鋅精礦沸騰焙燒爐焙砂可溶鋅率的影響因素及對策

王東 王磊

摘 要：科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使我國各行業(yè)有了新的發(fā)展空間和發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)帶動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速。濕法煉鋅過程中，提高原料利用率的根本是提高焙砂可溶鋅率，文章介紹了鋅精礦沸騰焙燒爐焙砂可溶鋅率影響因素，從鋅精礦沸騰焙燒原理出發(fā)，結(jié)合理論與實(shí)踐對焙砂可溶鋅率影響因素進(jìn)行探討并提出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：鋅精礦沸騰焙燒；爐焙砂可溶鋅率；影響因素及對策

引言

我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展離不開各行業(yè)的大力支持和相互配合，才有今天的成就。為了進(jìn)一步提高沸騰焙燒爐對高銅鋅精礦的適應(yīng)能力，在生產(chǎn)中盡量保證其他操作條件不變的基礎(chǔ)上調(diào)整入爐料含雜，剖析鋅精礦對沸騰焙燒的不良影響。

1 鋅精礦沸騰焙燒原理

鋅精礦沸騰焙燒反應(yīng)的理論基礎(chǔ)是固體流態(tài)化焙燒，即當(dāng)氣體通過固體料層的速度不同時(shí)，可將料層變化分為三種狀態(tài)：固定床，膨脹床及流態(tài)化床。

鋅精礦沸騰焙燒是利用具有一定氣流速度的空氣自下而上通過爐內(nèi)料層，使固體顆粒被吹動(dòng)，相互分離呈懸浮狀態(tài)，達(dá)到鋅精礦與空氣的充分接觸。盡可能地將鋅精礦中的硫化物氧化為氧化物及生成少量的硫酸鹽，并盡量減少鐵酸鋅、硅酸鉛等，以滿足浸出工序?qū)Ρ簾a(chǎn)物的成分和粒度的要求及補(bǔ)償系統(tǒng)中一部分硫酸的損失。

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

ZnO+2O2=ZnSO4

ZnO+SO2+1/2O2=ZnSO4

2 焙燒工藝流程簡述

鋅精礦由原料工段通過配料送至焙燒爐前礦儲(chǔ)料倉，由9#皮帶輸送機(jī)和10#計(jì)量皮帶送至分料圓盤后，鋅精礦均勻的分到兩臺拋料機(jī)上，然后拋至焙燒爐內(nèi)進(jìn)行沸騰焙燒，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的SO2煙氣經(jīng)余熱鍋爐、漩渦、電收塵等設(shè)備除塵、降溫，使煙氣溫度由900℃左右降至300℃左右，再送入制酸工序。沸騰焙燒后產(chǎn)出的焙砂（ZnO）由焙燒爐排料口溢流至兩臺流態(tài)化冷卻器降溫，再進(jìn)入高效冷卻圓筒冷卻，冷卻后焙砂經(jīng)過1#刮板運(yùn)輸機(jī)被送至球磨機(jī)進(jìn)行研磨，磨細(xì)的焙砂經(jīng)5#刮板運(yùn)輸機(jī)送至焙砂中間倉，經(jīng)6#刮板機(jī)轉(zhuǎn)至汽運(yùn)儲(chǔ)斗，裝車運(yùn)往浸出工序（或由單倉泵送往浸出工序或焙砂倉儲(chǔ)存）。另外，漩渦和電收塵回收的煙塵經(jīng)3#刮板直接送往焙砂中間倉或汽運(yùn)儲(chǔ)斗。

3 精細(xì)化配料

為了更加均勻地配入鋅精礦，改變鋅砂庫定量給料機(jī)配料方式，充分利用抓斗橋式起重機(jī)和給料機(jī)，在配料區(qū)域直接用行車抓配，采取大堆量、多抓拌方式混合均勻后，再抓入配料倉中；在利用抓斗根據(jù)鋅精礦分析數(shù)據(jù)進(jìn)行配料后，使原來成分符合焙燒爐的鋅精礦成分要求，合格原料通過圓盤給料機(jī)、皮帶輸送，在輸送的過程中再次進(jìn)行混料，使物料成分均勻，輸送過程中粒度不符合要求的通過1#振動(dòng)篩篩分，篩下物直接到皮帶輸送至爐前貯礦倉備用。篩上大粒礦先通過鏈條式粉碎機(jī)破碎，然后再經(jīng)過2#振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩下礦由提升機(jī)返回到1#振動(dòng)篩，篩上物進(jìn)入錘式破碎機(jī)破碎處理，人工加入斗提機(jī)，回到1#振動(dòng)篩。若焙燒爐出現(xiàn)因原料指標(biāo)異常情況，保證隨時(shí)可以更換配料。具體采取以下措施：（1）鋅砂庫管理人員做好進(jìn)砂的堆存工作，做到單料單放，特別是高銅、高鉛、高硅礦單獨(dú)堆放；（2）入庫原料按規(guī)范取樣化驗(yàn)，及時(shí)掌握其成分，合理配料；（3）銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%的原料，用含銅低的礦相互搭配，使入爐混合料銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1%；（4）在控制銅的同時(shí)，還需嚴(yán)格控制Pb、SiO2含量，避免造成混合性影響；（5）根據(jù)車間工藝指令配料單，行車工嚴(yán)格按規(guī)范配料，每天對入爐混合料跟蹤取樣，避免因配料出現(xiàn)混合不均現(xiàn)象；（6）加強(qiáng)對行車工的管理，特別是配料、轉(zhuǎn)運(yùn)等監(jiān)督考核力度。

4 鉛、硅礦物反應(yīng)行為

鋅精礦沸騰焙燒時(shí)產(chǎn)生結(jié)爐的原因主要有兩種，一是硅酸鉛系列低熔點(diǎn)化合物（如Pb、SiO2），硅礦物會(huì)在焙燒過程中優(yōu)先于PbO產(chǎn)生反應(yīng)，在710℃開始，到達(dá)750℃能形成熔點(diǎn)低的硅酸鉛化合物，這是焙砂會(huì)結(jié)塊，惡化操作過程。二是在焙燒過程中導(dǎo)致焙砂結(jié)塊的主要是硫酸鹽，形成低熔點(diǎn)化合物。硫化鋅精礦中含一定量硅礦物，在焙燒過程中一部分可能與鉛、鋅及其他金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，最終導(dǎo)致可溶鋅率降低、沸騰爐和鍋爐粘結(jié)、浸出固液分離難等問題。有關(guān)熱力學(xué)計(jì)算表明，在焙燒溫度范圍內(nèi)，各類硅酸鹽的生成反應(yīng)自由能均為負(fù)值。其反應(yīng)的熱力學(xué)趨勢依重金屬、堿土金屬、堿金屬遞。硅礦物主要是與重金屬氧化物形成酸溶性硅酸鹽，其中以硅酸鋅為主，從熱力學(xué)上看其反應(yīng)自由能具有較大的負(fù)值。

5 沸騰焙燒爐鼓風(fēng)量對焙砂可溶鋅率的影響

該廠兩條沸騰焙燒制酸系統(tǒng)均采用魯奇式焙燒爐，有一個(gè)錐形擴(kuò)大段，采用無前室加料系統(tǒng)，設(shè)有物料排出口及直通式風(fēng)帽，爐子進(jìn)料口設(shè)有緊急閘門，在異常情況下，關(guān)閉閘門，保護(hù)進(jìn)料設(shè)備。在擴(kuò)大段內(nèi)，爐氣上升速度比沸騰層要慢，使氣體與物料有充分的反應(yīng)時(shí)間，提高焙燒質(zhì)量。

在不破壞沸騰層的前提下，適當(dāng)增加沸騰層的直線氣流速度，在正常生產(chǎn)條件下，既可增加鋅精礦的氧化速度，也可以提高焙砂產(chǎn)量，同時(shí)又可防止低熔點(diǎn)爐料在高溫下粘結(jié)，還可防止物料偏析和爐料局部堆積，提高沸騰層的均勻性、穩(wěn)定性和操作的靈活性，進(jìn)一步提高焙砂可溶鋅率。由于受余熱鍋爐及煙氣系統(tǒng)粘結(jié)等多方面影響，造成沸騰爐風(fēng)量偏低，直接造成焙砂的可溶鋅率降低。該廠大系統(tǒng)1臺109m3魯奇式沸騰焙燒爐風(fēng)量55000-57000m3/h，小系統(tǒng)52m3沸騰爐風(fēng)量維持在24000-25000m3/h。相反在原料等同樣的條件下1#沸騰爐余熱鍋爐及煙氣系統(tǒng)維護(hù)較好，焙砂可溶鋅率高達(dá)90.7%，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均創(chuàng)去年記錄。目前由于受各種原因影響，鼓風(fēng)量受到制約，不穩(wěn)定，造成焙燒溫度變化較大。

前半年，因該廠冶煉系統(tǒng)含酸達(dá)到190g/l-200g/l，焙砂S水平均達(dá)到1.6%，對電鋅造成一定的壓力，為降低系統(tǒng)含酸，將沸騰爐爐溫由原來900℃調(diào)整至960℃，由酸化焙燒向氧化焙燒靠近。

6 精細(xì)化操作

（1）做好風(fēng)量控制，根據(jù)入爐料含銅的波動(dòng)及時(shí)調(diào)整操作溫度和鼓風(fēng)量。焙燒含銅高的鋅精礦時(shí)，鼓風(fēng)量一定要大，在不破壞沸騰層的前提下，適當(dāng)增大沸騰層的直線速度。不能隨意調(diào)整風(fēng)量，特別是大幅度減風(fēng)，實(shí)在需要減風(fēng)操作時(shí)，投料量也要相應(yīng)減小。（2）嚴(yán)格控制沸騰層焙燒溫度。隨著溫度的升高，氧化過程的總速度加快，但過高的溫度會(huì)發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象。因此，在實(shí)踐中要控制焙燒溫度，溫度過高時(shí)通過減料或加風(fēng)等方式降溫。（3）探爐助沸騰操作，在焙燒爐排料口、進(jìn)料口等位置，充分利用多種長度高壓風(fēng)管對沸騰層通入高壓空氣輔助沸騰。（4）在焙燒高銅鋅精礦過程中，經(jīng)常減料判斷投料是否過剩，以免造成焙燒爐內(nèi)局部沸騰不良或產(chǎn)生高溫。（5）入爐混合料采取多處噴霧加水。確保入爐料水分在7-10%，減少入爐料在沸騰焙燒爐中的分層現(xiàn)象。（6）時(shí)刻關(guān)注爐底壓力，若持續(xù)上漲，需及時(shí)探爐，必要時(shí)采取從底排口強(qiáng)制排大顆粒焙砂。（7）經(jīng)常清理排料口，避免焙砂在排料口堆積，造成排料不暢，爐底壓力升高。

7 提高焙砂可溶鋅率的對策

1.合理配礦，為了減少鋅精礦物理規(guī)格及化學(xué)成分波動(dòng)較大，新進(jìn)廠的鋅精礦應(yīng)按成分合理堆放；其次，對于進(jìn)口高Pb、高Si、高Cu等礦，以沸騰焙燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行為先，根據(jù)沸騰焙燒爐爐膛的實(shí)際情況改善原料，合理配礦，及時(shí)溝通和聯(lián)系，以便于掌握爐膛的運(yùn)行情況。2.嚴(yán)格控制好焙燒溫度，對于操作不當(dāng)造成溫度波動(dòng)較大的將加大考核力度；對于原料含水分較高等問題，控制入爐近況指標(biāo)，其次做好預(yù)備料工作；做好加料系統(tǒng)的設(shè)備巡查維護(hù)工作，避免因設(shè)備原因造成焙燒溫度控制不均勻的事故發(fā)生。3.加強(qiáng)后續(xù)煙氣系統(tǒng)維護(hù)，維護(hù)好每臺爐的余熱鍋爐及煙氣系統(tǒng)。其次還要做好系統(tǒng)的查堵漏工作，保證爐氣出口負(fù)壓達(dá)到50Pa以上。確保大系統(tǒng)沸騰焙燒爐鼓風(fēng)量不低于54000m3/h，小系統(tǒng)沸騰焙燒爐鼓風(fēng)量不低于22000m3/h，做到有序縮風(fēng)。

結(jié)語

影響焙砂可溶鋅率的因素比較多，要想提高對焙砂可溶鋅率的影響必須保證原料的穩(wěn)定性，做好配料工作，使入爐鋅精礦物理規(guī)格及化學(xué)成分穩(wěn)定且均勻，同時(shí)加強(qiáng)對沸騰焙燒爐的工藝控制。綜合各種因素的影響，對焙燒工序不斷進(jìn)行優(yōu)化，便可提高焙砂可溶鋅率。

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