淺談氧壓浸出技術(shù)中如何控制調(diào)節(jié)槽冒槽

景孝德

(西部礦業(yè)股份有限公司， 青海 西寧 811600)

目前，氧壓浸出技術(shù)是世界上最先進(jìn)的全濕法煉鋅工藝，也是今后在很長一段時(shí)間內(nèi)鋅冶煉的方向。調(diào)節(jié)槽是氧壓浸出生產(chǎn)工藝設(shè)備中的重要組成部分，其作用主要是降溫降壓和調(diào)節(jié)硫磺粒度，工藝控制主要是通過前面的設(shè)備閃蒸槽控制。工藝控制不好會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)槽冒槽現(xiàn)象，造成大量金屬損失，增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度，惡化工作環(huán)境，設(shè)備腐蝕，可能還會(huì)造成環(huán)保事故等。因此，杜絕調(diào)節(jié)槽冒槽尤為重要。某公司是中國第二家采用氧壓浸出技術(shù)生產(chǎn)電鋅的企業(yè)，2015年10月份投料試生產(chǎn)并取得了成功，但在投料試生產(chǎn)初期調(diào)節(jié)槽冒槽問題嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過不斷的技改，調(diào)節(jié)槽冒槽問題已經(jīng)解決。

1 鋅氧壓浸出技術(shù)介紹

氧壓浸出煉鋅工藝是將硫化鋅精礦與加入的廢電解液中的硫酸，在氧壓釜內(nèi)通過氧氣進(jìn)行高溫高壓浸出反應(yīng)，得到硫酸鋅溶液和浸出渣混合物，再通過閃蒸槽降溫降壓后經(jīng)過調(diào)節(jié)槽進(jìn)一步降溫降壓，溢流至濃密機(jī)固液分離，上清液為硫酸鋅溶液，通過傳統(tǒng)工藝凈化后進(jìn)行電積得到金屬鋅，底流為浸出渣混合物經(jīng)浮選分離后得到硫磺和尾礦渣。其化學(xué)反應(yīng)為：

2 閃蒸槽的工作原理及作用

閃蒸槽采用“碳鋼+搪鉛+防腐內(nèi)襯”的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，為Φ3 600×4 800的筒體立式懸空安裝的密閉容器，槽上部配有一層槳葉的攪拌裝置，轉(zhuǎn)速為80 r/min，槽體有一進(jìn)料口和出料口，槽下部為排放口。氧壓釜的工作條件為1 100 kPa、150 ℃，氧壓釜內(nèi)的物料根據(jù)第七室的液位連續(xù)排入閃蒸槽，閃蒸槽的設(shè)計(jì)工作條件為120 kPa.120 ℃，因閃蒸槽是密閉容器，所以溫度是隨壓力的變化而變化的。因此，物料在閃蒸槽內(nèi)瞬間閃蒸，降溫降壓。通過生產(chǎn)的摸索及工藝的要求，逐步對閃蒸槽的工藝條件做了調(diào)整。

3 調(diào)節(jié)槽的工作原理及作用

調(diào)節(jié)槽采用“碳鋼+防腐內(nèi)襯”的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，為Φ5 400×12 500的筒體立式安裝的常壓容器，槽上配有三層槳葉的攪拌裝置，轉(zhuǎn)速為59 r/min，電機(jī)功率90 kW，槽體有一進(jìn)料口和出料口(下進(jìn)上出)，槽下部還有一排料口接事故泵，槽頂部還有一人孔，調(diào)節(jié)槽冒槽就是槽內(nèi)礦漿從頂部人孔噴出。閃蒸槽排出的物料在調(diào)節(jié)槽內(nèi)進(jìn)一步降溫降壓(常壓，底部溫度為94～96 ℃)，熔融態(tài)的硫磺變成固態(tài)硫磺顆粒從調(diào)節(jié)槽上部溢流進(jìn)入濃密機(jī)。調(diào)節(jié)槽的溫度主要受限于閃蒸槽的溫度和槽內(nèi)物料的流量。

4 調(diào)節(jié)槽冒槽的影響因素及解決措施

調(diào)節(jié)槽冒槽在氧壓浸出工藝生產(chǎn)過程中始終影響著生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。中金嶺南丹霞冶煉廠是中國第一家采用氧壓浸出技術(shù)煉鋅，并于2009年投料試生產(chǎn)，在很長一段時(shí)間內(nèi)未能很好的解決調(diào)節(jié)槽冒槽問題，目前用調(diào)節(jié)槽事故泵緩解這一問題。某公司是國內(nèi)第二家采用氧壓浸出技術(shù)，2015年10月份正式投料試生產(chǎn)，雖然取得了試生產(chǎn)的成功，但在試生產(chǎn)前期，即2016年9月份以前調(diào)節(jié)槽冒槽問題一直影響著生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過不斷的技改、工藝調(diào)整等工作，此問題已徹底解決，其影響因素主要有以下幾方面。

4.1 閃蒸槽壓力過高

調(diào)節(jié)槽的工藝條件主要受閃蒸槽的工藝控制。某公司2015年10月份投料試生產(chǎn)后，初期閃蒸槽的工藝參數(shù)嚴(yán)格按初步設(shè)計(jì)控制，壓力120 kPa時(shí)溫度119.6 ℃左右，此時(shí)調(diào)節(jié)槽底部溫度95～96 ℃，直到2016年3月份停產(chǎn)檢修期間，調(diào)節(jié)槽冒槽嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成大量金屬損失，增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度，惡化工作環(huán)境，設(shè)備腐蝕。此時(shí)冒槽主要是因?yàn)殚W蒸槽壓力過高，從而破壞閃蒸槽至調(diào)節(jié)槽排料管液封，閃蒸槽內(nèi)氣液混合物直接經(jīng)排料管沖出調(diào)節(jié)槽人孔所致。

在出現(xiàn)冒槽情況時(shí)，通過微調(diào)閃蒸槽壓力，或啟動(dòng)調(diào)節(jié)槽事故泵進(jìn)行緩解，但都沒有有效的解決冒槽問題。因?yàn)槭切鹿に?，又是新人員，礙于初步設(shè)計(jì)的工藝要求以及硫磺的物理特性，大家都不敢有突破，只能對閃蒸槽壓力進(jìn)行微調(diào)，因?yàn)閴毫φ{(diào)整過多時(shí)溫度隨之變化也大，所以微調(diào)幾乎無效果。而啟動(dòng)事故泵主要是在排料量小于事故泵工作流量的情況下，可以降低調(diào)節(jié)槽的液位，使調(diào)節(jié)槽內(nèi)礦漿無法噴出，但若排料量大時(shí)也無法解決冒槽現(xiàn)象。

4.2 閃蒸槽壓力過低

2016年8月份復(fù)產(chǎn)再次投料時(shí)，閃蒸槽壓力75 kPa，此時(shí)閃蒸槽和調(diào)節(jié)槽的溫度分別為111 ℃和94 ℃左右，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，調(diào)節(jié)槽溫度慢慢上升，至98 ℃時(shí)調(diào)節(jié)槽出現(xiàn)冒槽現(xiàn)象，冒槽后溫度又降到94 ℃左右。隨著生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，調(diào)節(jié)槽溫度慢慢上升，至98 ℃時(shí)調(diào)節(jié)槽出現(xiàn)冒槽現(xiàn)象，冒槽后溫度又降到94 ℃左右，此現(xiàn)象反復(fù)進(jìn)行，只能逼迫停產(chǎn)分析原因。因閃蒸槽工藝條件控制的不同，本次冒槽現(xiàn)象跟2015年初次投料試生產(chǎn)時(shí)有很大的區(qū)別。

本次冒槽的主要原因是熱量在調(diào)節(jié)槽底部聚集無法排出，達(dá)到一定限度時(shí)從底部噴發(fā)而出。因?yàn)椋孩匍W蒸槽溫度低，硫磺在閃蒸槽內(nèi)就形成了細(xì)小的固體顆粒進(jìn)入調(diào)節(jié)槽；②調(diào)節(jié)槽攪拌轉(zhuǎn)速低，加之調(diào)節(jié)槽又高，底部的顆粒物無法從頂部排出，慢慢在底部越積越多。通過判斷分析對調(diào)節(jié)槽攪拌進(jìn)行了技改，對閃蒸槽壓力又做了調(diào)整。

4.3 調(diào)節(jié)槽攪拌強(qiáng)度

通過調(diào)節(jié)槽結(jié)構(gòu)和攪拌參數(shù)可知，只要有顆粒物形成，如果不啟動(dòng)事故泵，顆粒物是不會(huì)全部從調(diào)節(jié)槽頂部溢流排出去的，而且會(huì)越積越多，最終造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

通過冒槽現(xiàn)象判定調(diào)節(jié)槽的攪拌強(qiáng)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此又進(jìn)行了大膽的改造，對調(diào)節(jié)槽攪拌的槳葉進(jìn)行加長。盡管對原設(shè)計(jì)的攪拌的軸、槳葉等物件進(jìn)行改動(dòng)是很忌諱的，但這次改動(dòng)后通過電機(jī)運(yùn)行電流就知道效果大不同：沒改前電流110 A左右，改動(dòng)后150 A左右。

對調(diào)節(jié)槽槳葉進(jìn)行改動(dòng)后投料生產(chǎn)時(shí)，將閃蒸槽壓力又做了調(diào)整，壓力90～95 kPa，此時(shí)閃蒸槽和調(diào)節(jié)槽的溫度分別為114.5 ℃和95 ℃左右。生產(chǎn)運(yùn)行后效果明顯，再無調(diào)節(jié)槽冒槽現(xiàn)象出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

因調(diào)節(jié)槽屬于常壓容器，而閃蒸槽屬于壓力容器，介質(zhì)從閃蒸槽進(jìn)入調(diào)節(jié)槽的方式特殊，再加上介質(zhì)本身的特殊性，以及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟煌?，還需得出一個(gè)閃蒸槽的最佳工藝控制條件，以及調(diào)節(jié)槽攪拌的參數(shù)選定，從而發(fā)揮出調(diào)節(jié)槽的最大作用。

[1] 長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司編譯.鋅氧壓浸出技術(shù)論文集3[C].湖南：工程設(shè)計(jì)與研究，2012.

[2] 彭容秋.鋅冶金[M].湖南：中南大學(xué)出版社，2005.