降低煙化爐棄渣含鋅量的方法研究

張良標(biāo)，張 磊，王衛(wèi)新

（安徽銅冠有色金屬（池州）有限責(zé)任公司，安徽 池州 247099）

安徽銅冠有色金屬（池州）有限責(zé)任公司煙化爐爐床面積為8.4 m，南北兩側(cè)各分布有12 個(gè)風(fēng)嘴，主要處理來(lái)自側(cè)吹爐的熱渣，每爐爐渣量為20 ～30 t，每爐爐期接近2 h，其間搭配處理部分含鋅雜料，產(chǎn)出次氧化鋅和棄渣。其中，棄渣作為企業(yè)外售產(chǎn)物，控制棄渣含鋅量顯得尤為重要，棄渣中鋅品位越高，意味著鋅損失越大。從2018年三連爐投產(chǎn)以來(lái)，棄渣鋅品位就時(shí)有波動(dòng)，最高可達(dá)4%。本公司主要從渣型、煤質(zhì)、還原時(shí)間、冷料加入方式和加入量等方面著手，探索出降低煙化爐棄渣含鋅量的有效方法。

1 渣型調(diào)整試驗(yàn)

渣型調(diào)整分為兩方面，一是在進(jìn)煙化爐之前調(diào)整側(cè)吹爐渣型，二是側(cè)吹爐爐渣進(jìn)煙化爐后再進(jìn)行渣型調(diào)整。側(cè)吹爐爐渣的SiO含量主要由底吹爐渣型決定，側(cè)吹爐不單獨(dú)補(bǔ)充石英砂，而CaO 含量可由側(cè)吹爐自行調(diào)整。正常生產(chǎn)時(shí)，底吹爐渣型控制要求為：Fe/SiO=1.5，CaO/SiO=0.3 ～0.5。為了驗(yàn)證渣型對(duì)棄渣的影響，按照計(jì)劃將底吹爐爐渣Fe/SiO逐步調(diào)整至1.2，即增加爐渣的SiO含量，提高爐渣的硅酸度，側(cè)吹爐爐渣Fe/SiO隨之由1.4 降至1.1，但棄渣鋅品位無(wú)明顯下降。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1 可以看出，調(diào)整側(cè)吹爐渣型，并未達(dá)到降低棄渣鋅品位的目的。從底吹爐調(diào)整渣型，再到煙化爐，流程長(zhǎng)，不確定因素多。因此，直接在煙化爐爐內(nèi)調(diào)整渣型，煙化爐進(jìn)渣期間在冷料添加口人工往爐內(nèi)投加石英砂。為不影響煙化爐正常生產(chǎn)，采用定量添加方式，每爐加入200 kg，持續(xù)時(shí)間為2 d，經(jīng)試驗(yàn)分析，棄渣鋅品位未有明顯變化。

表1 渣型調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

2 煤質(zhì)優(yōu)化試驗(yàn)

一直以來(lái)，本公司采購(gòu)的煙煤品質(zhì)為：發(fā)熱量≥19 673 kJ/kg，揮發(fā)分≤26%，灰分≤30%，固定碳含量≥45%。與同行對(duì)比，其固定碳含量、發(fā)熱量和揮發(fā)分偏低，灰分偏高。為探究煤質(zhì)對(duì)棄渣鋅品位的影響，采用發(fā)熱量更大的粒煤與煙煤混配，然后利用球磨機(jī)進(jìn)行破碎。不同混煤配比（煙煤∶粒煤）條件下，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 煤質(zhì)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

采用混煤后，吹煉溫度明顯上升，三次風(fēng)口火光更加明亮，無(wú)論采用哪種配比，棄渣鋅品位均有不同程度的降低，配比越小，棄渣鋅品位越低，但配比不大于2 時(shí)，存在燃燒不完全、低壓汽包易超壓、爐內(nèi)頻繁跳渣等問(wèn)題。經(jīng)分析，原因是粒煤揮發(fā)分較煙煤低許多，燃點(diǎn)高，難以在進(jìn)渣前期低溫階段著火。因此，從生產(chǎn)成本和爐況控制等方面來(lái)看，配比選擇2 ～3 最為經(jīng)濟(jì)合理。

3 還原時(shí)間試驗(yàn)

煙化爐的常規(guī)生產(chǎn)周期為進(jìn)渣15 min，升溫 10 min，還原65 min，再升溫10 min，最后放渣15 min，空爐期為5 min，則單爐期為120 min。為探究還原時(shí)間對(duì)棄渣鋅品位的影響，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)管理，壓縮空爐期，取消進(jìn)渣后的升溫期，將還原時(shí)間由65 min延長(zhǎng)至75 ～80 min，在控制鍋爐進(jìn)口溫度≤900 ℃的前提下，將給煤螺旋頻率升到最高，加強(qiáng)爐內(nèi)還原氣氛。但從一周的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，棄渣鋅品位無(wú)明顯降低，說(shuō)明常規(guī)的生產(chǎn)周期控制還原時(shí)間65 min，反應(yīng)強(qiáng)度足夠?qū)t渣中鋅元素吹煉出來(lái)，此時(shí)棄渣中的鋅已無(wú)法通過(guò)延長(zhǎng)還原時(shí)間來(lái)提取。

4 冷料加入試驗(yàn)

煙化爐處理的冷料主要為含鋅雜料，經(jīng)干燥后，控制水分≤10%，由斗式提升機(jī)帶至皮帶。人工開(kāi)停皮帶來(lái)控制冷料加入量，存在加料不均勻現(xiàn)象，且含鋅雜料來(lái)源不一、成分復(fù)雜，一般在精礦庫(kù)用挖機(jī)攪拌均勻后入爐。為解決加料不均勻問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)重新制作加料斗，配備計(jì)量皮帶，通過(guò)鏟車將冷料加入料斗，設(shè)定皮帶頻率10 Hz，確保勻速入爐。在同等的加料頻率下，通過(guò)改變加料時(shí)間研究棄渣鋅品位變化，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 冷料加入試驗(yàn)結(jié)果

從表3 可以看出，加入冷料后，棄渣鋅品位明顯上升，加入量越大，上升越快。經(jīng)分析，主要原因有兩點(diǎn)。一是冷料含有大量硫酸鹽，入爐后需要消耗大量熱量進(jìn)行熔化、分解，造成爐溫降低，極大地放慢了爐內(nèi)反應(yīng)進(jìn)程；二是冷料入爐后迅速被爐渣包裹，加料區(qū)熔融金屬溶液流動(dòng)性、翻涌性變差，反應(yīng)難以穿透爐渣層，造成冷料中的鋅元素?zé)o法被吹煉出來(lái)。

5 結(jié)論

生產(chǎn)試驗(yàn)表明，調(diào)整側(cè)吹爐渣型，難以有效降低棄渣鋅品位，在現(xiàn)有爐型條件下，還原時(shí)間65 min即能保證爐內(nèi)還原反應(yīng)充分，而煤質(zhì)和冷料加入量對(duì)棄渣含鋅量影響較大，選用發(fā)熱量、固定碳較高的煤質(zhì)，不僅能大大加快爐內(nèi)反應(yīng)進(jìn)程，而且有利于降低煤耗，給予主控人員更大的操作空間。原則上，冷料加入時(shí)間越短，越有利于降低棄渣鋅品位。綜合考慮冷料處理效益和指標(biāo)影響，建議選用混煤配比2、冷料加入時(shí)間5 ～10 min 的生產(chǎn)組織方式。