沸騰焙燒處理細粉鋅精礦的工藝改進及應(yīng)用

陶國輝

（株洲冶煉集團股份有限公司，湖南 株洲 412004）

沸騰焙燒處理細粉鋅精礦的工藝改進及應(yīng)用

陶國輝

（株洲冶煉集團股份有限公司，湖南 株洲 412004）

對提高沸騰焙燒處理細粉鋅精礦能力等進行探討，通過細粉鋅精礦在圓筒干燥過程中實現(xiàn)結(jié)構(gòu)較松散的微制粒，滿足沸騰焙燒入爐鋅精礦粒度要求、優(yōu)化沸騰焙燒工藝操作控制等工藝改進，能夠提高沸騰焙燒處理含銅、銦高有價金屬及高鉛、高硅等細粉鋅精礦能力，確保沸騰焙燒爐高效穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

沸騰焙燒；硫化鋅精礦；粒度；微制粒；沸騰層

某公司鋅冶煉采用傳統(tǒng)的鋅精礦沸騰焙燒—浸出—凈化—電積的濕法煉鋅工藝流程，采用4臺道爾型沸騰焙燒爐、2臺魯奇型沸騰焙燒爐進行鋅精礦沸騰焙燒作業(yè)。由于鋅市場的不斷變化及全國各地不少大小煉鋅企業(yè)的投產(chǎn)，造成了煉鋅企業(yè)的贏利能力不斷下降，企業(yè)效益來源不僅是取決于產(chǎn)能的大小，而且也取決于高富含有價金屬銦、銀、銅的綜合回收，而往往這些高富含礦在選礦過程中為提高其回收率，其鋅礦的粒度較一般礦細粉，細粉鋅精礦其在沸騰焙燒過程中煙塵量大，煙氣溫度高、鍋爐過熱器溫度超標、鍋爐煙室及煙道等粘結(jié)嚴重，同時焙燒產(chǎn)物煙塵可溶硫含量超標，對后續(xù)工序的生產(chǎn)也帶來影響，使沸騰焙燒爐的穩(wěn)定運行甚至整個系統(tǒng)生產(chǎn)受到嚴重的威脅。因此，提高沸騰焙燒處理細粉鋅精礦能力，是提高企業(yè)經(jīng)濟效益關(guān)鍵舉措之一。

1 鋅精礦粒度對沸騰焙燒的影響

工藝改進主要是兩個大的方面，一是細粉鋅精礦在配料干燥過程中做到微制粒，滿足沸騰焙燒入爐鋅精礦粒度要求，確保沸騰爐高效穩(wěn)定經(jīng)濟運行；二是沸騰工藝操作控制的優(yōu)化。

1.1 細粉鋅精礦對沸騰焙燒的不利影響

硫化鋅精礦的沸騰焙燒是一個氣、固相之間進行的多相反應(yīng)。根據(jù)固體流態(tài)化理論，沸騰層的流態(tài)化參數(shù)即沸騰層的臨界速度、帶出速度、操作速度等，它們與硫化鋅精礦的粒度關(guān)系如下列公式：

式中：v臨界為沸騰層臨界氣流速度／m·s－1；r固為鋅精礦的堆積密度／kg·m－3；r氣為實際溫度下的氣體密度／kg·m－3；g為重力加速度／m·s－2；d為硫化鋅精礦的平均粒度／mm；u為沸騰層的有效黏度／m2·s－1；v帶出為沸騰層帶出氣流速度／m·s－1；v操作為沸騰層操作氣流速度／m·s－1；W為送風(fēng)風(fēng)量／m3·s－1；a為在實際溫度下的溫度較正系數(shù)；S為沸騰爐床面積／m2；K為流化指數(shù)。

硫化鋅精礦的粒度越細，其臨界速度和帶出速度越小，生產(chǎn)過程中在同一操作速度下產(chǎn)生的煙塵量就大，這不符合沸騰焙燒生產(chǎn)的工藝要求。

1.2 硫化鋅精礦粒度不均勻?qū)Ψ序v焙燒爐沸騰層的影響

硫化鋅精礦的固體顆粒被氣體流態(tài)化時，如果顆粒粒度差距較大，氣體就不能均勻地流過沸騰層。如果不均勻性嚴重，可能形成部分區(qū)域流動慢、部分區(qū)域流動快的狀況，甚至形成部分區(qū)域“死區(qū)”，出現(xiàn)如圖1所示的“溝流”現(xiàn)象。

圖1 “溝流”現(xiàn)象示意圖

在同一操作速度下，小粒度顆粒的反應(yīng)更強烈，向上運動的過程中受到的阻力又小，故沸騰層內(nèi)的小粒度顆粒部分多集中在上部，大粒度顆粒的部分多集中在下部，這就形成了兩個不同的反應(yīng)區(qū)域，破壞了沸騰層的均勻性。在同一操作速度下，硫化鋅精礦的粒度越大，沸騰層的有效粘度也越大。其有效粘度大，在沸騰層內(nèi)形成的氣泡就大，當(dāng)沸騰層內(nèi)形成大氣泡且集中向上涌時，沸騰層就會被分割，大氣泡將整個上部物料抬起，造成大量物料被氣泡帶走，形成圖2所示“沸涌”現(xiàn)象，從而破壞了沸騰層的穩(wěn)定性。

圖2 “沸涌”現(xiàn)象示意圖

2 圓筒回轉(zhuǎn)干燥窯的微制粒

在干燥物料水分的同時，在不添加其它粘結(jié)劑的情況下，通過控制干燥的工藝參數(shù)，圓筒回轉(zhuǎn)干燥窯也能起到對物料一定的制粒效果，其制粒效果影響因素主要有：混合料的水分含量（以水為粘合劑而言）、混合料在圓筒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時間、圓筒的轉(zhuǎn)速、物料填充率、圓筒結(jié)構(gòu)、圓筒安裝角度等。

3 改進措施

工藝改進主要是兩個大的方面：一是根據(jù)細粉鋅精礦在配料干燥過程中微制粒技術(shù)的理論，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)較松散微制粒途徑，對配料干燥過程工藝控制進行改進，滿足沸騰焙燒入爐鋅精礦粒度要求，確保沸騰爐高效穩(wěn)定經(jīng)濟運行。二是優(yōu)化沸騰焙燒工藝控制及工藝技術(shù)改進，提高沸騰焙燒處理含銅、銦高有價金屬及高鉛、高硅等細粉鋅精礦的能力。

3.1 細粉鋅精礦在配料干燥過程中微制粒

鋅精礦采用圓筒回轉(zhuǎn)窯燃氣干燥，在干燥物料水分的同時，在不添加其它粘結(jié)劑的情況下，通過控制干燥的工藝參數(shù)，也能起到對物料一定的制粒效果，此制粒后鋅精礦結(jié)構(gòu)較松散，完全能滿足沸騰焙燒爐處理細粉鋅精礦的工藝要求。提高干后鋅礦水分，利用鋅礦中的水分作粘合劑，通過控制干后鋅精礦合適的水分，使細粉鋅精礦在圓筒干燥過程中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)較松散微制粒。主要實施措施是：根據(jù)干燥窯窯頭溫度、窯尾溫度通過控制天燃氣量大小，達到控制干后鋅礦水分目的。

根據(jù)圓筒制粒理論，控制帶料量大小，調(diào)整干燥回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、保持回轉(zhuǎn)窯內(nèi)適當(dāng)?shù)奈锪咸畛渎?，提高其制粒效果?/p>

在少雨較干燥季節(jié)，在鋅礦中的水分含量≤10%時，配料后鋅礦干燥窯不使用天然氣，過窯細粉鋅精礦在圓筒走料過程，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)較松散微制粒。

由于干后鋅礦水分及粒度增加，為防止鋅礦在篩分時發(fā)生堵塞篩條狀況，格篩間距由14 mm適當(dāng)增大至20 mm。

3.2 優(yōu)化沸騰焙燒工藝控制

3.2.1 適當(dāng)降低沸騰層操作氣流速度

在保證沸騰焙燒正常生產(chǎn)情況下，適當(dāng)降低沸騰焙燒鼓風(fēng)量，來保證沸騰層操作氣流速度在0.6～0.7 m／s，減少其在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙塵率，避免發(fā)生大量含硫煙塵在鍋爐煙室中燃燒，煙氣溫度高、鍋爐過熱器溫度超標、鍋爐煙室及煙道粘結(jié)嚴重等問題。

3.2.2 沸騰焙燒爐操作工藝控制“三穩(wěn)定”

沸騰焙燒爐在正常的生產(chǎn)情況下，盡量“三穩(wěn)定”原則：穩(wěn)定風(fēng)量、穩(wěn)定料量、穩(wěn)定溫度，避免沸騰層“溝流”、“沸涌”的發(fā)生，保持沸騰焙燒爐沸騰層狀況的相對穩(wěn)定。

4 生產(chǎn)應(yīng)用效果

鋅精礦干燥天燃氣單耗年均降低1.26 m3／t，節(jié)約天燃氣消耗。

提高沸騰爐處理高銀、高銦礦、高銅類細粉礦能力，能做到有多少處理多少。

技術(shù)經(jīng)濟指標提高，沸騰爐作業(yè)率提高，煙塵殘硫下降。

沸騰爐爐頂煙氣溫度較以前降低了50～60℃，緩解了高銀、高銦礦、高銅類細粉礦在沸騰焙燒時煙塵率大、煙氣溫度高、煙氣系統(tǒng)粘結(jié)嚴重、煙塵不溶硫高影響生產(chǎn)穩(wěn)定運行的問題，減輕了工人勞動強度。

改進前后指標見表1。

表1 改進前后指標比較

5 結(jié) 論

1.利用鋅精礦中的水分作粘合劑，通過控制干后鋅精礦合適的水分，控制帶料量大小，調(diào)整干燥回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速、保持回轉(zhuǎn)窯內(nèi)適當(dāng)?shù)奈锪咸畛渎剩軌蚴辜毞垆\精礦在圓筒干燥過程中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)較松散微制粒，滿足沸騰焙燒入爐鋅精礦粒度要求。

2.適當(dāng)降低沸騰層操作氣流速度，工藝控制“三穩(wěn)定”，可減緩細粉鋅精礦在沸騰焙燒過程中對生產(chǎn)的不利影響。

［1］朱連，李科立.鋅精礦的粒度對氧化焙燒的影響［J］.有色礦冶，2002，18（5）：31－32.

Plant Practice and Improvement of Fine Powder Zinc Concentrate Fluidized Roasting Processes

TAO Guo-hui

（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

The paper introduces improvement of fine powder zinc concentrate fluidized roasting processes，though that satisfies fluidized roasting zinc concentrate size requirement，loose structure fine powder zinc concentrate dried in rotary kilns conform micro pelletized.And then optimize operations achieves fluidized roasting processes treated involved Copper，Indium，high-Lead，high-Silicon etc fine powder zinc concentrate，that ensures fluidized roasting function economics stable and efficient.

fluidized roasting；zinc sulfide concentrate；size；micro pelletized；fluidized roasting layer

TF123

A

1003－5540（2015）04－0051－02

2015－03－29

陶國輝（1963－），男，高級工程師，主要從事鋅冶煉技術(shù)管理工作。