉煤，這兩種粉塵均為可燃物，加上其水分含量低，故易產(chǎn)生自燃，燃燒濾袋，設(shè)備灰斗積灰。針對(duì)出現(xiàn)的問題，對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行了改進(jìn):

1.將除塵器的進(jìn)口由水平管改成了灰斗形式，以大角度形式進(jìn)粉塵煙氣，避免粉塵的積留。

2.蒸汽管由原來的箱體和灰斗共一個(gè)進(jìn)口改成箱體和灰斗分設(shè)進(jìn)口，且在管道上增設(shè)了疏水閥，確保蒸汽保溫效果。

3.原蒸汽管采用絲扣聯(lián)接，聯(lián)接處漏水滲入保溫層，起不到保溫作用，后改成焊接聯(lián)接，將保溫材料全部更換。

4.將灰斗的入孔門由原來的側(cè)面改到正面，空間空曠，便于清理，且在每個(gè)灰斗上增加了溫度計(jì)，以便測(cè)量灰斗內(nèi)的料溫。

目前該系統(tǒng)已投入生產(chǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)值(見表4)。

表4 干燥系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

1.采用蒸汽干燥機(jī)，利用基夫賽特熔煉工藝產(chǎn)生的余熱對(duì)物料進(jìn)行干燥，無(wú)需燃燒燃料，且蒸汽加熱溫度相對(duì)較低，物料中的硫化物和單質(zhì)硫在氧化過程中不會(huì)進(jìn)入煙氣，無(wú)需脫硫凈化，干燥后的物料完全滿足生產(chǎn)要求，由此可見，在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)是顯著的。

2.煙氣采用袋式除塵器，選用抗酸堿腐蝕、抗化學(xué)性能強(qiáng)、水解穩(wěn)定性好的覆膜濾料，在惡劣環(huán)境中具有良好的過濾性能，收塵效率高，流程簡(jiǎn)單，對(duì)周邊環(huán)境的粉塵排放也明顯降低。

3.通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了積灰問題，確保了生產(chǎn)能正常運(yùn)行，環(huán)境效益和社會(huì)效益都十分顯著。

［1］ 張樂如.鉛鋅冶煉新技術(shù)［M］.長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］ 徐光澤.蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)在硫精砂干燥中的應(yīng)用［J］.硫酸工業(yè)，2007，(3):50－52.

［3］ 趙福生.銅合成爐蒸汽干燥工藝優(yōu)化與生產(chǎn)實(shí)踐［J］.有色金屬(冶煉部分)，2011，(2):42－45.