基夫賽特煉鉛工藝備料系統的設計

謝 冰

(長沙有色冶金設計研究院有限公司,湖南長沙 410011)

基夫賽特煉鉛工藝備料系統的設計

謝 冰

(長沙有色冶金設計研究院有限公司,湖南長沙 410011)

介紹了基夫賽特煉鉛工藝備料系統的設計及其技術特點。

基夫賽特煉鉛;原料準備;蒸汽干燥;精細篩分;氣力輸送

基夫塞特煉鉛法自上世紀80年代投入商業運行以來,已逐步發展完善,成為新的直接煉鉛法中最為成功的一種[1]。

基夫塞特煉鉛法屬于閃速熔煉技術,原料采用噴槍加入爐中,硫化鉛精礦在爐內完成氧化、還原兩步反應生成金屬鉛,第一步氧化是一種速度很快的自熱反應,物料在未落入反應塔下部熔池前就基本完成了硫化物的氧化脫硫反應。為了保證反應的順利進行,向熔煉爐提供滿足要求的混合爐料是至關重要的。

1 流程設計

2008年,國內某企業引進了基夫賽特直接煉鉛技術。基夫賽特爐所處理的物料除了硫化鉛精礦和配入的熔劑(石灰石、石英石)、燃料煤和還原劑焦炭外,還有來自常規法煉鋅系統產出的酸浸渣,占爐料的20%以上。典型的基夫賽特爐入爐物料技術參數見表1。

表1 物料技術參數

基夫賽特爐對還原劑焦炭的入爐要求為:熔煉區粒度5～15 mm,電熱區粒度20～30 mm,水分小于1%;對鉛精礦、浸出渣、煙塵、石英石、石灰石、無煙煤等物料的入爐要求為:混合料粒度≤1 mm,水分小于1%。爐料粒度的控制是由物料在爐內反應的傳熱傳質要求決定的:鉛精礦的氧化脫硫過程是一種閃速熔煉,在噴槍出口即與氧氣混合,在基夫賽特爐反應塔上部迅速反應。粒度減小,反應速度成幾何倍數加快,單位質量物料反應面積達105～106cm2/kg,相反,對焦炭的粒度要求則是為了降低其在反應塔上部的反應和燃燒速度,使其在反應塔下部形成焦濾層,對金屬氧化物熔體進行捕集并還原。

基于以上考慮,備料系統設計了兩種不同的物料輸送路線:焦炭采用抓斗橋式起重機給料→帶式蒸汽干燥機干燥→雙層直線振動篩篩分→膠帶輸送機輸送上熔煉爐頂料倉→倉下計量→埋刮板輸送機輸送入噴槍的流程;混合料則采取抓斗橋式起重機給料→倉式配料→直線振動篩預篩分→轉筒式蒸汽干燥機干燥→干式球磨→回旋篩控制性篩分→氣力輸送上熔煉爐頂料倉→倉下計量→埋刮板輸送機輸送入噴槍的流程。具體工藝流程見圖1。

2 主要設備選擇

2.1 轉筒式蒸汽干燥機

長期以來,鉛鋅冶煉行業物料干燥均采用圓筒干燥機作為干燥設備,傳統的圓筒干燥機都設有燃燒室,通過燃料在燃燒室內的燃燒產生熱煙氣作為熱源來實現對物料的脫水,這種設備有如下不足:

1.需要消耗燃料來產生熱煙氣。

2.干燥系統為正壓操作,煙氣量大,煙塵率高,需對煙氣進行多段收塵處理。

3.熱煙氣溫度高,對于以硫化物為主的精礦易發生氧化脫硫,煙氣中含有低濃度SO2,既不利于環境保護,對煙氣處理系統設備還產生腐蝕[2,3]。

圖1 基夫賽特爐煉鉛原料制備流程圖

考慮到鉛冶煉系統為火法工藝,基夫賽特爐的反應塔和電熱區分別設有余熱鍋爐,煙化爐渣處理系統也有余熱鍋爐,產生的蒸汽可以作為加熱用熱源,因此選擇蒸汽干燥機進行物料的深度干燥。

轉筒式蒸汽干燥機屬回轉干燥機,采用間接加熱,與常規回轉干燥機的差別在于筒內安置了蒸汽加熱管,進出料兩端安裝了特殊的密封結構,加熱管貫穿整個干燥機身,以同心圓方式排成若干圈(一般1～6圈),干燥所需熱量主要由加熱管提供。機體有一定斜度,斜度往往取決于被干燥物料的流動性,物料經螺旋輸送機或重力式下料送至回轉圓筒,被加熱管間接加熱,最后被出料抄板抄起,從導料管輸出。蒸汽從旋轉接頭進入蒸汽分配器,經分配器分配給每根加熱管進行熱交換,換熱完畢后,凝液從旋轉接頭中心套管排出。

轉筒式蒸汽干燥機技術參數見表2。

表2 蒸汽干燥機技術參數

與傳統的轉筒式干燥機相比,蒸汽干燥機最大的優點是直接利用熔煉爐生產過程中產生的煙氣余熱,不需再消耗額外的燃料,實現了項目的節能降耗。另外,蒸汽干燥機產生的煙氣量也比較小,煙氣含塵濃度較低,尾氣采用一段布袋收塵即可滿足達標排放的要求。

2.2 干式球磨機

球磨機是對物料粒度進行控制的設備,設計選用了1臺干式格子型球磨機,球磨機技術參數見表3。

表3 球磨機技術參數

2.3 回旋式篩分機

磨后物料篩分設備的選擇對整個備料系統物料的輸送很關鍵,經球磨后98%以上的物料粒度均在1 mm以下,然而,如果不經過篩分,少量粗顆粒物料會造成其后向爐頂送料的氣力輸送系統的堵塞,影響基夫賽特爐供料的連續和穩定,影響生產的正常進行。

國內篩分設備廠家生產的各種振動篩一般用于對篩分效率要求較低的工況,而能適用于細顆粒物料的旋振篩單臺設備的處理能力較低。設計中借鑒了加拿大科明科公司的成功經驗,選用一臺ROTEX回旋式篩分機。

ROTEX篩分機是一種獨特的長沖程水平回旋篩,進料端成圓周運動,出料端為直線往復方式運動,物料100%接觸篩面而不是在篩面上跳躍,結合彈性小球高效篩面清潔系統,使其單位篩分面積物料處理能力提高60%以上。

設計選用的81SAMWMM回旋篩采用單層不銹鋼篩網,篩網面積50平方英尺,篩孔尺寸為6目(約3 mm),篩網尺寸與合格篩下物粒度非常接近,因而對大顆粒物料實施了絕對的控制,篩分效率達98%,是一種能進行精細篩分的設備。整個篩體為全密封,對粉塵的外溢進行嚴格控制。

2.4 氣力輸送系統

基夫賽特爐頂加料樓面標高為▽21.500,加上爐頂物料中間倉和計量系統,物料入車間的樓面高度達▽37.500,選擇合適的爐料輸送方式和設備是確保基夫賽特爐連續穩定運行的關鍵。

與傳統機械輸送技術相比,氣力輸送技術具有以下優點:(1)物料的適應性好,輸送距離遠;(2)物料在密閉的管道中輸送,不易造成二次污染;(3)輸送線路布置靈活,占地少;(4)機械傳動部件少,結構簡單,操作管理方便,維修費用低;(5)易于自動化控制,并可連續監測系統運行情況(如壓力、物料輸送量、輸送氣量等)[4,5]。

設計中,選用容積為10 m3的上引式倉式泵3臺,每一臺倉泵的輸送能力均能滿足系統60 t/h的物料用量,設置了兩條互為備用的輸送管線。

氣力輸送系統流程見圖2。

圖2 氣力輸送系統流程圖

3 生產實踐

備料系統于2011年底開始試車,通過半年的生產實踐,備料系統運轉情況良好,技術指標的生產值均達到了設計值。備料系統試車期間的生產數據統計見表4。

表4 備料系統生產數據

4 結束語

基夫賽特煉鉛備料系統的設計具有如下特點:

1.應用蒸汽管回轉干燥機取代傳統回轉窯干燥機有著顯著的優點:干燥介質來自于冶煉系統煙氣余熱回收產生的蒸汽,熱源穩定,不需另設熱風爐,操作筒單,節約能源,整體密封好,干燥物料溫度相對較低,不產生硫污染,實現了節能、降耗、環保。

2.100 kt/a鉛冶煉系統物料處理量大,達60 t/h,備料系統的混合料干燥、球磨、篩分工序均選用一臺設備即可滿足生產,特別是單臺處理量大,篩網尺寸接近物料粒度,篩分精度高的回旋篩在國內鉛冶煉行業尚屬首次運用。

3.針對基夫賽特爐加料平臺高,混合料粒度小,水分低的特點,選用管道氣力輸送的方式進行物料的運輸,既能滿足輸送高度的要求,又避免了機械輸送方式容易產生揚塵,對車間環境造成污染的缺點,也提高了整個系統的自動化控制水平。

[1] 王成彥,郜偉,尹飛.鉛冶煉技術現狀及我國第一臺鉛閃速熔煉爐試產情況[J].有色金屬(冶煉部分),2010,(1):9-13.

[2] 徐光澤.蒸汽回轉干燥機在硫精砂干燥中的應用 [J].硫酸工業,2007,(3):50-52.

[3] 趙福生.銅合成爐蒸汽干燥工藝優化與生產實踐[J].有色金屬(冶煉部分),2011,(2):42-45.

[4] 涂建華.氣力輸送技術在閃速煉銅中的應用[J].有色金屬(冶煉部分),2011,(2):16-19.

[5] 朱步范,賈德剛,黃曉軍.粉體機械輸送設備與氣力輸送設備應用比較[J].工程建設與設計,2005,(10):48-50.

Material Preparing System Designing for Kivcet Lead Smelting Process

XIE Bing

(Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of Nonferrous Metallurgy,Changsha410011,China)

The paper introduces the technique characteristic and design of the material preparing system for kivcet lead smelting process.

kivcet lead smelting process;material preparing;steam drying;fine screening;pneumatic conveying

TF812

A

1003-5540(2012)03-0025-04

謝冰(1968-),女,高級工程師,主要從事有色冶金設計工作。

2012-03-30