江銅鋅冶煉沸騰焙燒系統的改進及生產實踐

楊金林，周德繼，溫偉金，李干海

（江西銅業集團公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

江西銅業鉛鋅金屬有限公司一期工程于2009年開工建設，設計能力為100kt/a鋅錠和100kt/a鉛錠。鋅系統采用魯奇式109m2沸騰焙燒爐進行鋅精礦焙燒，其主要特點是爐內熱容量大且均勻，溫差小，料粒與空氣接觸表面積大，反應速度快，強度高，傳熱傳質效率高［1］。2011年12月沸騰焙燒爐開始投料試生產。在試生產摸索初期，由于部分初始設計工藝、設備不能滿足生產實際需求，加之操作人員經驗不足致使沸騰焙燒爐生產周期短，作業率較低，嚴重制約后續浸出凈化工序的生產。通過試生產的不斷摸索及對工藝、設備的不斷優化、改造，各項技經指標得以大幅提高，在生產中取得了良好的效果。

2 沸騰焙燒爐原理及生產工藝流程

鋅精礦沸騰焙燒就是利用具有一定氣流速度的空氣自下而上通過爐內礦層，使固體顆粒被吹動，相互分離而呈懸浮狀態［2］，達到固體顆粒（鋅精礦）與氣體氧化劑（空氣）的充分接觸，以利于化學反應進行。通過反應，使得精礦中的ZnS氧化成ZnO，硫氧化成SO2進入煙氣系統，鉛、鎘、砷和銻等雜質氧化變成易揮發的化合物或直接揮發從精礦中分離。其生產工藝流程見圖1。

圖1 鋅沸騰焙燒爐生產工藝流程圖

3 前期生產狀況與分析

試生產期間，沸騰焙燒爐作業率及床能力偏低，挖爐現象經常發生，人員勞動強度大。試生產期作業率見表1。

表1 2012-2014年沸騰焙燒爐年均作業率

分析其主要原因有以下幾點：

3.1 帶料系統不穩定，爐溫波動大，產出焙砂質量差

設計確保穩定給料的存儲料倉無法進行精礦的儲存，達不到設計要求，致使入爐料量易波動不能穩定給料，從而導致爐內溫度變化大，產出焙砂質量差。

3.2 冷埋管設計不合理，造成埋管區域易形成燒結，造成爐況惡化

初始設計冷埋管各管束間間距較小，致使當生產周期較長或原料中的Si、Pb品味上升時就易造成管束結疤，局部區域燒結［3］，造成整個埋管區域無法正常沸騰，且粘結面積會逐步擴大，最終造成爐況惡化，挖爐現象發生。

3.3 沸騰冷卻器故障率較高

進入沸騰冷卻器近900℃的高溫焙砂對設備沖刷嚴重，沸騰冷卻器內部經常出現漏水點，導致系統停車處理。

3.4 電收塵腐蝕嚴重，部分電場無法正常運行

精礦在沸騰焙燒爐燃燒后的煙氣進入電收塵的溫度偏低，無法達到設計溫度要求，導致收塵系統中煙氣溫度降低到了露點以下，煙氣中的水及三氧化硫容易冷凝結露［4］，造成電收塵腐蝕嚴重，引起極線斷裂、極板腐爛、殼體漏風，最終造成了電收塵無法正常工作，進入制酸系統中的煙塵含量高，金屬流失嚴重，制酸系統負荷加大。

4 改進措施

通過上述影響因素的的初步分析，從而進行了針對性的調整及改進，主要有：

4.1 對儲料倉進行改造，確保投料量穩定

（1）在儲料倉內部后區增加隔板，使儲料倉存料區與皮帶接觸面積發生改變。

（2）取消出料口前、后區中間隔板，將出料口高度適度提升，保證下料時前后區精礦間流動，改善堆積情況。

（3）將帶料皮帶的寬度及電機功率進行適當改變，以保證儲料倉存料后，帶料皮帶不再出現打滑、跳電，甚至皮帶斷裂的故障［5］。

4.2 改造爐內冷卻埋管，避免爐結生成

（1）試生產初期，將原設計的每組埋管的管束采取隔一割一的方式改造，如圖2所示，增大各管束間的間隙，改善底部的沸騰效果。

（2）試生產后期，根據生產需求，回裝2組改造后的埋管，從而平衡割除管束所減小吸收的熱量［6］。

圖2 冷埋管改造示意圖

4.3 沸騰冷卻器內加設擋料護板，減輕焙砂沖擊

（1）在入口沖刷點加焊防護弧型耐高溫不銹鋼板，如圖3所示，防止溢流焙砂直接沖刷設備本體。

圖3 沸騰冷卻器改進后示意圖

（2）在與沸騰室出、入口管連接處的菱角處加裝雙層耐高溫不銹鋼保護套管，提高設備的耐沖刷強度.改造前后示意圖如圖4所示。

圖4 實施前后示意圖

4.4 提高電收塵運行溫度， 遏制電收塵腐蝕

（1） 縮短煙氣通過旋風收塵時間。在一旋出口與二旋入口間加設通道，減少煙氣在旋風收塵的停留時間，提高電收塵入口煙氣溫度。

（2） 減少系統漏風量。加大系統密封處理，將原連續排灰方式改為間斷排灰方式，保證翻板閥上方有一定量的煙塵以密封翻板閥，杜絕外部冷空氣進入，減少煙氣系統內部漏風。

5 實施效果

經過上述改進后的生產與實踐，沸騰焙燒爐的作業率得到大幅提升，如表2所示，設備故障率大幅降低，保證了沸騰焙燒爐的穩定生產。

表2 2015-2017年沸騰焙燒爐作業率 %

6 結語

通過在試生產期間的不斷摸索與改進，沸騰焙燒爐達到生產的穩定，各項指標均達到或優于設計值，降低了每噸焙砂的生產成本，提高了企業的市場競爭力。