湯文俚

(廣東中金嶺南有色冶金設計研究有限公司， 廣東 韶關 512024)

韶關冶煉廠采用密閉鼓風爐冶煉鉛鋅，密閉鼓風爐常稱ISP法(帝國熔煉法)，該工藝的特點是能同時煉鋅、鉛，對原料有廣泛的適應性，除能處理典型的鋅精礦和鉛精礦外，還能處理鉛鋅混合礦、不純鋅精礦、不純鉛精礦、低品位復雜精礦以及各種含鋅、鉛的二次物料，如藍粉、浮渣、鋅浸出渣、鋼廠鋅灰、鍍鋅灰渣等等。該法在生產(chǎn)過程中能有效地回收原料中的金、銀和其他金屬，在有色金屬冶煉行業(yè)中占有一定的地位[1]。

韶關冶煉廠二系統(tǒng)始建于1997年，當初設計年生產(chǎn)能力為5萬t鉛鋅，經(jīng)過多次技術改造，特別是2007年的大規(guī)模挖潛技改及2017年的大修技改后，現(xiàn)年生產(chǎn)能力達14萬t，2017年生產(chǎn)粗鉛鋅為14.141 7萬t。長期以來，韶冶廠在提高ISP產(chǎn)能方面進行了許多富有成效的探索，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，且在擴大產(chǎn)能的同時，達到了降低生產(chǎn)成本，節(jié)能環(huán)保，加強資源綜合利用的目的。韶冶主要是從以下幾個方面提高密閉鼓風爐產(chǎn)能的。

1 對鉛鋅密閉鼓風爐體及其附屬設備進行技術改造

要提高ISP產(chǎn)能，根本的措施就是對鉛鋅密閉鼓風爐及其附屬設備進行技術改造，加大爐身截面積，增大入爐風量，提高風溫。爐身面積越大，入爐風量越大、風溫越高，則爐子處理精礦的能力就越強，產(chǎn)能就越高。

1.1 對密閉鼓風爐本體進行改造

韶冶在2007年的挖潛技術改造后，2017年利用大修的機會對密閉鼓風爐又進行了一次技術改造。鼓風爐爐身截面積由原來的21.35 m2擴大到28 m2，底部風量由41 000 m3/h增加到47 000 m3/h，爐腹角(爐腹部分與水平的夾角)增大至9.24°，風口出口直徑加大至143 mm，其他參數(shù)也有不同程度的改善，詳見表1。同時，為了適應大風量高風溫的生產(chǎn)，增加了爐身外殼的噴淋裝置，增加了噴淋布水器，使噴水量更大、更密集，冷卻效果更好。

1.2 對熱風爐進行改造

熱風爐是密閉鼓風爐重要的附屬設備，負責向鼓風爐供風，韶冶總共有三臺，一臺供風時，另二臺燒爐作準備。鼓風溫度對鼓風爐的生產(chǎn)能力有重要影響，一般經(jīng)驗認為，同等條件下熱風溫度每提高100 ℃，產(chǎn)量將提高約5.5%。如果產(chǎn)量保持不變，熱風溫度每提高100 ℃，焦炭消耗量將減少約4%[2]。技改后，將熱風爐的蓄熱室砌體由五孔格磚改為七孔格磚，其格孔尺寸縮小至Φ44 mm，蓄熱面積由6 160 m2增加至12 850 m2。同時對熱風爐的操作進行電氣、儀表自動化改造，熱風爐的燒爐、燜爐、切換送風和燃燒控制都由原來的手動操作改造成自動化操作，每次換爐的時間由原來的10～15 min縮短為現(xiàn)在的不足5 min。自動化操作降低了成本，提高了送風效率，提高了風溫，還大大提高了對風溫的精準控制，使風溫的波動嚴格掌握在允許的范圍之內(nèi)。

表1 2017年密閉鼓風爐改造前后技術性能對照表

1.3 對三槽(熔劑槽、分離槽、儲鋅槽)進行改造

為了適應鼓風爐的大風量生產(chǎn)，也對三槽的容量進行了擴大。熔劑槽的長寬分別加大至5 440 mm和2 635 mm，分離槽長寬分別增加至9 010 mm和2 810 mm，儲鋅槽長寬分別為9 010 mm和1 785 mm，各槽尺寸增大的同時還降低了液體的流速，使鉛鋅液的分離效果更好，提高了粗鋅的品位。同時把熔劑槽、分離槽底部的砌體由磚砌體結構改為澆注料，厚度增加至600 mm，延長了其使用壽命，從而降低了生產(chǎn)成本[3]。

2 減少故障休風，延長有效生產(chǎn)時間

鼓風爐休風有兩種， 一種是在計劃內(nèi)的計劃休風，一種是意外的故障休風。應該盡量減少故障休風，這樣鼓風爐有效生產(chǎn)的時間就長，相同條件下的產(chǎn)能就高。引起故障休風的有設備故障、工藝故障、操作失誤、突然停水停電等。針對各類故障，韶冶一方面加強管理，強化員工培訓，推行各項責任制度，實行“每臺設備專人負責制，每天巡檢記錄制”；另一方面，也對故障多發(fā)的設備進行技術改造。據(jù)統(tǒng)計，各類故障中設備故障約占70%，而設備故障中占絕大比例的又是風口水套故障(約占50%)，風口水套一旦燒損漏水，則必須休風停爐進行更換。針對風口水套容易燒損的問題，韶冶廠在2015年進行了下列改進。

2.1 風口水套部分材質和結構的改造

技術人員對每件損壞的風口水套進行事故調查，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)風口水套的漏水點都出現(xiàn)在風嘴處，漏水原因都是風嘴處材質被腐蝕變薄而出現(xiàn)縫隙。針對這種情況，決定將風嘴的材質由原來的1Cr25Ni20Si2改進為耐高溫性能更佳的0Cr25Ni20。0Cr25Ni20不銹鋼與1Cr25Ni20Si2不銹鋼含鉻、鎳量幾乎相同，但是0Cr25Ni20不銹鋼的含C量(含C≤0.08%)遠低于1Cr25Ni20Si2不銹鋼的含C量(含C≤0.20%)。因為具有更低的含碳量，所以耐腐蝕性能更強。雖然0Cr25Ni20價格相對昂貴一些，但風嘴重量只有3 kg左右，改進風嘴材質對風口水套成本的影響微乎其微。同時，螺旋線和隔板的村質由A3改為1Cr18Ni9Ti,頂端回水處加寬5 mm，詳見圖1,使冷卻水流動時受到的阻力更小些。

圖1 風口水套剖面圖

2.2 改善冷卻用水水質

隨著生產(chǎn)的進行，冷卻水中的顆粒物、離子不斷富集，水的pH值也慢慢降低，水質漸漸惡化。風口水套頂端回水處狹窄，水濁度越高，此處堵塞的風險就越大，造成風口水套散熱能力不足，最終導致水套被高溫爐渣腐蝕損壞，水pH值的降低和水中硫酸根離子濃度的增加，也會使水對風口水套的腐蝕性增大。

韶冶廠決定嚴格監(jiān)控凈循環(huán)水質，每周兩次抽取水樣化驗，若連續(xù)3個樣品的濁度、硫酸根、pH三項指標中的任何一項超標(既定標準：濁度≤20，硫酸根離子濃度≤500 mg/L，pH≥6.5)，則置換適量的水(約500 t)，將部分凈循環(huán)水排至污水處理站，補充相應量再生水。置換水是一種有效且十分便捷的改善水質的方法。

2.3 效果

經(jīng)過對風口水套部分材質和結構的改造以及對冷卻用水水質的改善，大大減少了風口水套更換的數(shù)量，目前韶冶廠的風口水套損耗量遠少于同行業(yè)平均值。2017年僅更換風口水套11件。截止到10月底，2018年更換風口水套僅為8套，詳見表2。各項管理制度的推行和技術改造使故障休風次數(shù)大幅減少，有效生產(chǎn)的時間大大延長。

表2 2015年技改前后風口水套更換數(shù)量對照表

3 延長計劃清掃間隔時間，加快清掃速度

3.1 延長清掃間隔時間

密閉鼓風爐生產(chǎn)一段時間后，就要停爐進行各項清理工作，稱之謂“休風清掃”或“清掃”，相鄰兩次清掃的間隔時間越長，則鼓風爐有效生產(chǎn)的時間就越多，產(chǎn)能自然就高。除去前面所述的意外故障休風，導致必須休風停爐進行清掃的主要原因有兩個，一是鼓風爐爐結，二是冷凝器結瘤。針對鼓風爐爐結，韶冶的對策主要有：①精心操作，避免爐況波動過大，減少爐結生成的速度；②控制入爐燒結塊和焦炭的質量，確保燒結塊有足夠的硬度和軟化溫度；③清掃時盡量干凈徹底地清理掉爐結。針對冷凝器結瘤問題，技術人員對冷凝器垂掛鋼梁的材質和連接方式作了調整，原來工字鋼與冷凝器鋼梁之間的連接是用拼焊的合金鋼并用螺栓進行連接的，隨著生產(chǎn)的進行，拼焊的合金鋼慢慢被腐蝕拉裂，造成冷凝器鋼梁下沉，在此處就容易形成“垂簾”式結瘤?，F(xiàn)用奧氏體不銹鋼取代原來的合金鋼，相對于合金鋼，奧氏體不銹鋼有更高的高溫強度，更好的抗氧化性和耐腐蝕性，在連接方式上，用“n”型的門框式結構代替原來的螺栓連接，詳見圖2。這一改造取得了很好的效果，冷凝器結瘤的生成速度和體積都得到了遏制。精心操作、科學管理以及技術改造，使韶冶的清掃間隔時間有了很大的改觀，原來相鄰兩次計劃清掃的時間一般為6～9天，現(xiàn)在穩(wěn)定在12～15天。

圖2 改進前后冷凝器進口鋼梁吊掛結構

3.2 加快清掃速度

密閉鼓風爐休風清掃日的工作內(nèi)容一般有：清理鼓風爐內(nèi)爐結、清理冷凝器結瘤、加料系統(tǒng)設備檢修、煤氣洗滌系統(tǒng)設備檢修、廢渣廢泥清理等等，工作內(nèi)容繁雜且瑣碎，哪怕只是其中一項工作滯后，也會影響該次清掃的整體進度，從而造成清掃時間的浪費。韶冶從2002年始就引進了打結瘤機器，2008年始又更換了更先進的新型清理結瘤機器。新型機器功率更大，適應性更強，機械手臂更長，能180 ℃旋轉，打結瘤機器的引進大大加快了清掃的速度[4]。除了引進清掃機器，韶冶還在幾十年的生產(chǎn)實踐中，摸索總結出一套行之有效的清掃制度，使休風后的人力、物力得到科學組織，統(tǒng)疇安排，有序銜接，完全做到了忙而不亂，環(huán)環(huán)相扣，使每次清掃的時間大大縮短，由原來的十幾個小時縮短至目前的6 h，在同行業(yè)中名列前茅。

4 其他方面

改進入爐燒結塊和焦炭的品位也是提高鼓風爐生產(chǎn)能力的途徑之一，雖然密閉鼓風爐對入爐燒結塊的品位的適應性較大，但如果入爐原料(燒結塊)的鉛、鋅含量較高，相同條件下，粗鉛、鋅的產(chǎn)量就高，生產(chǎn)能力自然就大，反之，爐渣量就偏多，單位鉛鋅的成本就高，并且會影響冷凝器對鋅蒸氣的冷凝效率及鉛鋅金屬的回收率。

5 結束語

四十年來，由于ISP工藝處理雜礦的獨特優(yōu)勢，受到了國內(nèi)鉛鋅冶煉行業(yè)的青睞，得到了較大的發(fā)展和完善，而提高ISP工藝的生產(chǎn)能力是企業(yè)提高效益的主要手段，韶冶在這方面作出了可貴的探索和實踐，取得了有目共睹的成果，值得同行參考借鑒。