單套制酸系統(tǒng)對(duì)應(yīng)鉛鋅冶煉生產(chǎn)的成功應(yīng)用

段林喬

(江銅鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500)

1 引言

鉛鋅冶煉行業(yè)目前普遍采用鉛鋅冶煉分別配制煙氣制酸系統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)模式，大多存在鉛冶煉爐窯漏風(fēng)率比較高，煙氣二氧化硫濃度偏低，鋅冶煉焙燒強(qiáng)度偏低，二氧化硫濃度也不高，為此，與之配套的煙氣制酸系統(tǒng)配置較低，產(chǎn)酸能力都偏小［1］。江銅鉛鋅金屬有限公司為響應(yīng)江西省政府提出整合全省鉛、鋅資源的號(hào)召，決定建設(shè)400kt/a 鉛鋅冶煉項(xiàng)目，綜合回收銅冶煉產(chǎn)出的含鉛鋅物料。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，一期200kt/a 鉛鋅(鉛、鋅各100kt/a)，本工程的廠址為九江市湖口縣金沙灣工業(yè)園區(qū)。100kt/a 鉛冶煉項(xiàng)目主要爐窯基輔賽特豎爐采用從意大利全套引進(jìn)，配套設(shè)施由長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì);100kt/a 鋅冶煉焙砂采用國(guó)內(nèi)比較成熟的沸騰焙燒爐技術(shù)，全套設(shè)計(jì)由長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院完成;回收100kt/a鉛冶煉和100kt/a 鋅冶煉共同產(chǎn)生的二氧化硫，用于配套生產(chǎn)硫酸300kt/a 的煙氣制酸系統(tǒng)由中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司承擔(dān)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)江銅鉛鋅金屬有限公司項(xiàng)目全體人員與兩家設(shè)計(jì)院通力合作，最終設(shè)計(jì)和運(yùn)行成功單套制酸系統(tǒng)對(duì)應(yīng)鉛鋅冶煉兩個(gè)冶煉系統(tǒng)的生產(chǎn)格局。作為鉛鋅聯(lián)合企業(yè)，首次三個(gè)系統(tǒng)高集成的模式運(yùn)作成功，自2012年4月運(yùn)行以來(lái)，至今已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)11 個(gè)月。

2 相關(guān)工藝流程簡(jiǎn)介

2.1 鉛冶煉工藝簡(jiǎn)介

(1)基輔賽特豎爐煉粗鉛特點(diǎn)?；o賽特豎爐煉鉛在國(guó)內(nèi)雖然是第一次建設(shè)，但是在國(guó)際上該技術(shù)是成熟可靠的。具有氧化還原在一座爐內(nèi)連續(xù)完成;原料適應(yīng)性強(qiáng);金屬回收率高;密閉性好;產(chǎn)生的煙氣SO2濃度高;能耗低等［2］，綜合經(jīng)濟(jì)效益高［3］。

(2)鉛冶煉工藝煙氣流程見(jiàn)圖1。

圖1 鉛冶煉工藝煙氣流程簡(jiǎn)圖

2.2 鋅冶煉工藝簡(jiǎn)介

(1)鋅冶煉工藝特點(diǎn)。鋅冶煉采用常規(guī)濕法煉鋅工藝，技術(shù)成熟，可溶鋅率高［4］，直收率高。

(2)鋅焙燒工藝煙氣流程見(jiàn)圖2。

圖2 鋅冶煉工藝煙氣流程簡(jiǎn)圖

2.3 煙氣制酸工藝簡(jiǎn)介

(1)煙氣制酸工藝特點(diǎn)。煙氣制酸采用成熟的煙氣制酸工藝。凈化采用動(dòng)力波洗滌配電除霧;干吸采用一級(jí)干燥兩級(jí)吸收;轉(zhuǎn)化采用兩轉(zhuǎn)兩吸，低溫位余熱回收;制酸尾氣采用最新的動(dòng)力波氧化鋅工藝。

(2)煙氣制酸工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 煙氣制酸工藝流程簡(jiǎn)圖

3 相關(guān)工藝參數(shù)

(1)鉛冶煉設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)如見(jiàn)表1。

表1 鉛冶煉設(shè)計(jì)參數(shù)表

(2)鋅沸騰焙燒相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 鋅沸騰焙燒爐設(shè)計(jì)參數(shù)表

(3)鉛鋅混合冶煉煙氣設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3。

(4)煙氣制酸相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 冶煉煙氣制酸設(shè)計(jì)參數(shù)表

4 鉛、鋅煙氣與煙氣制酸系統(tǒng)的無(wú)干擾對(duì)接

鉛基輔賽特豎爐冶煉煙氣與鋅冶煉沸騰焙燒爐煙氣都是冶煉煙氣制酸的原料氣，兩個(gè)系統(tǒng)各自擁有獨(dú)立的收塵系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)在分別送、停風(fēng)時(shí)，不能相互干擾在運(yùn)行系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)確保硫酸系統(tǒng)能夠正常平穩(wěn)的接、停氣。在風(fēng)量大幅變化，濃度大幅變化時(shí)，硫酸系統(tǒng)如何有效應(yīng)對(duì)，觸媒溫度的控制，風(fēng)量調(diào)節(jié)等都是非常具有難度。經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員不斷的改造和崗位操作人員的精心摸索，探索了一整套適合本集成系統(tǒng)的接煙氣的操作規(guī)程，非常有效的應(yīng)對(duì)鉛鋅煙氣的組合變化。并編制了相關(guān)操作規(guī)程教材《接鉛基輔賽特豎爐冶煉煙氣操作規(guī)程》、《接鋅沸騰焙燒爐煙氣操作規(guī)程》、《接鉛鋅混合煙氣操作規(guī)程》，該操作規(guī)程保證了鉛鋅煙氣與煙氣制酸系統(tǒng)的無(wú)干擾對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了鉛鋅聯(lián)合冶煉的單套制酸系統(tǒng)對(duì)應(yīng)鉛鋅冶煉煙氣的設(shè)計(jì)配置和正常運(yùn)行。

鉛鋅煙氣與硫酸系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程圖見(jiàn)圖4。

圖4 鉛鋅煙氣與硫酸系統(tǒng)簡(jiǎn)易流程圖

5 存在的問(wèn)題

(1)鉛冶煉排煙風(fēng)機(jī)采用國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)，軸密封一直無(wú)法得到徹底解決，有少量二氧化硫泄露，風(fēng)機(jī)房里面比較嗆，操作環(huán)境不是很理想。同時(shí)，鉛冶煉排風(fēng)機(jī)采用變頻控制，由于風(fēng)機(jī)選型時(shí)略微偏大，而鉛冶煉基輔賽特豎爐密閉性非常好，漏縫率非常低，造成排風(fēng)機(jī)在最小頻率下運(yùn)行，很容易造成變頻器溫度過(guò)高而使風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

(2)鋅冶煉沸騰焙燒排煙風(fēng)機(jī)與混合煙道距離過(guò)近，排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)造成鉛冶煉排風(fēng)機(jī)出口壓力短時(shí)間突然上漲，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升的現(xiàn)象。

(3)鋅冶煉沸騰焙燒爐在運(yùn)行過(guò)程中，由于漏風(fēng)率比較高，煙氣中二氧化硫濃度相對(duì)比較低，尤其是在沸騰爐工況不是很穩(wěn)定的情況下，濃度會(huì)有忽高忽低的情況。

(4)混合鉛冶煉和鋅冶煉沸騰焙燒煙氣用的混合煙道偏小，一定程度上造成兩個(gè)系統(tǒng)任何一個(gè)系統(tǒng)有波動(dòng)時(shí)，制酸一級(jí)動(dòng)力波入口壓力都會(huì)有較大幅度的變化，這樣無(wú)形中增加了制酸崗位員工的操作難度。

(5)兩個(gè)冶煉爐體排風(fēng)機(jī)出口煙道和混合煙道，設(shè)計(jì)時(shí)采用了較多的伸縮節(jié)來(lái)消除熱脹冷縮的應(yīng)力，但是在伸縮節(jié)和煙道焊接部位由于不同金屬材質(zhì)連接，容易出現(xiàn)化學(xué)腐蝕穿孔現(xiàn)象，煙氣也會(huì)出現(xiàn)泄露。兩個(gè)冶煉爐體升溫和保溫都采用的是天然氣作為主要燃料，一定程度上增加了煙氣中的水分，也會(huì)增加煙道的腐蝕概率。

6 結(jié)語(yǔ)

鉛鋅冶煉企業(yè)大都因冶煉工藝限制，采用一個(gè)火法系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一個(gè)制酸系統(tǒng)的配置模式設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行。這樣的模式下，煙氣制酸系統(tǒng)大多產(chǎn)能小，設(shè)備自動(dòng)化程度低，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率比較高，二氧化硫轉(zhuǎn)化率低，總硫利用率比較低，尾氣二氧化硫含量比較高，設(shè)備投資重復(fù)率比較高。而單套煙氣制酸系統(tǒng)對(duì)應(yīng)兩個(gè)冶煉系統(tǒng)的成功應(yīng)用，大大提升了鉛鋅冶煉配套煙氣制酸系統(tǒng)的產(chǎn)酸能力，節(jié)約了設(shè)備投資，節(jié)省占地面積，同時(shí)更加有利于制酸尾氣中二氧化硫的集中治理，保護(hù)環(huán)境。鉛鋅聯(lián)合模式在鉛鋅行業(yè)來(lái)說(shuō)具有與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)［5］，資源可以相互利用，大大提高金屬的回收率。本套系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)和運(yùn)行，在一定程度上促進(jìn)了鉛鋅產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，同時(shí)也為多金屬品種冶煉采用聯(lián)合［6］企業(yè)運(yùn)作模式樹(shù)立了標(biāo)桿。也為行業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，明確了方向。實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

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