吳衛國, 王建銘
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氧氣底吹熔煉爐處理含石墨C鉛精礦的生產實踐
吳衛國, 王建銘
對比了氧氣底吹熔煉爐單獨處理含石墨C鉛精礦及搭配處理二次鉛物料時的實際生產數據,得出了氧氣底吹熔煉爐處理含石墨C鉛精礦時適宜的工藝參數及生產操作條件。
氧氣底吹熔煉爐; 石墨C; 鉛精礦; 二次鉛物料
氧氣底吹煉鉛技術是世界上應用最廣泛的鉛冶煉技術。該技術第一段采用氧氣底吹熔煉爐對物料進行氧化熔煉,第二段采用還原爐對熔煉爐產出的液態鉛渣進行還原熔煉。氧氣底吹熔煉爐對原料有很強的適應性,能夠處理鉛精礦、鉛膏、鋅廠浸出渣及其它的各種復雜的二次物料[1-3]。
在實際生產過程中,氧氣底吹熔煉爐處理的鉛精礦一般為硫化礦,鉛精礦中不含石墨C或者僅含很少量的石墨C。但是,也有少數礦山所產的鉛精礦含有石墨C,由于選礦技術和經濟的原因,這類鉛精礦中石墨C含量很高,有的超過了10%。然而,氧氣底吹熔煉爐處理含石墨C鉛精礦時,生產操作上與處理不含石墨C的鉛精礦有很大的區別。
含石墨C鉛精礦、二次鉛物料、熔劑經過定量給料機配料,由膠帶輸送機加入到圓盤制粒機中同返回煙塵一起制粒。粒料通過膠帶輸送機和可逆膠帶輸送機加入到爐前倉,經過定量給料機計量后,由移動帶式輸送機加入到氧氣底吹熔煉爐中。氧氣、氮氣和除鹽水通過氧氣底吹熔煉爐底部的氧槍噴入爐內。熔煉過程產出的粗鉛從虹吸口放出,用粗鉛鑄錠機鑄錠;高鉛渣從放渣口放出,通過溜槽流入鑄渣機中。煙氣通過虹吸口一端的出煙口進入余熱鍋爐上升煙道,經過余熱鍋爐回收余熱,電收塵器收塵后送制酸車間。
2.1 含石墨C鉛精礦的特點
鉛精礦根據石墨C含量及其對生產過程的影響,分為含石墨C較低的鉛精礦(石墨C含量<2%)、含石墨C中等的鉛精礦(石墨C含量在2%~4%),含石墨C高的鉛精礦(石墨C含量>4%)三類。表1列出了幾種含石墨C鉛精礦的主要組成。
表1 含石墨C鉛精礦組成(干基) %
從含石墨C鉛精礦成分分析結果看,含石墨C較高的鉛精礦,石墨C含量波動較大,在2%~10%之間,有的超過了10%;含石墨C低的鉛精礦,石墨C含量比較穩定。含石墨C較高的鉛精礦中,Fe和CaO含量較低,在熔煉過程中需考慮配入部分熔劑。
另外,石墨C波動對爐況影響較大,因此在配料之前混料需充分均勻,保證入爐鉛精礦石墨C含量穩定。
2.2 生產技術指標
氧氣底吹熔煉爐處理含石墨C鉛精礦及搭配處理二次鉛物料的主要生產技術指標見表2。
表2 氧氣底吹熔煉爐生產技術指標
注:氧氣底吹熔煉爐的規格為Φ4.1 m×14 m。
2.3 生產數據
分別列出了處理兩種物料時穩定生產的數據,對氧料比、渣含Pb、FeO/SiO2、CaO/SiO2和余熱鍋爐溫度進行了分析。數據為48 h連續穩定生產的數據。
2.3.1 氧料比
氧氣底吹熔煉爐氧料比見圖1。
圖1 氧料比
單獨處理含C鉛精礦時,氧料比平均值為100 m3/t;含C鉛精礦搭配處理二次物料時,氧料比平均值為96 m3/t??梢?,含C鉛精礦搭配處理二次物料時,其氧料比相比鉛精礦單獨處理時要低,主要是由于配入的二次物料中含有硫酸鹽,硫酸鹽在熔煉過程中會分解提供氧氣。
2.3.2 渣含Pb
底吹爐高鉛渣含Pb見圖2。
圖2 渣含Pb
處理兩類物料時渣含鉛都控制在40%~45%。單獨處理含石墨C鉛精礦時,平均渣含Pb為41.6%;含石墨C鉛精礦搭配處理二次物料時,平均渣含Pb為43.8%??梢?,鉛精礦搭配處理二次鉛物料時,底吹爐渣含Pb更高,主要是因為二次物料中Pb的硫酸鹽分解成氧化物進入高鉛渣中,提高了渣中Pb含量。
2.3.3 高鉛渣鐵硅比
兩種情況下的底吹爐高鉛渣鐵硅比見圖3。
圖3 鐵硅比
單獨處理含C鉛精礦時,鐵硅比在1.25~1.48之間波動,平均值為1.39; 含C鉛精礦搭配處理二次物料時,鐵硅比在1.35~1.63之間波動,平均值為1.51。 可以看出,單獨處理含石墨C鉛精礦時,FeO/SiO2可在較大范圍波動,可根據原料和還原過程選擇合適的FeO/SiO2。
2.3.4 高鉛渣鈣硅比
底吹爐高鉛渣鈣硅比見圖4。
圖4 鈣硅比
單獨處理含C鉛精礦時,鈣硅比在0.39~0.47之間波動,平均值為0.43; 含C鉛精礦搭配處理二次物料時,鈣硅比在0.42~0.7之間波動,平均值為0.53??梢钥闯?,處理含C鉛精礦時,CaO/SiO2可以在較大范圍內波動,可根據原料和還原過程需要選擇合適的CaO/SiO2。
2.3.5 余熱鍋爐溫度
圖5為上升煙道入口溫度和余熱鍋爐出口溫度。
圖5 余熱鍋爐溫度
單獨處理含石墨C鉛精礦時,上升煙道入口溫度在735~843 ℃,平均800 ℃;含石墨C鉛精礦搭配處理二次物料時,上升煙道入口溫度在895~1 010 ℃,平均950 ℃。單獨處理含C鉛精礦,余熱鍋爐出口溫度在372~392 ℃,平均385 ℃;含C鉛精礦搭配處理二次物料,余熱鍋爐出口溫度在895~1 010 ℃,平均950 ℃。含C鉛精礦搭配處理二次物料時,處理量較大,煙塵量大,煙塵在上升煙道反應放熱導致溫度較高,故單獨處理含C鉛精礦較搭配處理二次物料上升煙道入口溫度低;由于余熱鍋爐可以通過振打和爆破清灰有效地控制出口溫度,故兩種情況下,余熱鍋爐出口溫度相差不大。
2.4 放鉛和放渣
氧氣底吹熔煉爐放鉛時間為30~40 min,粗鉛溫度950~1 000 ℃,放渣時間為60~90 min,在放鉛10~15 min后開始放渣,高鉛渣溫度1 000~1 060 ℃。生產過程中爐內的渣和鉛盡快放出,使爐內熱量盡量排出,降低爐內熱強度,有利于熔煉過程的順利進行。
(1)底吹爐處理含石墨C鉛精礦時,石墨C含量一般不超過4%。鉛精礦石墨C含量超過4%將導致熔煉溫度升高,煙塵率加大,耐火材料侵蝕加快等問題,影響熔煉過程的穩定進行。
(2)含石墨C鉛精礦搭配處理二次物料,可以有效地控制熔煉過程溫度,保證熔煉過程的順利進行,當搭配二次物料時,氧料比一般會更低。
(3)底吹爐處理含石墨C鉛精礦,氧料比的控制十分重要,由于石墨C的存在,導致還原反應的發生。因此控制氧料比,控制合適的渣含Pb,是確保熔煉過程順利進行的關鍵。一般生產過程中盡量控制較低的氧料比,但過低的氧料比會導致粗鉛中含有大量的硫酸鹽和氧化物,粗鉛質量變差。
(4)底吹爐處理含石墨C鉛精礦,應控制較低的熔池液面高度,同時將粗鉛和高鉛渣盡快放出,使爐內的熱量盡量排出,減小熔煉爐熱強度,降低熔煉過程溫度,保證熔煉過程穩定進行。
(5)底吹爐處理含石墨C鉛精礦的過程中,由于石墨C的存在,導致煙氣溫度升高、煙塵率增加,余熱鍋爐的各點溫度明顯升高,余熱鍋爐蒸發量將明顯增加。通過控制彈簧振打和爆破清灰頻率可以有效控制余熱鍋爐溫度,但需注意余熱鍋爐蒸發量的變化。
[1] 王忠實. 氧氣底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛工藝的開發和應用[A].中國有色金屬學會,中國有色金屬學會第四屆學術年會論文集[C]. 溫州:2003: 34-37.
[2] 王建銘. 氧氣底吹熔煉—鼓風爐還原煉鉛的新進展[A].中國有色金屬學會,中國有色金屬學會第五屆學術年會論文集[C]. 北京:2007: 46-51.
[3] 李東波,張兆祥. 氧氣底吹熔煉鼓風爐還原煉鉛新技術及應用[J].有色金屬(冶煉部分),2008,(5): 12-17.
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Practice of treating the lead concentrate with graphite C in SKS furnace
WU Wei-guo, WANG Jian-ming
The paper contrasted the operations and parameters between separate and collocation secondary lead material treating the lead concentrate with graphite C in SKS furnace. The suitable parameters and operations of treating the lead concentrate with graphite C in SKS furnace were obtained.
SKS furnace; graphite C; lead concentrate; secondary lead material
吳衛國(1982—),男,湖北黃石人,碩士,工程師,從事有色冶煉工廠設計工作。
2015- 06- 30
TF812
B
1672- 6103(2015)06- 0033- 03