翟 亮

(中冶葫蘆島有色金屬集團有限公司， 遼寧 葫蘆島 125003)

1 概述

某公司鉛鋅冶煉廠采用鉛鋅密閉鼓風爐法(ISP)生產(chǎn)鋅和鉛，主要生產(chǎn)工序有鼓風返煙燒結(jié)、煙氣制酸、密閉鼓風爐熔煉、爐渣貧化吹煉、粗鋅精餾精煉、粗鉛電解精煉等工序。設(shè)計生產(chǎn)能力為鋅60 000 t/a、鉛30 000 t/a、硫酸13萬t/a。其中密閉鼓風爐熔煉為核心工序，主要負責生產(chǎn)粗鋅和粗鉛，其上道工序是燒結(jié)工序，為密閉鼓風爐熔煉制備合格的燒結(jié)塊。燒結(jié)工序主體生產(chǎn)設(shè)備是燒結(jié)機，設(shè)計有效面積為110 m2。燒結(jié)機生產(chǎn)使用的主要原料為硫化鉛鋅混合礦及其他生產(chǎn)工序產(chǎn)生的浮渣和氧化物料。

該公司其他冶煉分廠氧化物料處理能力低，造成大部分含鋅、含鉛、含銀的中間物料積存。為了有效解決這一問題，公司將其他分廠產(chǎn)出的中間物料轉(zhuǎn)至該鉛鋅冶煉分廠進行處理變現(xiàn)，而這些物料需要按照一定的比例與該分廠自產(chǎn)物料一起配入到鉛鋅混合礦中進入燒結(jié)機。這樣一來，該分廠每年處理含鋅、含鉛及高銀物料增加18 000 t左右，超出了原設(shè)計處理能力，使燒結(jié)工序所用原料中硫化礦成份降低，硫酸鹽及氧化物料成份增加，從而改變了燒結(jié)機內(nèi)氧化焙燒的生產(chǎn)條件，監(jiān)測燒結(jié)機燒穿點處煙罩氣體溫度低于780 ℃，且有較大的波動，燒結(jié)機生產(chǎn)能力大大降低，日產(chǎn)量約650 t左右，且燒結(jié)塊殘硫升高。

由于大量處理這些氧化物料，導致燒結(jié)塊含鋅品位降低，密閉鼓風爐系統(tǒng)為了保證產(chǎn)量計劃的完成，投入燒結(jié)塊量由原來的650 t/d提高至690 t/d以上，致使鼓風爐的處理量與燒結(jié)機生產(chǎn)能力不相匹配。

為提高燒結(jié)塊的生產(chǎn)能力，利用公司現(xiàn)有制氧站富余的氧氣量，在燒結(jié)機采用送富氧風的方法強化燒結(jié)焙燒效果，提高燒結(jié)生產(chǎn)能力及燒結(jié)塊質(zhì)量，保證上、下相關(guān)工序正常生產(chǎn)，解決燒結(jié)機與密閉鼓風爐生產(chǎn)能力不匹配的問題。

2 富氧燒結(jié)設(shè)備改造

富氧送風改造在燒結(jié)機臺車中前部，即對2#、3#工藝風機進行供氧改造，氧氣源采用公司現(xiàn)有制氧站的富余氧氣量。保持原有主體工藝設(shè)備不變，新增設(shè)供氧主管線及兩臺風機分支管線，在兩臺風機入口設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，風機出口處設(shè)置在線氧濃度分析儀，進行集中監(jiān)測和控制[1-3]。改造后的設(shè)備連接示意圖見圖1。

圖1 改造后的設(shè)備連接示意圖

3 富氧燒結(jié)操作實踐

在富氧設(shè)備改造完成的基礎(chǔ)上，該分廠進行了富氧操作試驗[4-5]。

試驗前，對正常生產(chǎn)情況下(即原設(shè)計返煙燒結(jié))，各工藝風機正常生產(chǎn)時供風含氧值進行測試。經(jīng)過多次采樣分析，2#風機含氧平均在17.57%、3#風機含氧平均在17.11%，依此數(shù)據(jù)確定在試驗方案中2#、3#風機基準含氧值最低為19%，最高為24.5%。

3.1 采用富氧燒結(jié)后生產(chǎn)條件的變化情況

1)實驗過程中，在2#、3#風機提高鼓風氧氣濃度有利于提高燒結(jié)料層內(nèi)硫燃燒速度，燒結(jié)床層溫度對比無富氧時均有不同程度提高。富氧前燒穿點監(jiān)測溫度680～780 ℃，且波動幅度較大。在富氧試驗過程中，燒穿點監(jiān)測溫度平均可達到780 ℃以上。富氧鼓風使燒結(jié)機床層內(nèi)形成高溫條件，有利于物料粘結(jié)及燒結(jié)物料脫硫，結(jié)塊率得到明顯提高，從試驗前19.5%左右提高至21%～22%，燒結(jié)塊產(chǎn)量平均720 t/d，提高約10.7%，塊殘硫平均降低了0.2%左右。

2)燒結(jié)工序精礦使用量由試驗前32～33 t/h，增加至36～40 t/h，扭轉(zhuǎn)了原有操作過程中精礦投入量較難突破34 t/h、燒結(jié)塊產(chǎn)量受返粉平衡條件制約的局面。

3)當風機供風含氧達到21%～23%時，各工藝風機總風量減少5 000～8 000 m3/h，煙氣總管內(nèi)氣量與制酸系統(tǒng)處理氣量達到平衡，現(xiàn)場煙氣外溢現(xiàn)象明顯改觀。

4)富氧強化了燒結(jié)焙燒效果，解決了試驗前需較高含鉛品位物料來保證結(jié)塊率的工藝問題。在富氧生產(chǎn)的條件下，該分廠在配料環(huán)節(jié)減少鉛精礦配比，將燒結(jié)塊含鉛由原來的19%～21%下調(diào)至17.5%～18.5%區(qū)間，該區(qū)間在富氧前燒結(jié)塊產(chǎn)量很難保證600 t/d，試驗期間可達690～720 t/d，結(jié)塊率也可達到22%的水平，減少了鉛精礦的消耗。

3.2 采用富氧燒結(jié)后各項技術(shù)經(jīng)濟指標情況

1)不同耗氧區(qū)間燒結(jié)塊指標數(shù)據(jù)對比。當燒結(jié)工序兩臺風機總用氧量在1 400 m3/h時，結(jié)塊率僅略好于正常生產(chǎn)，每天產(chǎn)塊量約687 t，勉強滿足鼓風爐生產(chǎn)。隨著用氧量逐步增加，脫硫率呈逐漸上升趨勢，用氧量達到2 600 m3/h后，總投入硫量隨著投入礦量增加而增加，燒結(jié)塊殘硫也隨之升高，脫硫率反而降低，每天產(chǎn)塊量約735 t，已較多超出鼓風爐的處理能力，同時多消耗氧氣,使成本增加。燒結(jié)工序主要技術(shù)經(jīng)濟指標、工藝條件及質(zhì)量指標詳見表1。

2)不同耗氧區(qū)間對制酸工序的影響。富氧試驗期間，對制酸工序影響較為明顯，每天硫酸產(chǎn)量對比試驗前提高6～20 t左右，轉(zhuǎn)化器保溫用電爐開動率明顯改觀，由試驗前50%左右降至最低17%左右,制酸尾氣排放指標基本無變化。制酸工序生產(chǎn)指標詳見表2。

表1 燒結(jié)工序主要技術(shù)經(jīng)濟指標、工藝條件及質(zhì)量指標

表2 制酸工序主要生產(chǎn)指標

4 經(jīng)濟效益核算

在不同的耗氧區(qū)間主要經(jīng)濟效益指標的變化見表3。

表3 經(jīng)濟效益計算(與富氧前對比)

5 結(jié)論

該廠在生產(chǎn)物料雜物比例較高的生產(chǎn)條件下，對燒結(jié)機2#、3#工藝風進行了富氧改造，進通過富氧燒結(jié)試驗可以得出如下結(jié)論。

1)在富氧試驗過程中，富氧鼓風使燒結(jié)機床層內(nèi)形成高溫條件，有利于物料粘結(jié)及燒結(jié)物料脫硫，結(jié)塊率得到明顯提高，從試驗前19.5%左右提高至21%～22%，燒結(jié)塊產(chǎn)量平均720 t/d，產(chǎn)量提高約10.7%，塊殘硫平均降低了0.2%左右，降幅16.7%。

2)富氧強化了燒結(jié)焙燒效果，彌補了試驗前需較高的含鉛品位來保證結(jié)塊的工藝短板。在富氧生產(chǎn)的條件下，配料環(huán)節(jié)減少鉛精礦配比，將燒結(jié)塊含鉛下調(diào)至17.5%～18.5%區(qū)間，降低了鉛精礦使用量。

3)富氧試驗期間，每天硫酸產(chǎn)量對比試驗前提高6～20 t左右，轉(zhuǎn)化器保溫用電爐開動率明顯改觀，由試驗前50%左右降至最低17%左右。

4)本次改造試驗，驗證了適當?shù)母谎鯚Y(jié)條件對于燒結(jié)系統(tǒng)工藝的適用性。但并不是富氧濃度越高越有利于燒結(jié)，當富氧含量過高時，由于氧化反應加劇，使物料中硅酸鉛成分在燒結(jié)機中前部過早熔融，粘結(jié)成塊，不利于脫硫。燒結(jié)工藝風機供富氧濃度控制在21%～23%、耗氧區(qū)間控制在2 000～2 300 Nm3/h時，能夠保證較好的產(chǎn)量及質(zhì)量指標，技術(shù)經(jīng)濟指標也為較佳水平。