降低閃速爐煙灰發(fā)生率

駱時雨

（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

閃速熔煉是目前較先進的銅生產(chǎn)工藝，但其本身仍存在突出的弱點，如煙塵發(fā)生率高，一般在5%～10%之間，報道最低的為日本東予冶煉廠4%左右。較高的煙塵發(fā)生率主要帶來兩個方面的問題：

（1）大量的熔融狀煙灰隨煙氣進入排煙系統(tǒng)，加大了余熱鍋爐的運行負荷，并在上升煙道出口、閃速爐余熱鍋爐、閃速爐電收塵等處形成粘結(jié)，降低了余熱鍋爐的傳熱效率和電收塵的收塵效率［1-2］。嚴重時甚至危及設(shè)備運行安全，造成重大設(shè)備故障，從而造成生產(chǎn)中斷。閃速爐上升煙道出口煙灰粘結(jié)情況見圖1所示。

（2）煙灰在閃速爐冶金模型計算中是以不定物料的形式返回到閃速爐的，其實際成分無法實時跟蹤并納入計算控制。較高的煙灰發(fā)生率將直接影響閃速爐的控制，甚至可導(dǎo)致爐況的不穩(wěn)定。

圖1 上升煙道出口煙灰粘結(jié)情況

2 降低煙塵發(fā)生率的措施

熔煉車間生產(chǎn)實踐表明：穩(wěn)定的爐況，精準的控制入爐物料成分、水分、粒度等，是控制閃速爐煙塵發(fā)生率的可行措施。

2.1 干礦成分的控制

貴冶閃速爐采用倉式配料，其成分相對準確，然而受精礦堆存、計量偏差、地方礦成分不穩(wěn)定等因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)入爐干礦成分和控制干礦成分產(chǎn)生偏差的情況［3］。為了更加精確地控制入爐干礦成分，生產(chǎn)過程中主要采取了以下措施。

（1）規(guī)范精礦堆存、取用流程。避免在儲存和取用的過程中出現(xiàn)不同成分礦種混雜的情況。

（2）地方礦部分成分不穩(wěn)定，偏差較大。為改善該問題，將成分較穩(wěn)定的浮選礦堆存在一起（1號地方礦），成分不穩(wěn)定的雜礦另外堆存（2號地方礦）。從而通過減少不穩(wěn)定礦種的數(shù)量，達到改善精礦成分不穩(wěn)定的目的。見表1所示。

表1 貴溪冶煉廠1#閃速爐配料變更通知單

（3）定期對配料倉計量稱的精確度進行校驗，減少計量偏差。見表2所示。

表2 配料倉皮帶秤校驗單

（4）控制入爐干礦水分。干礦水分過高會影響反應(yīng)速度，含水過低容易因“流態(tài)化”影響螺旋給料的準確性。

（5）干燥精礦的篩分。精礦經(jīng)篩分后，顆粒均勻、成分穩(wěn)定，從而達到更加精確地控制入爐物料粒度的目的，效果較好。

（6）控制精礦中鉛、鋅、砷等低熔點、易揮發(fā)元素的配入比率［4-5］。近年來熔煉車間完成了“鉛、鋅元素加入到閃速爐數(shù)學(xué)計算模型的研究”，投入使用后為更加精確的前饋控制提供了依據(jù)。如表3所示，為鋅元素對閃速爐參數(shù)的影響情況。

表3 鋅對部分參數(shù)的影響

2.2 提高失重給料系統(tǒng)的準確性，減少給料波動

對失重倉垂直度、壓力傳感器的水平度進行了校準。校準后安裝了檢測裝置和限位“拉桿”，及時監(jiān)視和限制其徑向移動，減少了因非正常徑向移動造成的給料波動［6-7］。

2.3 提高精礦噴嘴性能

2.3.1 精礦噴嘴冷卻風(fēng)量的控制實驗

在固定中央氧系數(shù)為6.0%，分配風(fēng)修正值為200Nm3/h；工藝風(fēng)速為100m/s的條件下，分別進行了噴嘴冷卻風(fēng)量為2600 Nm3/h、3300Nm3/h、4000 Nm3/h三種條件下的試驗， 結(jié)果見表4所示。

表4 噴嘴冷卻風(fēng)量對煙塵發(fā)生率的影響

從以上數(shù)據(jù)分析可知，噴嘴冷卻風(fēng)量在2600 Nm3/h、3300Nm3/h、4000 Nm3/h對應(yīng)的煙灰發(fā)生率分別為5.0%、5.8%、6.2%；渣含銅分別為1.29%、1.72%、1.80%；稀酸濃度分別為7.75%、7.62%、10.5%。因此可以認為：精礦噴嘴冷卻風(fēng)流量控制較低，更有利于降低閃速爐煙塵發(fā)生率和渣含銅。

2.3.2 分配風(fēng)量的控制實驗

根據(jù)以上試驗結(jié)果，選取噴嘴冷卻風(fēng)量為2600Nm3/h，同時固定工藝風(fēng)速為100m/s、中央氧系數(shù)為6.0%，進行分配風(fēng)量的試驗。選取的試驗條件為：分配風(fēng)修正值為：+200Nm3/h、0Nm3/h、-200Nm3/h。

分配風(fēng)修正值為+200Nm3/h、0Nm3/h、-200Nm3/h的情況下，對應(yīng)煙灰發(fā)生率分別為4.1%、4.75%、4.9%；渣含銅分別為1.29%、1.43%、1.59%；稀酸濃度分別為7.75%、8.54%、7.53%。因此可以認為：較大的分配風(fēng)量更利于降低閃速爐煙塵發(fā)生率和渣含銅。具體見圖2所示。

圖2 煙灰發(fā)生率、FF渣含銅、稀酸濃度之間的關(guān)系

2.4 科學(xué)穩(wěn)定地控制閃速爐爐膛壓力有利于降低煙灰發(fā)生率

一般進入排煙系統(tǒng)的煙灰顆粒平均直徑在10～20μm，其煙塵量主要取決于爐膛內(nèi)的壓力。因此，控制一個相對穩(wěn)定和較低的爐膛壓力，是降低煙塵發(fā)生率的又一途徑。對爐膛壓力影響最大的因素，是轉(zhuǎn)爐開停風(fēng)而引起的制酸系統(tǒng)一級動力波壓力波動，為穩(wěn)定此期間的系統(tǒng)壓力，熔煉車間對轉(zhuǎn)爐和制酸系統(tǒng)的控制程序進行了優(yōu)化，具體見表5所示。

表5 優(yōu)化前后閃速爐爐膛壓力控制參數(shù) Pa

（1）提前將轉(zhuǎn)爐排風(fēng)機閘板閥信號送至硫酸車間，作為硫酸主風(fēng)機提速信號，取代之前的閘板閥動作信號。使硫酸一系列風(fēng)機提前接受送風(fēng)信號，提前提速。

（2）硫酸二系列稀釋閥在DCS上設(shè)置自動，接到閘板預(yù)動作信號后，稀釋閥由40%左右開度跳躍至10%。

（3）以轉(zhuǎn)爐送風(fēng)閥關(guān)閉為停風(fēng)信號，一系列風(fēng)機提前降速。

（4）二系列稀釋閥開度接到停風(fēng)信號，自動由10%→40%。

3 效果分析

貴冶1#閃速爐和2#閃速爐2015年煙塵發(fā)生率數(shù)據(jù)見表6所示。

經(jīng)過2年的攻關(guān)，閃速爐煙塵發(fā)生率大幅下降，解決了排煙系統(tǒng)煙灰粘結(jié)的問題。2016年至今煙灰發(fā)生率見表7、表8所示。

4 結(jié)語

閃速爐煙灰就是隨冶煉煙氣帶出爐膛進入到余熱鍋爐及后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中的煙塵。爐膛內(nèi)形成的顆粒直徑越大自重越重，越不容易被煙氣帶走；爐膛壓力越小，能帶走的煙塵直徑也越小，煙塵量也會隨之減少；另外低熔點易揮發(fā)物質(zhì)少，煙灰發(fā)生率也會降低。

表6 2015年閃速爐煙灰發(fā)生率

表7 2016年閃速爐煙灰發(fā)生率

表8 2017年閃速爐煙灰發(fā)生率