回轉(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王 興

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

回轉(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王 興

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

介紹了回轉(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣系統(tǒng)的各生產(chǎn)工序，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，配料系統(tǒng)宜采用減壓倉(cāng)和濕式圓盤給料機(jī)，回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)系統(tǒng)需控制好反應(yīng)溫度，供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓宜選擇0.1～0.12 MPa，煙氣脫硫系統(tǒng)應(yīng)充分考慮煙氣量和溫度波動(dòng)的影響。

回轉(zhuǎn)窯；鋅浸出渣；設(shè)計(jì)分析

在濕法煉鋅生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的鋅浸出渣［1］。該渣含鉛、鋅、銀等有價(jià)金屬，仍具有一定的資源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)，這些廢渣具有毒性、腐蝕性等危險(xiǎn)特性，屬于認(rèn)定的危險(xiǎn)固廢HW48（321－004－48），應(yīng)按危險(xiǎn)固廢貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18597－2001進(jìn)行貯存，相關(guān)處置企業(yè)應(yīng)到省級(jí)環(huán)保部門辦理“危險(xiǎn)固廢處理利用經(jīng)營(yíng)許可證”。鑒于該渣的危險(xiǎn)性，國(guó)家環(huán)保部門不允許進(jìn)行長(zhǎng)期堆存。目前，國(guó)內(nèi)大部分鋅冶煉廠的鋅渣采用回轉(zhuǎn)窯工藝進(jìn)行處理［2］。

1 原料、燃料主要成分及性質(zhì)

鋅浸出渣是某鋅焙燒礦酸浸壓濾后得到的，含水25%～30%。熔煉過(guò)程中需要加入焦粉作為燃料和還原劑，含水8%～10%。鋅浸出渣和焦粉的成分見(jiàn)表1和表2。

表1 國(guó)內(nèi)某廠鋅浸出渣主要元素組成%

表2 煤粉主要元素組成%

2 工藝過(guò)程及其在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題

根據(jù)回轉(zhuǎn)窯處理工藝，可將其分為干燥窯系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)等。

2.1 干燥窯系統(tǒng)

由于鋅浸出渣含水較高，一般需要采用干燥窯進(jìn)行預(yù)干燥。含水分過(guò)高，窯體溫度難以提高，預(yù)熱帶易結(jié)團(tuán)。物料與物料之間易粘結(jié)成球，難以燒透，棄渣中含鋅較高，鋅金屬回收率降低。同時(shí)，煙氣中水分過(guò)高也會(huì)影響收塵效率和布袋的使用壽命。含水分過(guò)低，會(huì)產(chǎn)生大量鋅浸出渣粉塵并隨煙氣帶走，影響次氧化鋅煙塵的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，一般將鋅浸出渣干燥到含水12%～18%。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：干燥窯在選擇時(shí)，一般選擇窯長(zhǎng)為12～15 m，內(nèi)徑1.2～2.2 m。窯內(nèi)襯耐火材料時(shí)，可選擇高溫干燥，窯頭溫度控制在1 000～1 100℃，窯尾溫度控制在300～350℃。

2.2 配料系統(tǒng)

配料系統(tǒng)主要由抓斗吊車、配料倉(cāng)、給料設(shè)備、電子計(jì)量皮帶秤、膠帶輸送機(jī)等組成。干燥后的鋅浸出渣和焦粉采用半地下礦倉(cāng)堆存，通過(guò)抓斗吊車將物料抓配至配料倉(cāng)內(nèi)，鋅浸出渣和焦粉的配比為1∶0.5。物料分別經(jīng)配料倉(cāng)底的給料設(shè)備給料至電子皮帶秤計(jì)量后，通過(guò)膠帶輸送機(jī)從窯尾加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）配料倉(cāng)應(yīng)設(shè)計(jì)成減壓倉(cāng)形式。常規(guī)料倉(cāng)和減壓倉(cāng)形式如圖1所示。常規(guī)料倉(cāng)內(nèi)，隨著物料的增多倉(cāng)內(nèi)壓力越來(lái)越大，物料容易壓緊、結(jié)拱，下料容易堵塞。減壓倉(cāng)可釋放倉(cāng)內(nèi)的壓力，物料下料通暢；（2）配料倉(cāng)底宜采用濕式圓盤給料機(jī)。配料倉(cāng)底一般采用常規(guī)的圓盤給料機(jī)，由于鋅浸出渣含水較高，物料易在圓盤上粘結(jié)，不易下料。濕式圓盤給料機(jī)上配有刮刀，物料落在圓盤上之后，被刮刀刮落至電子皮帶秤上，圓盤上不易粘結(jié)；（3）回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)料處采用溜斗斜插入窯內(nèi)，溜斗的角度應(yīng)大于60°。由于窯尾溫度為600～700℃，溜斗不能選擇普通的鋼材，應(yīng)選擇耐高溫的材質(zhì)。

圖1 減壓倉(cāng)與常規(guī)倉(cāng)形式比較

2.3 回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)系統(tǒng)

鋅浸出渣和焦粉在窯內(nèi)熔化后，鉛、鋅等氧化物被還原后揮發(fā)進(jìn)入煙氣中，窯渣水碎后通過(guò)溜槽流入渣池中。窯內(nèi)按照溫度梯度分為干燥帶（600～700℃）、預(yù)熱帶（700～1 000℃）、反應(yīng)帶（1 100～1 200℃）和冷卻帶（650～750℃）。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）窯體應(yīng)做好密封，控制窯內(nèi)負(fù)壓為50～80 Pa。窯尾和沉降倉(cāng)法蘭連接處，應(yīng)確保不漏風(fēng)。窯內(nèi)負(fù)壓過(guò)小，空氣量不足，反應(yīng)不充分，窯渣含鋅增高。窯內(nèi)負(fù)壓過(guò)大，空氣量增多，窯尾溫度升高，進(jìn)料溜子易損壞；（2）窯身轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在2／3～1 r／min為宜。轉(zhuǎn)速過(guò)大，爐料在窯內(nèi)停留時(shí)間短，物料反應(yīng)不完全，渣含鋅升高。轉(zhuǎn)速過(guò)小，爐料在窯內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，物料翻動(dòng)差，窯的處理量降低；（3）應(yīng)根據(jù)物料的熔點(diǎn)和性質(zhì)，控制窯內(nèi)適宜的溫度。窯內(nèi)溫度過(guò)高，鉛鋅、鋅氧化物的還原速度越快，但對(duì)窯襯磚的腐蝕越大，會(huì)降低窯的壽命。窯內(nèi)溫度過(guò)低，影響鉛鋅氧化物的還原，金屬回收率降低。

2.4 供風(fēng)系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)過(guò)程中，鋅浸出渣和焦粉反應(yīng)需要助燃空氣，一般采用風(fēng)機(jī)供風(fēng)。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：供風(fēng)風(fēng)機(jī)應(yīng)選擇離心風(fēng)機(jī)等噪音小的設(shè)備，靠近窯頭布置。風(fēng)壓選擇時(shí)要考慮管路損失等因素，供風(fēng)風(fēng)壓一般為0.1～0.12 MPa。

2.5 循環(huán)水系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯窯渣需要用高壓水進(jìn)行水碎后流入渣池中。水碎渣池設(shè)有沖渣池、沉定池和澄清池。渣水混合物經(jīng)過(guò)這三個(gè)池子后，在澄清池里面基本分離。澄清池后設(shè)置循環(huán)水池，采用泵將水打回沖渣系統(tǒng)循環(huán)使用。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）沖渣采用工業(yè)水，沖渣水∶渣量＝（8～10）∶1，水壓為0.1～0.2 MPa；（2）循環(huán)水系統(tǒng)屬于濁循環(huán)，水中還含有少量細(xì)顆粒渣，容易堵塞管道。循環(huán)水泵應(yīng)采用臥式泵，立式長(zhǎng)軸泵容易堵塞發(fā)生故障；（3）沖渣池大小按照可貯存一個(gè)班（8 h）的渣量，渣池有效利用系數(shù)取0.5～0.6。

2.6 煙氣處理系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯煙氣處理系統(tǒng)一般由余熱利用系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)組成?；剞D(zhuǎn)窯出口煙氣溫度為700±50℃，采用余熱鍋爐回收煙氣中的熱量，生產(chǎn)低壓蒸汽可并入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)，供鋅冶煉濕法生產(chǎn)過(guò)程使用，余熱鍋爐收下的煙塵返回配料系統(tǒng)。余熱鍋爐出口煙氣溫度約為350℃，進(jìn)入電收塵器中收塵，收下的煙塵返回配料系統(tǒng)。電收塵后的煙氣溫度約為300℃，送脫硫系統(tǒng)處理，脫硫達(dá)標(biāo)后排放。

設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）應(yīng)充分考慮回轉(zhuǎn)窯煙氣量和溫度的波動(dòng)范圍，合理選擇設(shè)備，以避免設(shè)備過(guò)大增加投資或設(shè)備過(guò)小能力不夠的問(wèn)題；（2）回轉(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣排出的煙氣中粉塵顆粒細(xì)，粘性大，且煙氣中含有一定量的SO2，根據(jù)國(guó)內(nèi)同類廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)應(yīng)選用電收塵工藝；（3）回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)大部分屬于鋅冶煉廠，煙氣脫硫應(yīng)采用氧化鋅脫硫工藝，脫硫系統(tǒng)的硫酸鋅溶液也可返回鋅冶煉系統(tǒng)。

3 結(jié) 論

鋅浸出渣處理屬于綜合回收項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)上除了考慮以上內(nèi)容外，還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

1.鋅浸出渣屬于危險(xiǎn)廢棄物，臨時(shí)堆存場(chǎng)地或半地下礦倉(cāng)應(yīng)做好防腐蝕、防滲漏處理。

2.配料系統(tǒng)各進(jìn)料點(diǎn)、出料點(diǎn)產(chǎn)生的粉塵以及回轉(zhuǎn)窯放渣溜槽處排放出來(lái)的廢氣要進(jìn)行通風(fēng)除塵處理，確保清潔生產(chǎn)。

3.風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口應(yīng)增加消聲器，風(fēng)機(jī)房墻體采用隔音好的材質(zhì)，降低噪聲污染。

4.沖渣溜槽應(yīng)采用耐磨、耐高溫材質(zhì)，普通的鑄鋼材料使用壽命較短。

［1］ 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)（鉛鋅鉍卷）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

［2］ 付運(yùn)康.鋅浸出渣不同處理工藝淺析［J］.四川有色金屬，2003，（1）：35－38.

System Design and Analysis of Zinc Leaching Residue Treatment by Rotary Kiln

WANG Xing
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.Of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

This artical introduces the production process of zinc leaching residue by rotary kiln.Combined with the actual production and engineering design experience，batching system should adopt the decompression chamber and wet disc feeder，rotary kiln volatilization system should control the reaction temperature，the supply air system pressure should choose 0.1～0.12 MPa，and flue gas desulfurization system should fully consider the influence of flue gas quantity and temperature fluctuations.

rotary kiln；zinc leaching residue；design and analysis

TF806.12

A

1003－5540（2016）05－0037－02

2016－06－18

王 興（1984－），男，工程師，主要從事有色冶金設(shè)計(jì)和咨詢工作。