無熱渣條件下連續(xù)冷渣吹煉的煙化爐作業(yè)模式優(yōu)化

孔磊磊，鄭 明，李辰寅，郭 力

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

某鉛鋅冶煉廠現(xiàn)有三條采用富氧底吹工藝的煉鉛生產(chǎn)線，年產(chǎn)粗鉛 250 000 t左右，98%硫酸236 000 t，次氧化鋅 20 000 t［1］。該廠每年處理各類含鉛物料510 000 t左右，其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有價元素的高富含鉛礦。該廠近年來著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，擴大再生鉛產(chǎn)業(yè)，目前每年可穩(wěn)定回收鉛酸蓄電池中鉛膏150 000 t。另外，該廠鋅冶煉系統(tǒng)及鉛熔煉深加工系統(tǒng)每月返回到原料工序參與重新配料的各類中間物料在3 000 t以上。

煙化爐系統(tǒng)作為回收礦粉中ZnO的關(guān)鍵工序。目前的煙化爐作業(yè)模式主要是將還原爐產(chǎn)出的熱渣存于電熱前床［2］，后根據(jù)煙化爐需要將這部分熱渣逐批次投入煙化爐中進行煙化提鋅作業(yè)［3，4］。因此該工序可能存在兩個方面的制約，即還原爐工序是否穩(wěn)定以及電熱前床是否正常。特別是在實際生產(chǎn)中，隨著電熱前床消耗越來越大，2018年的大修過程中經(jīng)科學(xué)論證直接取消了該道生產(chǎn)工序，這種情況下就對該廠的這條生產(chǎn)線中煙化爐的作業(yè)流程提出了更高的要求［5，6］。

為緩解電熱前床取消后對整體生產(chǎn)流程的影響，同時盡可能最大化煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率，該廠著重討論了無熱渣條件下（即還原爐因故障停機的情況下）煙化爐持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)的可能性。

1 原先煙化爐生產(chǎn)工藝中存在的問題

1.1 煙化爐工序受還原爐作業(yè)率影響較大

在開展驗證工作之前，煙化爐的作業(yè)方式主要是通過還原爐14爐次／d的正常作業(yè)爐時，按頻次將其產(chǎn)生的液態(tài)還原渣進入前床周轉(zhuǎn)并根據(jù)煙化爐情況逐步進入煙化爐進行煙化提鋅作業(yè)，而還原爐作業(yè)頻次受其氧槍壽命、氧化爐作業(yè)情況等波動較為頻繁的影響，直接導(dǎo)致熱渣量供應(yīng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致煙化爐多次啟停，影響作業(yè)效率。

1.2 電熱前床能耗高而容積小

在該廠的直接煉鉛工藝流程中，電熱前床主要作用是儲備一部分的熱渣并進行二次沉淀、還原，進而回收一部分鉛金屬。2018年來，隨著該工藝渣鉛控制指標的進一步優(yōu)化，電熱前床回收鉛金屬的作用進一步削弱，而其消耗的電能、電極等逐年升高，效益性差。同時，由于其容積限制，對上游工序的熱渣產(chǎn)量也造成了一定的制約。

2 無熱渣吹煉作業(yè)的可行性分析及試驗

2.1 可行性分析

首先在之前的作業(yè)模式中，該廠曾多次嘗試部分冷渣與熱渣協(xié)同共進的生產(chǎn)模式，取得了一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其次，富氧底吹煉鉛工藝具有物料適用性強，能耗低，金屬回收率高的特點［3］。因此后續(xù)工序中渣型也便于調(diào)整，有利于整體的規(guī)劃提高。最后就是該廠冷渣、磕包渣等積壓嚴重，處理、投用冷渣的壓力較大，主觀條件完備。最終該廠于2019年2月成立試驗小組進行無渣化生產(chǎn)的專項試驗。

通過逐步提高冷渣比例的生產(chǎn)試驗，該廠進一步掌握了冷渣的配比比例，為進一步開展試驗進而實現(xiàn)無渣化生產(chǎn)打好了基礎(chǔ)。經(jīng)過半年的試驗探索，目前已經(jīng)達到了自產(chǎn)冷渣即時投用，在保證作業(yè)率的情況下，大幅降低了中間占用。

2.2 無渣化試驗

鑒于富氧底吹煉鉛爐對物料適應(yīng)性強、爐時較短、爐況易調(diào)整的特點，該廠決定在上述試驗驗證的基礎(chǔ)上，調(diào)整渣型，同時暫停熱渣投用，開展無熱渣化的生產(chǎn)試驗驗證。

在無渣化投用試驗過程中，產(chǎn)生了以下問題：

1.當前渣眼位置偏低，放渣后煙化爐爐內(nèi)熱渣渣量過少，持續(xù)運行中容易出現(xiàn)爐內(nèi)溫度下降，流動性較差的工藝問題。

2.粉煤噴吹量不容易把握，導(dǎo)致尾渣指標超標。

3.風(fēng)煤比控制難度加大，次氧化鋅品質(zhì)降低。

后來經(jīng)過多次研究，針對上述問題，逐步提出解決方案：

1.對放渣小爐門水套改造，在原先渣眼位置上部增加一個渣眼。

2.改變操作模式，無熱渣計劃連續(xù)吹煉前，用上部渣眼放渣，保證爐內(nèi)留足夠高度的液態(tài)渣進行吹煉反應(yīng)。

3.連續(xù)吹煉期間，降低煤頻2 Hz，降低風(fēng)壓、風(fēng)量，調(diào)整風(fēng)煤比，保證爐內(nèi)火焰溫度達到吹煉要求。

4.連續(xù)吹煉期間，嚴格控制工藝參數(shù)，每次加冷渣500 kg，每小時加兩次，精心精細操作，禁止連續(xù)大量投用導(dǎo)致急劇降溫，進而死爐。

經(jīng)過以上措施，歷經(jīng)2個月的試驗探索，最終完成了煙化爐無熱渣化生產(chǎn)模式的改進優(yōu)化，如圖1所示。改造后，庫存的磕包渣、冷軋量也由此得到了大幅下降。

圖1 煙化爐小爐門渣眼改造示意圖

3 結(jié) 語

該廠通過一年多的煙化爐無渣化生產(chǎn)優(yōu)化實踐，有效地提高了煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率，目前該廠煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率已經(jīng)穩(wěn)定在92%以上，較之前的生產(chǎn)模式作業(yè)率同比提升10%左右。同時，該廠庫存的冷渣量由試驗前的6 000 t下降至1 000 t以內(nèi)，磕包渣庫存由3 000 t實現(xiàn)全部即時投用的零庫存，中間占用大幅降低，有效減少了資金積壓。該廠根據(jù)自身的工藝條件和物料結(jié)構(gòu)，對煙化爐作業(yè)模式進行了積極的探索并取得了有益的成果，向著產(chǎn)量、效益雙增長的目標邁出了堅實的一步，在行業(yè)內(nèi)亦具有積極的推廣價值。