江銅鋅冶煉沸騰焙燒系統(tǒng)的改進(jìn)及生產(chǎn)實踐

楊金林，周德繼，溫偉金，李干海

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司一期工程于2009年開工建設(shè)，設(shè)計能力為100kt/a鋅錠和100kt/a鉛錠。鋅系統(tǒng)采用魯奇式109m2沸騰焙燒爐進(jìn)行鋅精礦焙燒，其主要特點是爐內(nèi)熱容量大且均勻，溫差小，料粒與空氣接觸表面積大，反應(yīng)速度快，強度高，傳熱傳質(zhì)效率高［1］。2011年12月沸騰焙燒爐開始投料試生產(chǎn)。在試生產(chǎn)摸索初期，由于部分初始設(shè)計工藝、設(shè)備不能滿足生產(chǎn)實際需求，加之操作人員經(jīng)驗不足致使沸騰焙燒爐生產(chǎn)周期短，作業(yè)率較低，嚴(yán)重制約后續(xù)浸出凈化工序的生產(chǎn)。通過試生產(chǎn)的不斷摸索及對工藝、設(shè)備的不斷優(yōu)化、改造，各項技經(jīng)指標(biāo)得以大幅提高，在生產(chǎn)中取得了良好的效果。

2 沸騰焙燒爐原理及生產(chǎn)工藝流程

鋅精礦沸騰焙燒就是利用具有一定氣流速度的空氣自下而上通過爐內(nèi)礦層，使固體顆粒被吹動，相互分離而呈懸浮狀態(tài)［2］，達(dá)到固體顆粒（鋅精礦）與氣體氧化劑（空氣）的充分接觸，以利于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。通過反應(yīng)，使得精礦中的ZnS氧化成ZnO，硫氧化成SO2進(jìn)入煙氣系統(tǒng)，鉛、鎘、砷和銻等雜質(zhì)氧化變成易揮發(fā)的化合物或直接揮發(fā)從精礦中分離。其生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 鋅沸騰焙燒爐生產(chǎn)工藝流程圖

3 前期生產(chǎn)狀況與分析

試生產(chǎn)期間，沸騰焙燒爐作業(yè)率及床能力偏低，挖爐現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，人員勞動強度大。試生產(chǎn)期作業(yè)率見表1。

表1 2012-2014年沸騰焙燒爐年均作業(yè)率

分析其主要原因有以下幾點：

3.1 帶料系統(tǒng)不穩(wěn)定，爐溫波動大，產(chǎn)出焙砂質(zhì)量差

設(shè)計確保穩(wěn)定給料的存儲料倉無法進(jìn)行精礦的儲存，達(dá)不到設(shè)計要求，致使入爐料量易波動不能穩(wěn)定給料，從而導(dǎo)致爐內(nèi)溫度變化大，產(chǎn)出焙砂質(zhì)量差。

3.2 冷埋管設(shè)計不合理，造成埋管區(qū)域易形成燒結(jié)，造成爐況惡化

初始設(shè)計冷埋管各管束間間距較小，致使當(dāng)生產(chǎn)周期較長或原料中的Si、Pb品味上升時就易造成管束結(jié)疤，局部區(qū)域燒結(jié)［3］，造成整個埋管區(qū)域無法正常沸騰，且粘結(jié)面積會逐步擴大，最終造成爐況惡化，挖爐現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 沸騰冷卻器故障率較高

進(jìn)入沸騰冷卻器近900℃的高溫焙砂對設(shè)備沖刷嚴(yán)重，沸騰冷卻器內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)漏水點，導(dǎo)致系統(tǒng)停車處理。

3.4 電收塵腐蝕嚴(yán)重，部分電場無法正常運行

精礦在沸騰焙燒爐燃燒后的煙氣進(jìn)入電收塵的溫度偏低，無法達(dá)到設(shè)計溫度要求，導(dǎo)致收塵系統(tǒng)中煙氣溫度降低到了露點以下，煙氣中的水及三氧化硫容易冷凝結(jié)露［4］，造成電收塵腐蝕嚴(yán)重，引起極線斷裂、極板腐爛、殼體漏風(fēng)，最終造成了電收塵無法正常工作，進(jìn)入制酸系統(tǒng)中的煙塵含量高，金屬流失嚴(yán)重，制酸系統(tǒng)負(fù)荷加大。

4 改進(jìn)措施

通過上述影響因素的的初步分析，從而進(jìn)行了針對性的調(diào)整及改進(jìn)，主要有：

4.1 對儲料倉進(jìn)行改造，確保投料量穩(wěn)定

（1）在儲料倉內(nèi)部后區(qū)增加隔板，使儲料倉存料區(qū)與皮帶接觸面積發(fā)生改變。

（2）取消出料口前、后區(qū)中間隔板，將出料口高度適度提升，保證下料時前后區(qū)精礦間流動，改善堆積情況。

（3）將帶料皮帶的寬度及電機功率進(jìn)行適當(dāng)改變，以保證儲料倉存料后，帶料皮帶不再出現(xiàn)打滑、跳電，甚至皮帶斷裂的故障［5］。

4.2 改造爐內(nèi)冷卻埋管，避免爐結(jié)生成

（1）試生產(chǎn)初期，將原設(shè)計的每組埋管的管束采取隔一割一的方式改造，如圖2所示，增大各管束間的間隙，改善底部的沸騰效果。

（2）試生產(chǎn)后期，根據(jù)生產(chǎn)需求，回裝2組改造后的埋管，從而平衡割除管束所減小吸收的熱量［6］。

圖2 冷埋管改造示意圖

4.3 沸騰冷卻器內(nèi)加設(shè)擋料護(hù)板，減輕焙砂沖擊

（1）在入口沖刷點加焊防護(hù)弧型耐高溫不銹鋼板，如圖3所示，防止溢流焙砂直接沖刷設(shè)備本體。

圖3 沸騰冷卻器改進(jìn)后示意圖

（2）在與沸騰室出、入口管連接處的菱角處加裝雙層耐高溫不銹鋼保護(hù)套管，提高設(shè)備的耐沖刷強度.改造前后示意圖如圖4所示。

圖4 實施前后示意圖

4.4 提高電收塵運行溫度， 遏制電收塵腐蝕

（1） 縮短煙氣通過旋風(fēng)收塵時間。在一旋出口與二旋入口間加設(shè)通道，減少煙氣在旋風(fēng)收塵的停留時間，提高電收塵入口煙氣溫度。

（2） 減少系統(tǒng)漏風(fēng)量。加大系統(tǒng)密封處理，將原連續(xù)排灰方式改為間斷排灰方式，保證翻板閥上方有一定量的煙塵以密封翻板閥，杜絕外部冷空氣進(jìn)入，減少煙氣系統(tǒng)內(nèi)部漏風(fēng)。

5 實施效果

經(jīng)過上述改進(jìn)后的生產(chǎn)與實踐，沸騰焙燒爐的作業(yè)率得到大幅提升，如表2所示，設(shè)備故障率大幅降低，保證了沸騰焙燒爐的穩(wěn)定生產(chǎn)。

表2 2015-2017年沸騰焙燒爐作業(yè)率 %

6 結(jié)語

通過在試生產(chǎn)期間的不斷摸索與改進(jìn)，沸騰焙燒爐達(dá)到生產(chǎn)的穩(wěn)定，各項指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計值，降低了每噸焙砂的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場競爭力。