祥光旋浮熔煉爐高投料量生產(chǎn)實(shí)踐

董廣剛

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東陽谷 252327)

1 引言

與一期工程相比，二期工程增加了一套精礦配料系統(tǒng)，一臺精礦蒸汽干燥及配套輸送系統(tǒng)，增加一臺爐頂干礦倉及失重加料系統(tǒng)，煙灰加料由原刮板加申克秤計(jì)量改為失重計(jì)量裝置;精礦噴嘴改為自主研發(fā)的脈動(dòng)旋流噴嘴;余熱鍋爐輻射部增加吊掛屏且單獨(dú)循環(huán)，增加煙氣換熱面積及換熱效率，以滿足二期煙氣量需要;增加一臺電收塵系統(tǒng);冰銅水淬仍采用老工藝即INBA水淬工藝［1］，雖已經(jīng)過多次改造，解決了水淬放炮問題，但整個(gè)系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，計(jì)劃12年大修時(shí)改為無水?；に?;渣排放增加一個(gè)渣包位，渣口水套改大。

二期工程自11年4月底投產(chǎn)后混合干礦投料量正常生產(chǎn)時(shí)控制在260t/h，脈動(dòng)旋流型噴嘴最大試驗(yàn)?zāi)芰_(dá)到了350t/h，且爐況穩(wěn)定，各配套系統(tǒng)運(yùn)行正常，除去原料不足等影響，年處理精礦達(dá)到了170萬t以上。

2 配料干燥輸送系統(tǒng)

2.1 精礦配料干燥系統(tǒng)

為滿足熔煉爐投料量，二期工程增加了11個(gè)配料倉，增加一臺蒸汽干燥機(jī)和兩套精礦氣流輸送系統(tǒng)。二期蒸汽干燥采用祥光與天力公司技術(shù)合作的新型干燥機(jī)［2］，筒體結(jié)構(gòu)與一期庫麥拉干燥機(jī)［3］相似，不同的是出料端金屬軟管放在了出料室的外面，旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行了改進(jìn)，換熱盤管加長，疏水系統(tǒng)后面增加了蒸汽散發(fā)系統(tǒng)。通過技術(shù)改進(jìn)，干燥機(jī)的干燥能力達(dá)到了200t/h(濕基)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了一期160t/h，干燥機(jī)的作業(yè)率有了大幅提高，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。見圖1，一期干燥機(jī)結(jié)構(gòu);圖2，二期干燥機(jī)結(jié)構(gòu)。

由于一期干燥機(jī)出料端金屬軟管在出料室內(nèi)部，內(nèi)部環(huán)境惡劣，軟管極易腐蝕或磨損，不易發(fā)現(xiàn)，少量的水蒸汽雖然對最終的精礦干燥程度影響不大，但容易造成布袋收塵器灰斗積料，返料螺旋積料，這些都是布袋收塵器內(nèi)精礦自燃的隱患，且對這些位置進(jìn)行疏通時(shí)會造成現(xiàn)場精礦彌散，現(xiàn)場環(huán)境無法保證;當(dāng)出現(xiàn)軟管爆管或接頭斷裂等大量漏水時(shí)更是災(zāi)難性的，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會造成大量熱水進(jìn)入下面的精礦中間倉甚至進(jìn)入氣流輸送泵體，恢復(fù)起來更是困難，一般要8h以上，況且在出料室內(nèi)修復(fù)金屬軟管本身就很困難，溫度高，精礦飛揚(yáng)，動(dòng)火動(dòng)焊還要格外小心。一般處理一期干燥機(jī)金屬軟管一個(gè)漏點(diǎn)要維修人員在50℃以上的高溫且粉塵飛揚(yáng)的環(huán)境內(nèi)平均作業(yè)1個(gè)半小時(shí)，而處理二期漏點(diǎn)只需半小時(shí)，且環(huán)境較好，根本就不存在會有水漏到精礦中間倉。

2.2 精礦輸送系統(tǒng)

對于二期精礦輸送系統(tǒng)，由于場地受限及一期輸送經(jīng)驗(yàn)，加大泵體體積并進(jìn)行稱重，輸送泵的出料口直接采用45°彎頭斜向上出料，由于管線長、彎頭多，在第二個(gè)水平彎頭前增加解堵閥。二期輸送自投產(chǎn)調(diào)試正常后，運(yùn)行正常，單臺輸送能力能達(dá)到160t/h，管道磨損小，加料密封圈壽命平均在2個(gè)月左右。

3 加料系統(tǒng)

本著技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新的原則，二期精礦加料系統(tǒng)不再使用奧圖泰的失重加料系統(tǒng)和精礦噴嘴。

3.1 失重加料系統(tǒng)

為滿足二期投料量，爐頂增加一臺干礦倉及失重秤，失重加料采用的是徐衡的加料系統(tǒng)，雖然機(jī)械結(jié)構(gòu)與奧圖泰相似，但控制系統(tǒng)與其WB－930系統(tǒng)完全不同。

為解決原失重加料系統(tǒng)呼吸閥經(jīng)常關(guān)不到位，以及閥門控制設(shè)置不當(dāng)造成呼吸閥經(jīng)常向外冒礦引起的環(huán)境問題，對失重倉呼吸閥進(jìn)行了改造，失重倉的排氣管道直接連到一個(gè)20m2布袋收塵器下料錐斗，排氣經(jīng)布袋排出，不再有精礦出來，布袋收集的精礦經(jīng)排氣管再落入失重倉。為了使煙灰計(jì)量準(zhǔn)確，煙灰加入改用失重計(jì)量。

3.2 旋浮精礦噴嘴［4］

與一期奧圖泰中央擴(kuò)散型噴嘴不同，二期采用自主研發(fā)的脈動(dòng)旋流噴嘴，該技術(shù)受“龍卷風(fēng)”啟發(fā)，采用倒龍卷風(fēng)的形式，使混合精礦與富氧空氣充分接觸反應(yīng)。與粒子分裂模型不同，該反應(yīng)主要以脈動(dòng)的旋轉(zhuǎn)氣流影響粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，強(qiáng)化粒子間的碰撞，促進(jìn)粒子間的交互反應(yīng)。

該噴嘴操作簡單，維護(hù)方便，與奧圖泰噴嘴主要靠分散風(fēng)分散物料不同，脈動(dòng)旋流噴嘴沒有分散風(fēng)，而是通過合理控制進(jìn)入噴嘴的工藝風(fēng)切向速度，調(diào)節(jié)富氧空氣的旋流強(qiáng)度，進(jìn)而控制反應(yīng)空間和反應(yīng)進(jìn)程以維護(hù)穩(wěn)定的爐況和必要的反應(yīng)塔壁掛渣。

4 煙氣處理系統(tǒng)

4.1 余熱鍋爐

為了處理二期增加的煙氣量，對余熱鍋爐進(jìn)行的大幅改造，具體為在輻射部的后半部分增加吊掛換熱屏，考慮到新增部分水管與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，負(fù)荷大，避免與原鍋爐的部分部位形成“搶水”，新增加換熱管單獨(dú)循環(huán)，增加兩臺循環(huán)泵(一用一備)和一個(gè)汽包。

新增的最前端的吊掛屏，由于改變了煙氣流向，大量煙灰容易在此處富集，如果該處振打故障，極易形成高溫粘接，很難清除。

4.2 電收塵

在沉塵室后面增加一臺電收塵(一期位置有預(yù)留)，由于原設(shè)計(jì)沉塵室進(jìn)風(fēng)口不在沉塵室中間，離二期電收塵更近些，運(yùn)行過程中出現(xiàn)“搶煙”現(xiàn)象，即煙氣往二期電收塵走的多，在投料量低于220t/h時(shí)一期電收塵由于煙氣量少、溫度低經(jīng)常送不上電，造成后面煙道、風(fēng)機(jī)堵塞嚴(yán)重，經(jīng)常利用月修時(shí)間清理。

5 冰銅、渣的排放

5.1 冰銅排放

由于投料量增加，冰銅的排放量相應(yīng)增加，260t/h投料量時(shí)，每班要排放700多t冰銅，每個(gè)銅口流量按120t/h計(jì)算，每個(gè)班放銅時(shí)間在6h左右(由于工藝設(shè)計(jì)原因，不能同時(shí)開兩個(gè)口排放)，由于剩余時(shí)間不足，給設(shè)備為維護(hù)、保養(yǎng)帶來很大困難。由于系統(tǒng)水在排放過程中溶有大量二氧化硫，操作過程中加堿不易均勻加入，水酸性大，對管道、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，另外，系統(tǒng)水泵多，故障率高，一旦泵發(fā)生故障，一方面造成降料甚至停爐，另一方面會造成大量污水外溢，給整個(gè)環(huán)保帶來很大壓力。

隨著吹煉渣無水?；母脑斐晒Γ~無水?；脑炱仍诿冀?。

5.2 渣的排放

為了滿足爐渣的排放，增加一個(gè)渣包位，渣口改大。即使這樣，由于渣的流動(dòng)性，受溫度，鐵硅比和四氧化三鐵含量影響很大，一旦爐況波動(dòng)，很容易造成渣難放，液面升高，造成降料，因此爐況的控制對渣的排放影響很大。

6 爐況的控制

6.1 冰銅品位及渣含四氧化三鐵的控制

由于一期時(shí)冰銅磨能力不足，為了滿足吹煉爐生產(chǎn)，冰銅品位控制偏低，目標(biāo)值在68%。二期冰銅磨本身能力沒有問題，為了解決低品位吹煉爐的過熱，冰銅品位目標(biāo)值按70%控制，但不能過高，因?yàn)楦鶕?jù)冰銅品位與渣含四氧化三鐵或銅的關(guān)系［5］，渣含四氧化三鐵與冰銅品位同向變化，實(shí)踐證明，如果品位超過72%，渣中四氧化三鐵含量一般會超過18%，放渣就會極其困難。鐵硅比在1.3左右時(shí)，冰銅品位在70%時(shí)，四氧化三鐵一般在12%左右，溫度正常即可正常放渣。

6.2 渣溫控制

與溢流排渣不同，渣口相對較小，且每次放滿一包要堵口，待包子換好后重新捅開或燒開渣口，且冰銅品位在70%左右時(shí)，渣含四氧化三鐵含量相對較高，渣粘性大流動(dòng)性差，必須通過溫度來保證渣的流動(dòng)性。實(shí)踐證明渣溫在1300±10℃范圍排渣通暢，且相應(yīng)銅溫在1260±10℃排放正常。

6.3 渣含銅的控制

祥光熔煉爐渣采用渣緩冷浮選工藝，渣中含銅量直接決定渣選的指標(biāo)。一期渣含銅平均在1.5%，隨著二期投料量的增大，渣含銅呈現(xiàn)上升趨勢，平均達(dá)到1.8%左右。分析原因主要有兩點(diǎn):

(1)冰銅品位控制高，造成渣含銅升高。

(2)由于投料量加大，而整個(gè)沉淀池容積沒變，渣在沉淀池中沉降時(shí)間短，渣的機(jī)械夾帶冰銅多，造成渣含銅升高。

6.4 上升煙道出口粘接控制

上升煙道出口粘接是每一位從事閃速爐煉銅行業(yè)共同面對的問題，祥光一期時(shí)控制還比較理想，但隨著投料量的加大，精礦雜質(zhì)含量的升高，上升煙道出口粘接隨時(shí)會擴(kuò)大，導(dǎo)致開口面積減小，影響爐內(nèi)壓，進(jìn)而影響生產(chǎn)。目前還主要依靠局部過熱法［6］對粘接進(jìn)行控制，如果粘接生長過快，采用加入粉煤法消除。

6.5 煙塵發(fā)生率

采用新型脈動(dòng)旋流噴嘴后，精礦在反應(yīng)過程中增加了碰撞幾率，有利于煙灰在熔池內(nèi)的沉降，煙塵發(fā)生率在5%左右。

6.6 硫酸三氧化硫發(fā)生率

一期時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)硫酸三氧化硫發(fā)生率高，硫酸一級動(dòng)力波進(jìn)出口洗滌液溫差達(dá)8～10℃，出口溫度超75℃上限。由于煙氣中三氧化硫高，整個(gè)排煙系統(tǒng)煙氣露點(diǎn)變高，稀酸過多，系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重。三氧化硫發(fā)生率高有幾個(gè)方面原因:

(1)噴嘴氧利用率不高。過量未利用的氧在后面的煙氣中與的二氧化硫反應(yīng)生成三氧化硫。

(2)系統(tǒng)漏風(fēng)多。尤其是沉淀池與鍋爐連接部，鍋爐灰斗等隱蔽部位的漏風(fēng)不易發(fā)現(xiàn)。

(3)沉淀池?zé)烊紵L(fēng)調(diào)節(jié)不當(dāng)，過量風(fēng)進(jìn)入系統(tǒng)。

其中噴嘴氧利用率不高是主要原因，尤其是在高投料量時(shí)，參數(shù)稍有不當(dāng)，或工況稍有波動(dòng)(如漏水，下料偏)，就會影響反應(yīng)，輕則溫度品位下降，重則下生料。采用新型噴嘴后爐況相當(dāng)穩(wěn)定，冰銅品位波動(dòng)不大，氧系數(shù)平均在160Nm3/(h·t精礦)，硫酸一級動(dòng)力波進(jìn)出口洗滌液溫差一般在3～4℃左右，系統(tǒng)腐蝕情況大為改觀。

7 結(jié)束語

高投料量作業(yè)是閃速爐發(fā)展的一大趨勢，祥光在這方面開了個(gè)頭，應(yīng)該說是比較成功的。相信不久就會有更多爐子邁入到這個(gè)行列，屆時(shí)將會有更多更好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來分享。

［1］ 劉衛(wèi)東.冰銅水淬與實(shí)踐［J］.有色金屬(冶煉部分)，2009(2):33－35.

［2］ 山東天力干燥設(shè)備有限公司主編.祥光銅業(yè)有限公司40萬噸陰極銅(二期20萬噸)工程TFG4.5×12.5蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)［M］.濟(jì)南:山東天力干燥設(shè)備有限公司，2009:10.

［3］ 陳紹隆，H.Mansikkaviita［C］//中國首屆熔池熔煉技術(shù)及裝備專題研討會.昆明:2007:125－128.

［4］ 周松林，劉衛(wèi)東.一種脈動(dòng)旋流銅冶煉噴嘴.中國:200920282330［P］.2010 －08 －11.

［5］ 朱祖澤，賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)［M］.科學(xué)出版社，2003.

［6］ 董廣剛.“雙閃”上升煙道出口粘接控制實(shí)踐［J］.銅業(yè)工程，2010(4):41－43.