琚成新,宮玉川

(洛陽鉬業(yè)集團金屬材料有限公司,河南 洛陽 471000)

多膛爐焙燒鉬精礦的溫度調(diào)節(jié)與控制

琚成新,宮玉川

(洛陽鉬業(yè)集團金屬材料有限公司,河南 洛陽 471000)

通過對多膛爐焙燒鉬精礦溫度的研究和實踐,找出了采用不同鉬精礦焙燒的溫度控制與調(diào)節(jié),為國內(nèi)多膛爐運行提供參考。

多膛爐焙燒;溫度;調(diào)節(jié);控制

0 前 言

國外一般采用多膛爐進行鉬精礦氧化焙燒,國內(nèi)現(xiàn)也已開始采用,其特點為生產(chǎn)能力大,物料機械化攪拌,脫硫效果好,產(chǎn)品質(zhì)量高,回收率高,產(chǎn)品能滿足鋼鐵工業(yè)和鉬材加工的要求。

多膛爐焙燒的溫度控制在國內(nèi)外各種文獻中已提及,但對于國內(nèi)鉬精礦焙燒的溫度尚未有實踐數(shù)據(jù)予以表述。因此,采用多膛爐焙燒鉬精礦的溫度控制與調(diào)節(jié)的研究對國內(nèi)多膛爐焙燒生產(chǎn)廠家有較大的指導(dǎo)作用。

在鉬精礦質(zhì)量相對穩(wěn)定的情況下,影響鉬精礦焙燒的主要因素有焙燒溫度、料層厚度、物料攪拌速度、焙燒時間和爐內(nèi)空氣壓力及流速等。但焙燒溫度是影響焙砂質(zhì)量好壞的主要因素。

在鉬精礦中含有某些雜質(zhì),特別是Cu、Pb、Ca、Si、As、P、Sn、Sb是影響焙燒的主要雜質(zhì)。國外在利用多膛爐焙燒前,要將某些含Cu、Pb、Ca高的鉬精礦用各種方法將這些有害雜質(zhì)除去,以利于冶煉,提高三氧化鉬質(zhì)量,盡而提高鉬鐵、鉬酸銨和鉬制品的質(zhì)量。

在我國的鉬精礦中含鈣普遍較高,除鎢礦山產(chǎn)出的鉬精礦外,多含氧化鈣1%以上,在焙燒過程中,會呈堅硬的硬殼粘結(jié)在爐子的各個部位,影響著鉬精礦的轉(zhuǎn)化率和正常作業(yè)。采用多膛爐焙燒,如何控制各項參數(shù),特別是溫度參數(shù),對保證設(shè)備穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量合格至關(guān)重要。

1 多膛爐工藝和國外多膛爐溫度分布

多膛爐的工藝流程見圖1。

圖1 多膛爐的工藝流程

干燥后的鉬精礦加入多膛爐第1層,并依次通過爐的各層,最終產(chǎn)品從底層排出。多膛爐煙塵經(jīng)旋風(fēng)收塵器及電收塵器,得到煙塵返回多膛爐,尾氣采取措施除SO2(如吸制酸等)后排空。

精礦通過多膛爐過程中,依次發(fā)生各種反應(yīng),爐內(nèi)可大致分為4區(qū)。第1區(qū)為頂部,第1～2層及部分第3層,主要為進一步脫水及浮選劑的氧化;第2區(qū),即12層爐子的第3～8層,10層爐子的第2～6層,主要為MoS2氧化成MoO2;第3區(qū),即12層爐子的第8～10層,10層爐子的第7～8層,主要為MoO2氧化為MoO3;第4區(qū),為最下2層,主要用于進一步脫硫。

文獻介紹國外的蘭格洛斯及恩達科12層爐中各層的物料成分見表1。

國內(nèi)某些文獻中對國外某些多膛爐的溫度分布介紹見表2。

蘭格洛斯16層爐的各層物相成分見圖2。

表1 12層多膛爐中各層物料成分%

表2 某些工廠鉬精礦成分及多膛爐的溫度分布

圖2 各層物相成分

2 國內(nèi)焙燒爐的溫度分布與控制

國內(nèi)引進多膛爐焙燒后,以12層多膛爐焙燒的工藝及溫度控制如下。

鉬精礦送入焙燒爐頂部爐膛后,通過使用頂部爐膛上裝有的啟動燃燒器產(chǎn)生大量的熱來點火,產(chǎn)品上帶有的浮選油燃燒發(fā)生放熱反應(yīng)。通過空氣進口往爐膛送入空氣,氧化過程可以維持。在1～7層爐膛,每一層上都有4個空氣進口;也可以通過工作門上的觀察孔輸入空氣,在所有12層爐膛上,每層有6個工作門。對于1～3層爐膛,要求的運行溫度為850～700℃;對于4～11層爐膛,控制的溫度范圍為560～650℃;對于第12層爐膛,溫度為450～520℃。根據(jù)鉬精礦質(zhì)量的不同溫度的范圍可以改變,由操作員改變運行溫度的范圍。

雖然從二硫化鉬轉(zhuǎn)化為氧化鉬為放熱反應(yīng),仍然需要提供額外熱量補償熱損失,以便在反應(yīng)趨弱時仍然能去除硫,因而在第9層、第10層、第11層、第12層爐膛的爐圈上各安裝了4個燃燒器。

為了啟動方便,在第1層爐膛又安裝了4個燃燒器,在第2、4、6、8層爐膛則各安裝了2個燃燒器,所有的燃燒器使用天然氣為原料,燃燒產(chǎn)物中氮氧化物含量很低,最大提供的功率為275 kW,也可調(diào)小到30 kW。第1層爐膛上的燃燒器為套裝燃燒器,其他燃燒器為鉸鏈燃燒器。第1層和第2層爐膛上的燃燒器安裝時相切于焙燒爐壁,其他燃燒器都徑向安裝。

由于氧化鉬在600℃會升華,在700℃時很容易揮發(fā),所以要嚴格控制爐膛內(nèi)的溫度。如果溫度過高,氧化鉬會升華,然后在煙管內(nèi)凝結(jié),堵塞管道,進一步會導(dǎo)致焙燒爐抽風(fēng)控制出現(xiàn)問題。所以,在每個爐膛上都裝有熱電偶元件,記錄每個爐膛內(nèi)氣體的溫度。除了反應(yīng)需要的空氣以外,還需輸入更多的空氣來控制爐膛的溫度,通過設(shè)置空氣進口或觀察孔可以控制空氣流入的量,這方面需要操作員積累操作經(jīng)驗。

控制進入爐膛空氣的量是操作時一個重要的考慮因素,過多的空氣會降低煙道中SO2/SO3的濃度,這對酸廠的運行不是很有利。

放熱反應(yīng)及燃燒器產(chǎn)生的熱需要從焙燒爐內(nèi)帶走,大部分的熱通過尾氣從煙道中帶出來,尾氣的量和溫度與焙燒料的數(shù)量直接相關(guān),隨著加料速度的增加,需要更多的空氣進入焙燒爐來控制溫度。實際上,在生產(chǎn)水平較高時,進入的多余空氣的量的變化超過焙燒量變化的指數(shù)函數(shù),這就會降低SO2的濃度。如果溫度控制不良,又希望消耗的空氣量盡可能低,就會導(dǎo)致氣體的溫度超過氣體處理設(shè)備允許的設(shè)計溫度上限,而且溫度高時粉塵會有粘性,從而造成粉塵收集系統(tǒng)的效率降低。但是,有時候即使溫度控制正確,由于加料速度的快速增加,也會導(dǎo)致氣體帶走的熱量過多,從而造成同樣的問題。

熱量也會通過焙燒爐中心軸的冷卻風(fēng)機帶走,這部分帶走的熱約占總熱量的11%?？諝鈺谳S的底部進入軸中心,在頂部離開進入大氣,在頂部時空氣的平均溫度為175～230℃。在任何條件下此溫度不得超過315℃,如果超過這一溫度,鑄造的鋼軸會遭到損壞。冷卻風(fēng)機的設(shè)計中考慮了如何避免在最大生產(chǎn)速率下48根耙臂和中心軸的金屬部件溫度低于此上限。

生產(chǎn)的最終產(chǎn)品離開焙燒爐后會進一步冷卻、過篩和包裝,這一產(chǎn)品為工業(yè)級氧化鉬MoO3,須符合特定的規(guī)范要求。主要指標為硫的含量,必須小于0.1%。

根據(jù)國外鉬加工生產(chǎn)單位的生產(chǎn)經(jīng)驗,國外技術(shù)支持方對國內(nèi)多膛爐焙燒溫度建議按表3的數(shù)值控制,每層爐的物相分布如表3數(shù)值。各層的溫度、物相變化如圖3。

引進的多膛爐的制造商Hankin Environmental Systems inc提供的作業(yè)書中爐膛內(nèi)的爐床和氣相溫度各層氧化鉬和硫的百分含量分布見表4。

通過利用多膛爐對國內(nèi)鉬精礦的焙燒實驗,結(jié)合國內(nèi)外的溫度控制,經(jīng)過一年多的探索,在其他工藝參數(shù)相對穩(wěn)定的情況下,爐層氣態(tài)溫度控制(DCS顯示)建議采用如下溫度:

表3 焙燒爐鉬及溫度分布

圖3 焙燒爐鉬及溫度分布

表4 爐膛中的爐床和氣相溫度各層氧化鉬和硫的百分含量

表5 建議采用的爐層溫度

3 結(jié) 論

(1)利用多膛爐焙燒鉬精礦在投料量、轉(zhuǎn)速、進氣量、爐內(nèi)壓力相對穩(wěn)定的情況下,控制爐子的溫度至關(guān)重要。溫度太高,燒結(jié)區(qū)物料溶化,易形成包裹,造成中軸電機電流過載,二氧化鉬成分升高,焙砂致密堅硬;爐內(nèi)物料大量升華造成管道系統(tǒng)易堵塞,影響生產(chǎn)的正常進行,焙燒回收率降低;同時影響耙齒、耙臂的使用壽命;特別是易形成堅硬的爐底、磨損耙齒,造成死爐。溫度太低,脫硫不完全,物料不合格。

(2)利用多膛爐焙燒鉬精礦溫度控制應(yīng)采用:最上層溫度要高,使油和水脫除完全;反應(yīng)層溫度適中,能使反應(yīng)劇烈進行,不造成料物發(fā)粘;下層脫硫完全,不造成燃氣的浪費。

(3)利用多膛爐焙燒,鉬精礦的質(zhì)量至關(guān)重要。高品質(zhì)的鉬精礦是生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的源泉,同時對生產(chǎn)工藝的控制有利。因此鉬精礦生產(chǎn)應(yīng)向國際標準靠近,要生產(chǎn)鉬品位高、雜質(zhì)含量低的鉬精礦。

(4)由于利用多膛爐焙燒所使用的鉬精礦的鉬含量、硫含量,特別是銅、鉛、鈣、鋅、鐵等金屬雜質(zhì)含量的不同,對焙燒的溫度控制會有所不同,需要在操作中不斷觀察和總結(jié),探索出適合自己所用鉬精礦的溫度等工藝參數(shù)。

[1] 向鐵根.鉬冶金[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2002.5.

[2] 趙乃成.鐵合金生產(chǎn)實用技術(shù)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998.4.

[3] 任寶江.鉬精礦焙燒工藝與鉬焙砂后續(xù)加工的探討[J].中國鉬業(yè),2002.26(5):14-16.

TEM PERATURE ADJUSTM ENT AND CONTROL OF ROASTING MOLYBDENITE INM ULTI-HEARTH ROASTER

JU Cheng-xin,GONG Yu-Chuan
(ChinaMolybdenum MetallicMaterial Company,Luoyang471000,Henan,China)

By researching and practicing the temperature of roasting molybdenites in multi-hearth roaster,it is illustrated how to control and adjust the temperature when molybdeniteswith different grades are roasted.Reference formulti-hearth roaster running is provided.

multi-hearth roaster;temperature;adjustment;control

TF806.13

A

1006-2602(2010)05-0028-04

2010-04-20

琚成新(1965-),男,工程師,現(xiàn)任洛陽鉬業(yè)集團金屬材料有限公司書記、副經(jīng)理。