某濕法煉鋅系統(tǒng)62 m揮發(fā)窯工程綜述

潘天宇

(中冶葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司， 遼寧 葫蘆島 125003)

我國(guó)濕法煉鋅廠大都采用揮發(fā)窯處理浸出渣，其優(yōu)點(diǎn)如下：工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定，揮發(fā)窯渣含鋅可低至2%，鋅回收率高，有價(jià)金屬富集回收率較高。盡管揮發(fā)窯應(yīng)用廣泛，但也存在不足，由于其使用焦粉作為燃料和還原劑，綜合能耗較高。另外采用揮發(fā)窯處理浸出渣時(shí)，銀的回收率僅在10%～20%。

某濕法煉鋅系統(tǒng)目前年產(chǎn)浸出渣13～14萬(wàn)t，現(xiàn)采用3臺(tái)Φ內(nèi)2.2×42 m揮發(fā)窯處理浸出渣，隨著揮發(fā)窯操作熟練程度以及工藝水平的不斷提高，揮發(fā)窯目前的作業(yè)率以及處理能力已達(dá)到一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn)，揮發(fā)窯年處理量已達(dá)近10萬(wàn)t，但仍不能滿足生產(chǎn)需求，每年仍有3～4萬(wàn)t浸出渣的余量，其中少量渣送火法冶金系統(tǒng)處理，未處理渣進(jìn)行堆存，由此而帶來(lái)環(huán)境的污染，并且影響全廠的鋅、鉛、銦等有價(jià)金屬的直收率。

1 工程項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

62 m揮發(fā)窯工程項(xiàng)目的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：設(shè)計(jì)規(guī)模為年處理浸出渣14萬(wàn)t(干基)；主要金屬回收率為Zn 89.9%、Pb 90.9%；主要物質(zhì)消耗為浸出渣14萬(wàn)t、焦粉38 577 t。

2 62 m揮發(fā)窯工藝過(guò)程和特點(diǎn)

62 m揮發(fā)窯工程分為揮發(fā)窯本體、余熱鍋爐、電收塵、脫硫四個(gè)主要工序。根據(jù)具體情況，在本工程中，積極采取新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，在工藝、設(shè)備及自動(dòng)化控制方面達(dá)到了行內(nèi)先進(jìn)水平。其工藝設(shè)備連接見圖1。62 m揮發(fā)窯處理浸出渣的工藝過(guò)程和特點(diǎn)詳述如下。

2.1 揮發(fā)窯本體

混合物料(浸出渣和焦粉按一定比例)從倉(cāng)底部的圓盤給料機(jī)均勻加入揮發(fā)窯內(nèi)，揮發(fā)窯規(guī)格為Φ3.8×62 m，窯斜度約5%，窯內(nèi)分干燥帶、預(yù)熱帶、反應(yīng)帶和冷卻帶，物料隨揮發(fā)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)向窯頭運(yùn)動(dòng)，并與窯內(nèi)的熱煙氣充分接觸，逐漸被熱煙氣加熱。首先進(jìn)行水的蒸發(fā)，隨著物料與煙氣的逆向流動(dòng)，物料溫度逐漸提高，窯內(nèi)反應(yīng)帶溫度達(dá)到1 100～1 300℃時(shí)，窯內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)出的窯渣從窯頭排出，經(jīng)水淬后沖入渣坑，水淬渣由抓斗撈出，通過(guò)汽車運(yùn)至渣選礦場(chǎng)。

壓縮空氣從揮發(fā)窯頭部鼓入窯內(nèi)，并直接向高溫爐料噴吹，空氣中的氧和焦粉充分接觸并燃燒，使得反應(yīng)帶保持1 100～1 300℃的溫度，使Pb、Cd、Zn、In揮發(fā)。在高溫下，焦粉和浸出渣中的Zn、Cd、Pb、In等有價(jià)金屬氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，并揮發(fā)進(jìn)入煙氣，在后期又和煙氣中的氧反應(yīng)，生成氧化物，并隨煙氣離開揮發(fā)窯進(jìn)入收塵系統(tǒng)。

揮發(fā)窯產(chǎn)生的含塵煙氣，先進(jìn)入窯尾沉塵室，沉塵室收集的粗粒煙塵，含氧化鋅較低，通過(guò)螺旋輸送機(jī)和斗式提升機(jī)加到窯尾膠帶運(yùn)輸機(jī)上，返回混合料倉(cāng)內(nèi)，再加入揮發(fā)窯。煙氣經(jīng)沉塵室后溫度約為700 ℃，除塵后的煙氣送脫硫處理。

圖1 62 m揮發(fā)窯工藝設(shè)備連接圖

2.2 余熱鍋爐

余熱鍋爐采用水平直通煙道式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制循環(huán)，露天布置。

余熱鍋爐入口通過(guò)柔性織物補(bǔ)償器與揮發(fā)窯煙氣出口相接，余熱鍋爐前部為輻射冷卻室，煙氣水平流過(guò)輻射冷卻室，通過(guò)輻射換熱被冷卻到640 ℃左右，輻射冷卻室中煙氣流速較低，有利于煙塵沉降，輻射冷卻室后為對(duì)流區(qū)，布置凝渣管束和對(duì)流管束。凝渣管束和對(duì)流管束均由Φ38×5 mm的鍋爐鋼管和厚5 mm的扁鋼彎制，采用順列布置。煙氣通過(guò)對(duì)流區(qū)后溫度降到360 ℃左右排出余熱鍋爐，進(jìn)入收塵系統(tǒng)。

2.3 電收塵

揮發(fā)窯處理浸出渣產(chǎn)生煙氣溫度高，可能含有未燃燒的CO氣體。煙塵為揮發(fā)出來(lái)的粒度極細(xì)的氧化鋅煙塵，黏性大，比電阻較高，是一種難回收的煙塵。根據(jù)煙氣和煙塵特點(diǎn)，電收塵器采取以下措施，確保收塵系統(tǒng)安全并有較高的收塵效率。

1)采用高溫電收塵器，既適合煙氣溫度的要求，又使煙塵比電阻避開此電阻峰值，同時(shí)還降低了設(shè)備的腐蝕程度。

2)設(shè)寬間距。加寬極間距增大了絕緣距離，提高了火花放電電壓，以及兩極工作電壓，煙塵的驅(qū)進(jìn)速度也相應(yīng)提高，因而能有效捕集高比電阻煙塵。

3)采用合理的板- 線極配形式。電收塵器的放電極為“RS”線，積塵極為“C”形板?！癛S”陰極線具有機(jī)械性能好，抗變形能力強(qiáng)，不易斷線，放電強(qiáng)度大，特別是起暈電壓低，伏安特性穩(wěn)定而擊穿電壓又較高等優(yōu)點(diǎn)。在較低的電壓下也能有較高的電暈電流，這種特點(diǎn)最適用于捕收粉塵濃度大，比電阻又高的粉塵。

4)加強(qiáng)振打。由于氧化鋅煙塵黏附性強(qiáng)，振打方式采用重錘側(cè)部振打，電收塵器每個(gè)電場(chǎng)陰極設(shè)雙側(cè)振打，確保煙塵能及時(shí)清理下來(lái)。

5)增加電場(chǎng)數(shù)。設(shè)計(jì)采用5電場(chǎng)電收塵器，以延長(zhǎng)煙氣停留時(shí)間，加大收塵集面積。

2.4 脫硫系統(tǒng)

煙氣吸收系統(tǒng)主要包括SO2吸收塔、循環(huán)泵。煙氣進(jìn)入吸收塔后，90°折向朝上流動(dòng)，與噴淋層自上而下的漿液進(jìn)行大液氣比接觸，煙氣中的SO2被吸收漿洗滌，并與漿液中的ZnO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，完成煙氣脫硫。吸收的SO2以ZnSO3·5/2H2O的形式存在，并在吸收塔內(nèi)部分轉(zhuǎn)化為ZnSO4溶解在礦漿中。系統(tǒng)向吸收塔內(nèi)連續(xù)補(bǔ)充新鮮氧化鋅漿液，同時(shí)連續(xù)外排一定量的硫酸鋅漿液(Zn2+濃度～110 g/L)，脫硫并除塵后的凈煙氣通過(guò)除霧器除去氣流中夾帶的霧滴后經(jīng)尾氣煙囪排放。

2.5 電氣控制與自動(dòng)化

本工程DCS控制系統(tǒng)的主要功能包括以下幾方面。

1)各控制區(qū)域之間相互獨(dú)立，又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。正常情況下操作員負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制本區(qū)域的工藝生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)授權(quán)后可在任意一臺(tái)操作站上監(jiān)視其他控制區(qū)域的畫面。

2)控制器、電源、通訊(除與第三方設(shè)備通訊外)均采用冗余配置，單一部件故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

3)可通過(guò)通訊卡與第三方設(shè)備間通訊，保證了通訊數(shù)據(jù)的傳遞速率和穩(wěn)定性。

4)在線修改及熱拔插功能。在線修改功能成熟可靠，新增或修改組態(tài)并下裝時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響，CPU、I/0模塊、通訊模塊及端子排等支持帶點(diǎn)拔插。

5)具有數(shù)字(離散)控制、模擬控制、順序控制、邏輯控制、TC輸入冷端補(bǔ)償、PID參數(shù)自整定、報(bào)警聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)采集、歷史長(zhǎng)趨勢(shì)、報(bào)表打印等功能。

2.6 工藝設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

本工藝設(shè)計(jì)中的節(jié)能主要從設(shè)備大型化、生產(chǎn)連續(xù)化、提高生產(chǎn)效率考慮，具體采取的措施有：采用大規(guī)模單系列自控程度高的生產(chǎn)線，降低單位消耗；車間布置合理，縮短物料運(yùn)輸距離，減少中轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備；充分利用焙燒顯熱，沉降倉(cāng)冷卻器冷卻水并入余熱鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)；設(shè)備循環(huán)及排污器冷卻排水收集后作為沖渣循環(huán)補(bǔ)水使用，提高回水利用率。

3 結(jié)束語(yǔ)

濕法煉鋅采用常規(guī)浸出方法仍為當(dāng)今最主要的工藝，因此揮發(fā)窯在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都將是處理浸出渣最主要的方法，隨著自動(dòng)化程度越來(lái)越高、設(shè)備趨于大型化和操作水平的提高，在可預(yù)見的未來(lái)，大型化的揮發(fā)窯技術(shù)將取得更大的技術(shù)進(jìn)步和廣泛應(yīng)用。