新型柔性密封裝置在鋅冶煉回轉窯的應用

馮長征 曹衛衛 譚德成

【摘要】窯尾密封是回轉窯運行過程中的一項技術難題，因其屬于動態運行設備，窯尾密封不嚴，會導致導致氧化鋅泄漏，污染環境。經過優化設計，改變回轉窯的迷宮密封結構，采用柔性密封材料制作一種新型密封裝置，解決了運行過程中的漏料問題。

【關鍵詞】浸出渣回轉窯；氧化鋅泄漏；柔性迷宮密封；優化設計

0前言

河南豫光鋅業有限公司是一家以生產電解鋅為主導產品的公司，年生產25萬噸電鋅，40萬噸硫酸，同時綜合回收鉛、銀、銅、鎘、鈷、銦等多種有價金屬。我公司采用傳統的常規濕法工藝生產電解鋅，用Φ4.15m×58m回轉窯揮發處理鋅浸出渣，產出的氧化鋅煙塵經過多膛爐脫除氟氯之后回收鋅、鉛、銦、鎘等有價金屬。回轉窯運行8年后，尾部迷宮式密封因筒體變形，盤根磨損等原因，漏料嚴重，造成窯尾部氧化鋅物料漏料，采用原迷宮式密封已起不到效果。經市場多方考察采用了新型柔性密封裝置，滿足了生產需求，起到了良好效果。

1回轉窯舊密封形式存在的問題

回轉窯是是一種煅燒、焙燒或干燥粒狀及粉狀物料的熱工設備，在有色冶金行業主要用于濕法煉鋅系統產生的浸出渣進行焙燒處理。含鋅20%浸出渣中在1200℃以上的高溫下，被一氧化碳還原為金屬而揮發后進入熱煙氣中，在煙氣中被氧化成氧化鋅后，通過后續收塵系統回收。由于回轉窯正常生產時窯尾壓力要求在40Pa左右，建設時采用的的迷宮密封結構簡單，密封不嚴，窯尾冒灰現象嚴重，氧化鋅物料白白流失，同時泄漏的二氧化硫氣體會對環境產生嚴重污染，不符合國家環保要求。因此窯尾冒煙問題迫切需要進行研究改造。

原窯尾密封設計采用迷宮密封結構（圖1），內部的密封圈常因與窯體直接焊接相連，由于窯尾溫度的變化導致密封圈經常出現開裂移位問題，阻力大。每次焊接處理必須進行停爐拆卸處理，維修量大且困難。

圖1原密封結構圖

回轉窯采用4檔8托輪支撐，液壓擋輪控制上下行，上下行控制范圍在±30mm，窯體在實際運行過程中徑向擺動偏移達到20mm-50mm左右，這也導致迷宮密封間隙局部過大，冒煙問題更嚴重。

為了解決控制漏料、冒煙問題，先后在窯尾安裝了兩臺100m2的脈沖收塵器，用于迷宮密封處冒出來的氧化鋅煙塵的回收，有一定效果，但由于煙氣量大、溫度高（煙溫達到250-350℃），收塵器中防水防油針刺氈布袋根本無法使用，經常出現燒損問題。后來選用耐高溫的美塔斯濾袋（耐溫<250℃），也在使用10天左右就得更換一批布袋，均是出現燒損嚴重問題。

2新型柔性密封裝置的結構特點

為了徹底解決回轉窯窯尾漏料、冒煙問題，我們多次實地考察水泥窯及同類設備的密封方案，對于轉窯的密封均存在漏料、冒煙問題，也未得到很好的解決。

經過我們查閱資料，多方論證，結合鋅浸出渣回轉窯的結構特點，改變原有的迷宮密封結構，采用柔性密封材料，設計制作了一種新型柔性密封裝置（附圖2），由摩擦套擋圈、特種耐熱鋼摩擦套、錐體法蘭、碳硅鎳復合密封板、高潤滑耐磨槽式耐熱鋼片和用于調整密封松緊的鋼絲繩、滑輪等部件構成。

為了保障在柔性密封使用磨損后杜絕冒煙，保留窯尾一臺收塵器，在柔性密封裝置外圍安裝收塵罩，用于在柔性密封裝置磨損情況下投用。此套密封裝置具有密封結構簡單，維修方便，密封效果好等優點。石墨密封塊磨損后，只需將密封塊的兩條固定螺栓拆除即可更換。即使窯尾變形嚴重，回轉窯運行中存在的上下行串動、變形及擺動問題，因復合密封板的柔性作用和調節鋼絲繩的拉力大小可調，均能很好的進行密封。

圖2新型密封結構示意圖

圖3新型密封結構安裝圖

3新型柔性密封裝置的應用效果

回轉窯新型柔性密封裝置的應用，達到了預期的效果，一方面，窯尾漏料、冒煙現象消除，能夠很好的保證窯尾正壓生產要求；另一方面，窯尾脈沖收塵器停運，節約了收塵器電耗及收塵布袋效果。本裝置克服了回轉窯運行中存在的上下行串動、變形及擺動等問題對密封效果產生的不良影響，同時密封裝置收集的氧化鋅數量降低，更容易將收集的氧化鋅從積灰斗排出，降低了職工勞動強度。

回轉窯窯尾密封改造后，系統生產更加穩定，杜絕了因窯尾冒煙而引起的縮風減料現象的發生；窯尾收塵器停用，無收塵布袋更換及收塵器收集物料轉運工作，工人勞動強度大大降低，現場環境得到改善，同時也減輕了冒煙現象對環境造成的污染。4結束語

本裝置從2013年7月份開始應用，經過將近半年時間的使用，密封效果好，檢查、維修均比較方便，解決了制約我公司回轉窯生產的環保問題，同時降低了氧化鋅物料在微正壓下的損失。可以推廣應用在鋅冶煉企業回轉窯的窯頭和窯尾的密封，同時亦可應用于水泥回轉窯的密封裝置，具有較大的推廣應用價值。

【參考文獻】

［１］《鉛鋅冶金學》編委會．鉛鋅冶金學[M]．北京：科技出版社，2003，3．

［２］吳宗澤，機械設計師手冊[M]．機械工業出版社，2002．

［２］《有色冶金爐設計手冊》編委會．有色冶金爐設計手冊[M]．冶金工業出版社，2004，1．

［４］河南豫光鋅業有限公司一期10萬噸電鋅圖紙[Z]．北京設計院設計．

［５］張建良，閆永芳，徐萌，趙小紅，張曦東．高爐含鋅粉塵的脫鋅處理[J]．鋼鐵，2006（10）．

［６］陳文仲，王春華，劉寶玉，賈馮睿，田遠航．回轉窯供風管參數對窯內熱工狀況的影響[J]．化工學報，2011（11）．

［責任編輯：薛俊歌］