江西有色金属  2009, Vol. 23 Issue (2): 26-28
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烧结块质量波动对铅锌密闭鼓风炉生产的影响及对策[PDF全文]
陈绍刚     
韶关冶炼厂,广东 韶关 512024
摘要:分析了烧结块质量波动对铅锌鼓风炉生产工艺带来的影响,并采取相应措施来稳定铅锌鼓风炉生产,对生产操作具有一定的指导意义。
关键词烧结块    密闭鼓风炉    炉渣    生产    
On the Influence and Measures of Lump Sinter' s Quality Fluctuation on the Production of Closed Blaster Furnace
CHEN Shao-gang     
Shaoguan Smeltery Co., Ltd., Shaoguan 510024, Guangdong, China
Abstract: The influence of closed blaster furnace production technology caused by the fluctuating of lump sinter' s quality is analyzed. The corresponding measures are introduced to stabilize the blaster furnace production.
Key words: lump sinter    closed blaster furnace    slag    production    
0 引言

ISP(即Imperial Smelting Process)工艺炼铅锌是近代火法炼铅锌的先进工艺之一,主要是通过将铅锌精矿烧结焙烧后产出的烧结块与冶金焦在密闭鼓风炉内进行还原熔炼,同时产出粗铅和粗锌,再经过进一步精炼得到产品精铅、精锌。ISP工艺炼铅锌相比其他工艺,最大优势能够处理各种铅锌原生和次生原料,尤其是复杂难选的铅锌混合矿及含铅、锌的二次氧化物料,如蓝粉、浮渣、回转窑氧化锌、钢厂锌灰、镀锌灰渣等[1]。韶关冶炼厂(以下简称韶冶)是我国第一家采用该工艺炼铅锌企业。近年来随着铅锌产能的迅速扩张,铅锌精矿资源日趋紧张,该厂充分发挥ISP工艺优势,在生产流程中逐步提高小矿山矿粉及中间氧化物料的配入比例,获得了较好的经济效益。但由于小矿山矿粉成分复杂,金属品位波动大,导致烧结块质量存在一定波动,在一定程度上影响了密闭鼓风炉生产工艺的稳定性,主要表现在鼓风炉炉前放渣操作和渣含锌的控制难度加大。本文结合韶冶一系统鼓风炉2008年生产实践,针对烧结块中主要成分的变化给鼓风炉生产带来的影响进行分析,探讨生产过程中如何采取措施来适应物料变化,从而稳定鼓风炉生产,达到稳产、高产的目的。

1 密闭鼓风炉生产工艺流程

ISP技术核心是铅锌密闭鼓风炉生产系统,图 1为韶冶密闭鼓风炉生产工艺流程图。

图 1 韶冶铅锌密闭鼓风炉生产工艺流程

目前韶冶一系统密闭鼓风炉炉身面积22.89m2、风口区面积21.89m2;正常生产时主风口风量37~39km3/h,风温950~1000℃;放渣间隔时间50min左右,每炉放渣时间约35~45min;渣含锌5%~8%;清扫周期9~10d。

2 烧结块主要成分波动对密闭鼓风炉生产影响及实践

为了保持密闭鼓风炉生产工艺的稳定,对加入炉内的各类物料质量有着较高的要求,特别是烧结块,不仅要满足化学成分要求,还要具有一定的热强度和软化温度。表 1为韶冶对入炉烧结块化学成分要求,这样既满足鼓风炉对渣型的要求,又能保持鼓风炉炉况的稳定、受控。表 2为比较理想的鼓风炉炉渣成分[1]。2008年,受市场变化影响,韶冶进厂矿源复杂,造成烧结配料难度加大,导致入炉烧结块质量出现一定波动,影响鼓风炉生产与操作。

表 1 烧结块的化学成分  w/%
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表 2 鼓风炉炉渣化学成分  w/%
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2.1 烧结块含Pb及Pb+SiO2变化

从韶冶一系统2008年生产实践中发现密闭鼓风炉生产受烧结块含Pb及Pb+SiO2品位影响明显。在生产中发现,当烧结块含Pb < 22%时,炉前操作正常;当烧结块含铅在22%~23%时,生产操作基本正常,但炉前有时放铅时间略长,偶尔要及时烧渣口才能出渣;当烧结块含Pb>23%时,由于块软化温度偏低,在炉内过早软化,造成炉渣过热不足,炉前放渣困难,甚至放不出渣。同时放铅时间由正常10min左右增加至30~60min,进一步影响炉前放渣。根据生产记录统计,2008年1~12月份因炉前放渣出铅时间过长,造成炉前放渣困难有10次,其中有6次造成放渣故障,致使鼓风炉停止加料,炉前进行烧氧放渣的特殊操作,每次处理时间需3~10h,给生产带来较大影响。

由于烧结块含Pb、SiO2对软化温度有明显影响,生产中在控制块含铅时,同时控制Pb+SiO2含量,以达到提高块强度及软化温度目的。当块含Pb+SiO2<26%时,生产操作正常,放渣顺利,炉况稳定;当块含Pb+SiO2>26%时,由于块软化温度降低,鼓风炉内常会出现热压波动大、风口上渣,严重时甚至出现悬料故障。放渣间隔由50min降至30min左右,且炉渣不活、渣含锌高等现象,其中6~12月份出现悬料4次。在鼓风炉休风进行清扫检修时,发现炉身上部有大量松散炉结,这主要是由软化的烧结块与黏在一起的焦炭构成。

对烧结块检测结果表明,块Pb品位对烧结块软化点有较大影响,检测结果见3。可见当烧结块中Pb含量过高时,烧结块软化点下降明显[2]。软化点过低会造成烧结块在炉内过早熔化,易导致在炉身上部结成炉结,从而影响鼓风炉正常生产。当遇到这种物料引起鼓风炉悬料时,要停止加料2~3h进行降料线操作,当风口明亮、热压正常时,并通过更换含铅低的烧结块进行生产,可使炉况得到恢复。

表 3 烧结块成分及软化点情况  w/%
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2.2 烧结块含Fe、CaO变化

随烧结块带入鼓风炉内的Fe、CaO在熔炼过程中进入渣相参与造渣,其含量变化会引起渣型变化,影响炉渣黏度、渣温等[4]。2008年由于韶冶加大了杂矿、小矿山矿粉的处理力度,造成烧结块中Fe、CaO含量波动较大,鼓风炉生产也随之受到影响。根据生产统计,当烧结块中经常出现Fe、CaO含量偏低,炉前会出现炉渣流动性不好、渣含锌严重偏高现象,影响鼓风炉生产与操作。炉渣中Fe、CaO含量与渣含锌统计情况分别见表 4表 5。从表 4表 5可以看出,炉渣中Fe、CaO含量分别偏低时,都会造成炉渣含锌高,超过技术要求指标5%~10%,影响有价金属直收率和回收率;而且炉前渣黏性大,流动性不好,放渣时间多达1.5~2h,操作难度大。究其原因,主要是炉料中的锌约有60%是在炉渣中还原挥发,同时渣中的Fe对炉渣渣型影响较明显,而且Fe含量的增加有利于锌在高温下挥发;同时炉渣中CaO对炉渣熔点影响较大,CaO可以提高渣的熔点,并可提高渣中ZnO的活度,有利于炉渣中锌更好的挥发[3]。正常生产时要求炉渣含Fe23%~30%、CaO16%~20%、CaO/SiO2 0.85~1.0。

表 4 渣中Fe、Zn含量统计情况  w/%
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表 5 渣中CaO、Zn含量统计情况  w/%
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生产上针对含Fe、CaO含量低的烧结块,炉前要尽可能提高风温,适当延长放渣间隔时间,合理调整焦率,高渣温放渣,以提高渣的还原程度,改善渣的流动性。

2.3 As、S含量的变化

随物料带入鼓风炉内的砷,一部分进入炉渣,一部分挥发进入冷凝分离系统。鼓风炉生产要求烧结块含As尽可能低,一般要求低于0.35%。但2008年4月份烧结块中As长时间处于0.5%以上,造成冷凝分离系统生产恶化,熔剂槽、分离槽出现大量由砷锌化合物及其他氧化物组成的牙膏状物质,厚度100~300mm,造成铅锌分离效果差,粗锌含铅高(Pb>2%),严重影响了粗锌质量。当这种情况出现时,最好先将牙膏状氧化物扒出堆存,不返回生产流程,防止恶性循环。同时在烧结系统减少高As物料配入流程,可使鼓风炉生产逐步恢复正常。在鼓风炉炉况稳定后,堆存牙膏状氧化物块分批次加入炉内进行处理。进入炉渣中的As与Fe结成生成Fe-As化合物,造成部分Fe不参与造渣,改变渣型,引起炉渣含Zn>10%。

鼓风炉生产要求烧结块含S也是越低越好,当烧结块中的残硫超过1%时,炉内炉结形成比较快,悬料可能性也会增加,同时也会使炉渣更黏,放渣困难。电热前床渣铅分离差,渣含Pb偏高甚至大于3%,影响粗铅产量及直收率。通过提高鼓风炉渣温和电热前床温度可改善渣铅分离效果,使渣含Pb降低至2%左右。

由于As、S对鼓风炉生产有着严重影响,生产中需严格控制烧结块含As、S量,确保鼓风炉生产工艺受控。

3 稳定鼓风炉生产措施

通过上述分析,当烧结块质量出现波动时,为确保鼓风炉生产工艺稳定,生产中常采取以下措施来稳定鼓风炉炉况。

(1)当烧结块中Pb>23%时, 炉前相应提前10~15min放渣操作;当块含Pb+SiO2>26%时,生产中常会出现悬料,炉前下渣口出铅不出渣,风口上渣故障等,要及时采取上渣口放渣,同时要求改善配料状况,降低烧结块铅硅品位,确保烧结块含Pb+SiO2尽快降至26%以下。

(2)当烧结块中Fe < 8%、SiO2 > 4.5%时,则出现低铁高硅黏性渣,且炉渣含锌难控制。要确保渣中Fe>23%,当精矿不能满足烧结生产要求时,最好配入铁矿,提高烧结块中铁品位,从而达到提高炉渣含Fe量,满足密闭鼓风炉炉渣含Fe要求;同时积极调整CaO/SiO2,确保炉渣中CaO/SiO2>0.85、CaO>17%、SiO2 < 20%,使密闭鼓风炉渣型满足生产需要。

(3)严格烧结工艺控制,加强烧结脱硫效果,进一步降低块残硫。

(4)对于高As精矿及氧化物料,工厂需合理调整配料,降低进入流程中的砷量,同时可考虑砷开路,降低流程中砷的循环量,为生产创造有利条件。

4 结束语

ISP工艺最大的优势在于可以处理复杂难选的铅锌混合矿及二次铅锌氧化物料。近年来韶冶在处理小矿山矿粉及氧化物料方面积累了丰富的生产经验。严格控制烧结块中Pb、Pb+SiO2品位,稳定烧结块质量;积极调整配料结构,稳定鼓风炉渣型,使渣中CaO、SiO2、Fe、CaO/SiO2满足技术要求;加强鼓风炉生产操作,积极采取措施,保证鼓风炉生产工艺稳定,炉况顺行,为鼓风炉稳产、高产创造了条件,同时为工厂均衡生产奠定了基础。随着全球铅锌产能的扩张,铅锌矿资源供应日趋紧张,在目前的市场条件下,韶冶充分发挥ISP工艺优势,加大处理混合矿粉及二次氧化物料,从而降低了生产成本,提高了资源综合利用水平,促进了循环经济的发展。

参考文献
[1]
彭容秋. 铅锌冶金学[M]. 北京: 科学出版社, 2003.
[2]
陈国发. 重金属冶金学[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1990.
[3]
戴曦. 有色冶金原理[M]. 长沙: 中南工业大学出版社, 1997.