大型銻鼓風爐技改及生產實踐

羅正離，劉放云

(錫礦山閃星銻業有限責任公司，湖南冷水江 417500)

我國是世界上最大的銻資源國、生產國和出口國，產量約占全世界的80%，銻精礦的冶煉工藝以銻鼓風爐揮發熔煉為典型代表。鼓風爐揮發熔煉工藝具有原料適應性較強、處理能力較大、易于機械操作等優點，自1965年由原錫礦山礦務局研究成功后，在我國獲得快速發展，現已成為我國主要煉銻方法。

某銻冶煉廠擁有一套3.0m2銻揮發熔煉鼓風爐生產系統，但“低料柱、薄料層、高焦率、高溫爐頂”的作業條件也決定了該系統存在焦率大、能耗高、煙氣冷卻和收塵系統龐雜等弊端，與我國目前環境保護和節能減排要求相去甚遠，必須加以改善。

1 3m2煉銻鼓風爐揮發熔煉工藝現狀

1.1 基本工藝

目前煉銻鼓風爐揮發熔煉的基本工藝流程為:銻精礦和石灰混合制粒自然干燥，與焦炭、熔劑分別計量后從爐頂投入鼓風爐，空氣由爐體兩側的風嘴鼓入，在爐內高溫條件下物料發生干燥、分解、揮發、氧化和造渣等冶金反應;銻主要以氧化銻的形式進入煙氣，同時生成的高溫熔體進入前床澄清分離，上層為爐渣、中間為銻锍、底層為粗銻，分別排出，爐渣外售，銻锍返回處理;高溫煙氣經水冷卻后進入表面冷卻器，然后進入布袋收塵室，收塵后的低濃度SO2煙氣送脫硫系統處理。

煉銻鼓風爐揮發熔煉基本工藝流程如圖1所示。

圖1 銻鼓風爐揮發熔煉工藝流程

1.2 煉銻鼓風爐目前存在的問題

1.2.1 能源消耗高

銻鼓風爐入爐銻精礦的主要成份是Sb2S3，而Sb2S3是易揮發、易氧化的物質，并且同溫度時Sb2O3的蒸汽壓比Sb2S3大，Sb2S3是先揮發后被氧化的，因此硫化物氧化所釋放的大量熱量不能夠被后續反應所利用，大部分熱量被煙氣帶走;但是入爐物料的熔解、分解及其它反應都需要大量的熱量，所以焦炭的消耗量特別大，焦率一般為35% ～40%，高于其它有色金屬鼓風爐的焦率。3.0m2銻鼓風爐熱平衡測試的基本情況見表1。

表1 銻鼓風爐熱平衡測試基本情況

據測試，銻鼓風爐含塵高溫煙氣帶走的熱量占總熱量的58.51%，熱效率低是造成銻鼓風爐焦炭消耗升高的一個重要原因。

銻鼓風爐爐渣的傳統渣型為:SiO240%±2%，FeO 30% ± 2%，CaO 18% ±2%［1］，其它成分為10%，爐渣的熔點、粘度可以滿足生產要求，但是FeO的含量較高，而爐渣中的鐵主要靠熔劑帶入，熔劑消耗高也會造成鼓風爐的焦炭消耗升高，銻鼓風爐改造前的能源消耗情況見表2。

表2 銻鼓風爐改造前的能源消耗情況

1.2.2 熔劑消耗量大

如前所述，爐渣中FeO的含量較高，達30%之多，而銻精礦鐵含量很低，爐渣中的鐵主要靠熔劑帶入，因此銻鼓風爐的鐵礦石消耗比例高，通常達到入爐銻礦質量比例的40%以上，不但降低了床能力，而且增加生產成本。

1.2.3 低濃度SO2煙氣難以回收利用

由于Sb2S3是極易揮發的，出爐煙氣中不可避免含有大量的Sb2S3，為提高銻氧質量，必須通過漏風來氧化煙氣中Sb2S3，加之收塵系統的漏風，因此收塵系統后煙氣中SO2的濃度會大幅度降低，約為0.3% ～0.8%(體積百分比)［1］，只能進銻锍系統處理，無法回收利用。

2 技術改造措施

針對銻鼓風爐生產工藝的特點，采取了以下技術措施，有效地提高了銻鼓風爐的技術指標。

2.1 采用富氧熔煉

由于銻鼓風爐煙氣帶走的熱量高達58.51%，因此提高入爐空氣的氧氣濃度，可以大幅度減少入爐空氣量，大量減少煙氣流量，減少煙氣帶走的熱量，以降低焦炭消耗，同時入爐空氣中氧分壓提高后，爐內的燃燒反應會更加迅速，爐溫會進一步提高，能夠促進爐內冶金反應的進程，從而可以提高爐床生產能力，達到提高處理量，進一步降低焦炭消耗的目的。

實踐表明，當氧氣濃度在25% ～35%時，富氧揮發熔煉新工藝可以降低焦炭消耗30%以上，提高爐日處理量40%以上，大量減少煙氣排放量，節焦效果明顯。

制氧系統采用變壓吸附制氧工藝。

2.2 回收利用銻鼓風爐含塵高溫煙氣的余熱

由于硫化銻和氧化銻的特性，銻鼓風爐產生大量的含塵高溫煙氣，溫度高達1 100℃，高溫煙氣帶走的熱量占到總熱量的58.51%，利用銻鼓風爐的含塵高溫煙氣余熱來預熱入爐空氣，提高入爐空氣的顯熱是降低銻鼓風爐焦炭消耗的一條重要途徑。

由于銻鼓風爐的高溫煙氣中含有大量的粗氧化銻粉塵，而粗氧化銻是一種十分容易粘結的物質，換熱器的內壁粘結粗氧化銻粉塵以后，會嚴重影響換熱效果，在利用高溫煙氣余熱來預熱入爐的冷空氣中需要解決三個方面的問題:粉塵容易粘結的問題、換熱器內壁的使用壽命、如何提高綜合傳熱系數。

通過采用大通道的輻射式換熱器［2］，內壁采用耐熱鋼，提高空氣側的流速，入爐空氣的熱風溫度達到了400℃，可以減少焦炭消耗，節能效果比較明顯。

從換熱器出來的煙氣溫度還比較高，因此煙氣通過列管式對流汽化器以產生蒸汽供生產之用，進一步降低能源消耗。

2.3 采用高硅低鐵渣型

對原來的銻鼓風爐渣型進行優化，得到了一個更加適應生產的銻鼓風爐渣型，新渣型中的FeO含量較之以前大幅度下降了，SiO2的含量有所上升，Fe/SiO2為0.35～0.5，但是其理化性能指標熔點和粘度等仍然可以滿足銻鼓風爐生產工藝的要求。根據新渣型指導鼓風爐生產，可以節約大量的焦炭和鐵礦石，提高爐日處理重量，提高銻鼓風爐的冶煉回收率。

2.4 銻鼓風爐的大型化

銻鼓風爐爐型從3 m2擴容到4.5 m2，冷凝收塵系統也相應地進行了配套改造。

銻鼓風爐的大型化是對各個工藝結構進行優化，要充分發揮大量高溫熔體能夠穩定和促進冶金反應的優勢，以進一步優化技術經濟指標，達到降低焦炭消耗的目的。

3 技術改造效果

通過技術改造后，銻鼓風爐的各項技術指標均有明顯的改善，改造前后具體的對比指標見表3。

表3 改造前后技術指標比較表

從表3可知，改造后生產能力提高了50%以上，焦炭消耗降低了35%以上，鐵礦石的消耗也能夠降低35%以上，銻的回收率提高了1個百分點，效果顯著。

由于生產系統漏風嚴重，收塵后煙氣中SO2濃度仍然只有0.8% ～1.3%，離普通制酸要求相差很遠，即使是非穩態制酸也要求煙氣SO2濃度要達到2.5%，因此仍然只能采用脫硫處理。

4 結論

1.通過對銻鼓風爐采用富氧鼓風、利用煙氣余熱、采用高硅低鐵渣型和擴大爐膛面積，可以提高煉銻鼓風爐的生產能力、降低能耗和提高銻金屬回收率，效果顯著。

2.改造后遺留問題，煙氣SO2濃度仍然偏低，沒有資源化利用，需進一步研究其利用途徑。

［1］ 趙天從.銻［M］.北京:冶金工業出版社，1987.271.

［2］ 賀成林.冶金爐熱工基礎［M］.北京:冶金工業出版社，1990.280.