SKS煉鉛法過(guò)程中鈉、鉀的平衡與控制

佘?chē)?guó)徽，唐志波，陽(yáng)自霖，李 懋

（水口山有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 衡陽(yáng) 421513）

水口山有色金屬有限責(zé)任公司鉛冶煉廠目前采用的SKS煉鉛法由該公司自主研發(fā)，主要由底吹爐及側(cè)吹爐兩爐組成，其鉛原料情況相對(duì)復(fù)雜，各類(lèi)物料中堿金屬（本文中指的是Na2O、K2O）含量具有一定的波動(dòng)性。研究表明［1-2］：堿金屬能夠且易與煤中的灰分形成催化復(fù)合物，破壞煤的微晶結(jié)構(gòu)，使得煤與CO2反應(yīng)溫度降低、反應(yīng)速率加快，導(dǎo)致料柱透氣性差、初渣過(guò)早形成。除此之外，還會(huì)惡化冶金爐窯順行、加劇風(fēng)口燒損、破壞爐襯材料、增加冶煉能耗。因此，研究Na2O、K2O在SKS煉鉛法過(guò)程中的平衡分布及其危害的控制途徑，對(duì)于當(dāng)前條件下實(shí)現(xiàn)SKS法的安全環(huán)保煉鉛具有重要的意義。

本文中，“Na2O、K2O負(fù)荷”是指生產(chǎn)1t粗鉛由原燃料中帶入的Na2O、K2O量；本文中的“Na2O、K2O平衡”是指對(duì)Na2O、K2O在SKS法煉鉛過(guò)程中收入項(xiàng)、循環(huán)項(xiàng)、產(chǎn)出項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，反映Na2O、K2O在冶煉過(guò)程中的分布情況。

1 取 樣

為了充分了解Na2O、K2O在SKS法煉鉛過(guò)程中的分布情況，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，將入爐原燃料歸類(lèi)為投入項(xiàng)，將粗鉛、側(cè)吹爐渣及兩爐產(chǎn)生的少量環(huán)境收塵煙灰歸類(lèi)為產(chǎn)出項(xiàng)，將兩爐生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)產(chǎn)生和投入的煙灰歸類(lèi)為循環(huán)項(xiàng)，并對(duì)此三項(xiàng)進(jìn)行了為期一周的取樣，取樣過(guò)程采用多點(diǎn)分布方式均勻取樣，每天所取樣品經(jīng)過(guò)人工充分混合，制成樣品用于測(cè)定其N(xiāo)a2O、K2O的含量，然后取其平均值。

2 檢測(cè)結(jié)果及初步分析

2.1 樣品檢測(cè)結(jié)果

各樣品均進(jìn)行半定量檢測(cè)，SKS法煉鉛底吹爐+側(cè)吹爐過(guò)程中的投入項(xiàng)、產(chǎn)出項(xiàng)及循環(huán)煙灰項(xiàng)中Na2O、K2O含量檢測(cè)結(jié)果分別詳見(jiàn)表1、表2及表3，兩爐爐渣分層取樣結(jié)果見(jiàn)表4。

表1 投入項(xiàng)中Na2 O、K2 O含量檢測(cè)%

表2 產(chǎn)出項(xiàng)中Na2O、K2O含量檢測(cè)%

表4 兩爐爐渣分層取樣Na2 O、K2 O平衡及分布

表1中，我們可以得到，入爐原燃料中，Na2O、K2O含量最高的為進(jìn)口精礦，其N(xiāo)a2O、K2O含量分別達(dá)到0.812%、0.523%，水口山自產(chǎn)鉛精礦Na2O、K2O含量平均為0.289%、0.199%，外購(gòu)國(guó)產(chǎn)鉛精礦中Na2O、K2O含量平均為0.294%、0.202%，硫酸鉛渣中的Na2O、K2O含量平均為0.510%、0.340%；而表2中，我們可以看出，產(chǎn)出項(xiàng)中，側(cè)吹爐渣中Na2O、K2O含量最高，平均值分別為0.901%、0.615%；表3中，我們可以得出，在循環(huán)煙灰中，Na2O、K2O含量均較高，平均為底吹爐電收塵灰2.051%、1.566%，側(cè)吹爐煙灰1.510%、1.070%，其含量趨勢(shì)則是隨生產(chǎn)過(guò)程推進(jìn)而波動(dòng)并逐漸有所上升。

表3 循環(huán)項(xiàng)中Na2O、K2O含量檢測(cè)%

2.2 對(duì)于循環(huán)煙灰項(xiàng)中Na2 O、K2 O含量的初步分析

在生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)煙灰是由底吹爐和側(cè)吹爐產(chǎn)生并通過(guò)煙塵線(xiàn)返回爐內(nèi)的物料，既充當(dāng)了產(chǎn)出項(xiàng)的角色，又充當(dāng)了投入項(xiàng)的角色。取樣期間其N(xiāo)a2O、K2O呈逐步上升趨勢(shì)且平均含量大大高于原料Na2O、K2O含量，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可以知，在底吹爐與側(cè)吹爐中，Na2O、K2O落入高溫區(qū)時(shí)，一部分進(jìn)入爐渣，另一部分隨煙氣進(jìn)入收塵系統(tǒng)并重新返回爐內(nèi)，生產(chǎn)過(guò)程中若Na2O、K2O及其化合物未能及時(shí)排出，可在煙塵系統(tǒng)中反復(fù)積累導(dǎo)致循環(huán)煙灰中Na2O、K2O含量逐步上升。

3 SKS法煉鉛鈉、鉀平衡

3.1 鈉、鉀平衡計(jì)算

根據(jù)該公司SKS法煉鉛底吹爐+側(cè)吹爐各物料Na2O、K2O在各物料中的含量分布，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，以產(chǎn)出1t粗鉛需要的投入項(xiàng)及由此帶來(lái)的循環(huán)煙灰項(xiàng)和其他產(chǎn)出項(xiàng)的計(jì)算數(shù)據(jù)為前提，進(jìn)行Na2O、K2O的平衡計(jì)算。

3.2 鈉、鉀平衡分析

1.取樣生產(chǎn)期間，該公司SKS法煉鉛底吹爐+側(cè)吹爐由原燃料帶入的Na2O、K2O總量為14.409 kg／t，在原燃料中，由進(jìn)口精礦帶入的Na2O、K2O總量最多，占原料總投入的46.326%，其次分別為硫酸鉛渣、外購(gòu)國(guó)產(chǎn)精礦、自產(chǎn)精礦，分別為17.489%、17.211%、16.933%，燃輔料中帶入的Na2O、K2O基本可以忽略不計(jì)。

2.側(cè)吹爐渣中的Na2O、K2O在產(chǎn)出項(xiàng)的含量中占比97.29%，其排出的Na2O、K2O量占投入項(xiàng)含量的91.70%。

3.計(jì)算Na2O、K2O含量投入項(xiàng)與產(chǎn)出項(xiàng)的誤差，絕對(duì)誤差為1.195 kg／t，相對(duì)誤差為9.043%，誤差主要來(lái)自循環(huán)煙灰中Na2O、K2O含量的增加。

4 降低SKS法煉鉛兩爐Na2O、K2O危害的途徑

通過(guò)研究并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，為盡可能降低Na2O、K2O對(duì)SKS煉鉛過(guò)程中的危害，必須做到以下兩點(diǎn)：

4.1 嚴(yán)控入爐原料中的Na2O、K2O含量

1.當(dāng)前條件下，根據(jù)平衡分布計(jì)算結(jié)果，該公司SKS法煉鉛生產(chǎn)1t粗鉛所需各類(lèi)精礦及硫酸鉛渣占所投入原燃料總量的80.31%，且在上述物料中，進(jìn)口精礦及硫酸鉛渣中的Na2O、K2O含量相對(duì)較高，其N(xiāo)a2O、K2O量占投入項(xiàng)總量的63.815%，因此，對(duì)Na2O、K2O含量較高的鉛原料的投入量進(jìn)行嚴(yán)控，是降低兩爐Na2O、K2O負(fù)荷的源頭控制措施。

2.通過(guò)選礦試驗(yàn)，探索降低各類(lèi)原料中Na2O、K2O含量的工藝方法，研究表明［3］，通過(guò)磁化焙燒磁選反浮選脫除Na2O、K2O效果最好，必要情況下可開(kāi)展相關(guān)研究，降低各類(lèi)原料中的Na2O、K2O含量。

4.2 優(yōu)化冶煉操作過(guò)程。

1.因循環(huán)煙灰是產(chǎn)出項(xiàng)也是投入項(xiàng)，且Na2O、K2O易在煙灰中富集，為減少循環(huán)煙灰中Na2O、K2O過(guò)量富集而導(dǎo)致兩爐實(shí)際Na2O、K2O負(fù)荷進(jìn)一步增大，應(yīng)在冶煉過(guò)程中采取措施降低煙灰循環(huán)量。

2.優(yōu)化兩爐排渣方式，從兩爐Na2O、K2O平衡分布表中可以得出，兩爐Na2O、K2O負(fù)荷約91.70%通過(guò)側(cè)吹爐排渣方式排出，應(yīng)通過(guò)進(jìn)一步的研究強(qiáng)化Na2O、K2O的排出。

5 結(jié) 論

1.當(dāng)前條件下的SKS法煉鉛過(guò)程中，生產(chǎn)1t粗鉛所需各類(lèi)精礦及硫酸鉛渣占所投入原燃料總量的80.31%，其中，由進(jìn)口精礦及硫酸鉛渣帶入的Na2O、K2O總量最多，占總投入項(xiàng)的63.815%，降低底吹爐及側(cè)吹爐的Na2O、K2O負(fù)荷，必須對(duì)Na2O、K2O含量較高的鉛原料的投入量進(jìn)行嚴(yán)控，必要情況下可通過(guò)研究降低相關(guān)原料的Na2O、K2O含量。

2.Na2O、K2O易在循環(huán)煙灰中富集，應(yīng)在冶煉過(guò)程中采取措施降低煙灰循環(huán)量。

3.側(cè)吹爐渣可將投入的約91.70%的Na2O、K2O排出，需通過(guò)進(jìn)一步的研究加快Na2O、K2O的排出，以降低底吹爐及側(cè)吹爐的Na2O、K2O負(fù)荷。