葛劉生，邱小英，葛根法，柯兆華，鄭艷玲

（1.江西離子型稀土工程技術(shù)研究有限公司，江西 贛州 341000；2.國家離子型稀土資源高效開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心， 江西 贛州 341000；3.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，江西 德興 334200）

1 引言

江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）一系統(tǒng)采用閃速熔煉、PS轉(zhuǎn)爐吹煉、回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉、永久不銹鋼陰極電解、兩轉(zhuǎn)兩吸制酸的主工藝流程［1］。貴冶失重給料系統(tǒng)由攪拌器、失重呼吸收塵系統(tǒng)、精礦給料螺旋、失重計(jì)量倉負(fù)荷傳感器構(gòu)成。

本文對生產(chǎn)過程中失重給料系統(tǒng)存在的料量波動大、物料計(jì)量不準(zhǔn)確、下料不均勻?qū)е缕龅纫幌盗袉栴}進(jìn)行了簡單概述。針對這些問題，對貴冶現(xiàn)有的給料系統(tǒng)和煙灰給料系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的升級改造，達(dá)到了閃速爐下料均勻的效果。

2 閃速爐給料系統(tǒng)原理

一系統(tǒng)閃速爐通過失重計(jì)量螺旋給料及振動給料，向精礦噴嘴內(nèi)輸送銅精礦［2］。失重給料控制系統(tǒng)通過料倉總成重量的減少來計(jì)算投料量，并根據(jù)該投料量與設(shè)定值進(jìn)行的比較結(jié)果，控制給料螺旋的速度，使投料量與設(shè)定值一致。投料控制器持續(xù)工作，直至稱量倉總成的重量達(dá)到預(yù)設(shè)的下限值。當(dāng)達(dá)到下限設(shè)定值時(shí)，稱量倉上面的球面閥會自動開啟并開始向稱量倉加料，直至稱量倉的重量達(dá)到預(yù)設(shè)的上限設(shè)定值。此時(shí)球面閥再次關(guān)閉，開始新一輪失重控制循環(huán)［3］。

稱量倉內(nèi)的排料量無法精確計(jì)量，只能依靠歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行體積流量估算。失重控制器通過控制輸出信號調(diào)節(jié)投料螺旋轉(zhuǎn)速，保證投料量相對準(zhǔn)確。因此要嚴(yán)格控制加料時(shí)間，不宜太長，否則會造成投料偏差增大而影響爐膛內(nèi)物料反應(yīng)［4］。

3 閃速爐給料系統(tǒng)存在的問題及原因分析

改造前，一系統(tǒng)閃速爐入爐物料從振動布料器兩側(cè)進(jìn)入精礦噴嘴中，通過調(diào)節(jié)埋刮板轉(zhuǎn)速和螺桿機(jī)料層厚度來控制煙塵計(jì)量，以手動分料閥方式進(jìn)行煙塵分料［5］。上述給料方式容易帶來以下問題：

（1）物料數(shù)量波動大、物料計(jì)量不準(zhǔn)確、布料不均勻。螺旋機(jī)最大允許波動值為5t，但在實(shí)際操作中，螺旋機(jī)最大波動超過30t，波動幅度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。給料螺旋給料量波動趨勢如圖1所示。這會對閃速爐爐況造成很大的影響［5］。

圖1 改造前給料螺旋給料量波動情況

（2）給料螺旋給料量波動大，會導(dǎo)致反應(yīng)塔內(nèi)下料出現(xiàn)偏析，富氧空氣與精礦的氣固相混合不均勻，存在精礦過氧化和欠氧化現(xiàn)象。直觀表現(xiàn)為反應(yīng)塔側(cè)壁溫度易出現(xiàn)局部高報(bào)事故，冰銅品位波動大，閃速爐渣含銅高達(dá)2%以上。

4 失重給料系統(tǒng)改造

（1）對原有的通過失重計(jì)量螺旋給料和振動給料將銅精礦送入精礦噴嘴的閃速爐精礦給料系統(tǒng)進(jìn)行了改造。改造后的系統(tǒng)拆除了精礦噴嘴振動給料器，在每根精礦計(jì)量螺旋出料口處增設(shè)了能力為Q=100t/h的1#、2#風(fēng)動溜槽各1根。出料口的這2根風(fēng)動溜槽匯入1根能力為Q=200t/h的3#風(fēng)動溜槽中。通過3#風(fēng)動溜槽將銅精礦送入精礦噴嘴中。同時(shí)，對精礦噴嘴的入口接收箱分布器進(jìn)行了整改，使進(jìn)入精礦噴嘴的物料能均勻地進(jìn)入閃速爐中。

（2）煙塵失重技術(shù)應(yīng)用及控制優(yōu)化，可以使煙塵計(jì)量更精確，且可抑制料量波動，為了將煙塵精確計(jì)量均勻加入到精礦噴嘴中，對煙塵給料系統(tǒng)進(jìn)行了改造。用1個有效容積相當(dāng)?shù)膱A柱形煙塵倉替換原有煙塵倉，改造后的煙塵倉外形尺寸為Φ4000mm×5600mm。此外，為了避免因風(fēng)機(jī)振動對失重計(jì)量帶來的計(jì)量精度問題，煙塵失重計(jì)量裝置支撐梁采用吊掛結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)與風(fēng)機(jī)平臺脫開。同時(shí)將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)改為混凝土基礎(chǔ)，并采取適當(dāng)?shù)臏p振措施。在新建的煙塵倉下設(shè)置1臺能力為Q=30t/h的煙塵失重計(jì)量裝置，失重計(jì)量裝置下設(shè)1根計(jì)量給料螺旋，螺旋出料口接煙塵風(fēng)動溜槽。煙灰通過風(fēng)動溜槽送至3#精礦風(fēng)動溜槽中，與精礦混合后通過精礦風(fēng)動溜槽進(jìn)入精礦噴嘴中，達(dá)到煙塵精確計(jì)量和均勻給料的目的。

圖2 給料系統(tǒng)改造前后對比圖

5 改造成果

在精礦裝入量穩(wěn)定前提下，改造前后閃速爐的主要技經(jīng)指標(biāo)及控制參數(shù)對比如表1所示。減少渣含銅既能改善閃速爐原材料的適應(yīng)性，又能有效地提高銅冶煉綜合總回收率［6-7］。影響渣含銅的因素很多，如冰銅品位、爐內(nèi)氧化氣氛的強(qiáng)度、閃速爐渣類型、操作溫度、磁性氧化鐵的含量、爐渣澄清的程度［8］。這些因素絕大部分與閃速爐給料系統(tǒng)和煙灰給料系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切相關(guān)。改造后閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，處于銅冶煉行業(yè)領(lǐng)先水平。SO3發(fā)生率的升高會增加鍋爐煙塵的粘結(jié)，提高后續(xù)廢酸處理工藝的費(fèi)用，同時(shí)會增加后續(xù)廢酸處理工序的成本；另外，SO3發(fā)生率升高會使煙氣露點(diǎn)增加，使排煙系統(tǒng)設(shè)備腐蝕加重，同時(shí)也會使電收塵器的收塵效果下降，嚴(yán)重地限制了工廠長周期生產(chǎn)運(yùn)行［9］。改造后SO3發(fā)生率由1.84%大幅下降至0.82%，極大地提高了系統(tǒng)性能。

表1 閃速爐改造前后主要技經(jīng)指標(biāo)變化

如圖3所示，改造后的閃速爐給料螺旋運(yùn)行非常平穩(wěn)。給料螺旋給料量波動最大值從30t下降到4t（螺旋機(jī)設(shè)計(jì)容許的波動值最大為5t），波動幅度明顯減小，解決了反應(yīng)塔中局部過熱和爐況波動的問題，提高了物料的均勻性［10］，為系統(tǒng)適應(yīng)高作業(yè)率、高精度提供了強(qiáng)有力的保證，這對穩(wěn)定閃速爐爐況有重大意義［11］。

圖3 改造后給料螺旋給料量波動情況

6 結(jié)論

對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的物料計(jì)量不精確、料量波動大、布料不均勻、渣含銅品位高等問題進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造。改造后，閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，可減少銅損失28980t/a，年增加收入6.7億元，SO3發(fā)生率由1.84%下降至0.82%，減少了設(shè)備的腐蝕，使閃速爐大修周期從2a變成3a，延長了閃速爐的使用壽命。

通過將近1a的生產(chǎn)實(shí)踐表明，改進(jìn)后的失重給料系統(tǒng)無論是工藝還是設(shè)備性能都比改進(jìn)前更適合生產(chǎn)特點(diǎn)，確保了生產(chǎn)的安全順行，也改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境。