鋅渣回收再利用系統的應用

馬 斌

（天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津300400）

0 引言

天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司鍍鋅機組是由意大利達涅利引進的，具有國際先進水平的熱處理線，其設備和工藝及自動化水平都非常高。整個機組主要由上卷運輸系統、入口開卷、入口活套、清洗段、退火爐、鋅鍋、光整拉矯、化學段、出口活套、出口卷取和卸卷運卷系統組成。其中，鋅鍋作為熱鍍鋅處理線最為關鍵的設備，又分為鍍鋅GI和鍍鋁鋅GL。鍍鋅機組設計產能為30萬t/年，近年來，鞍鋼天鐵公司鍍鋅機組平均月產在2.5～3.5萬t，基本達到甚至超過設計負荷，因此鍍后附產品鋅渣量非常大。公司目前廢鋅渣處理方式比較單一粗略，環保不達標，且產品附加值極低。通過將廢鋅渣回收再利用，不但滿足了環保要求，且創效增收效果明顯。

1 鋅渣回收系統基本組成及工作原理

1.1 概述

MZR（metuallics zinc recovery，MZR）煉鋅爐可以從鋅灰或浮渣中提煉出金屬鋅。設備配置有天燃氣燒嘴。操作時熔煉桶最多可以放入750 kg鋅灰，然后把它裝入加熱室進行操作。煉鋅爐用來處理干燥且未經處理過的熱鍍鋅浮渣或鋅灰，用加熱法把游離鋅從干燥的浮渣或鋅灰中分離出來。用煉鋅爐處理的浮渣不能含有濕法處理所用的精煉劑。MZR-750一次操作能夠處理750 kg鋅灰。煉鋅爐的最大操作溫度為536℃。

1.2 設備組成

1.2.1 機架

煉鋅爐機架由表面經過熱鍍鋅處理的型鋼焊接而成。整個設備組成見圖1。

圖1 回收裝備

1.2.2 爐壁和爐底

在爐壁和底部用礦物棉作為保溫材料。爐壁內外表面使用不銹鋼板。

1.2.3 爐門及頂蓋

爐門由鋼板拼焊而成，外壁噴涂高溫漆。頂蓋材料為鋼板，可以拆除或移走。煉鋅產生的煙可以通過頂蓋煙囪排放。

1.2.4 轉動機構

轉動軸由減速器通過齒輪鏈條帶動。

1.2.5 熔煉桶

熔煉桶由鋼板焊接而成，在底部開有一個排放孔，用來排放鋅液。

1.2.6 澆注模

澆注模由鋼板拼焊而成，能盛500 kg鋅。

1.2.7 燒嘴

設備配置天然氣燒嘴燒嘴，燒嘴功率不超過200 kW，最大為20立方/h，操作所需的最低壓力1.5 kPa（15 mbar）。

1.2.8 電控柜

電控柜安裝在煉鋅爐機架上。電控柜中所有的電器元件都預先連接好線。熱電偶為鎧裝熱電偶（WRN-K-191）。

1.3 系統基本工作原理

鋅是重要的基體金屬，廣泛應用于冶金、機械加工等領域。隨著資源的日益枯竭，提高冶煉過程中鋅合金的產出效率及廢渣回收利用率顯得尤為重要。鞍鋼天鐵公司鋅渣提純采用熔融法，將廢舊鋅渣置于熔煉爐內，設定工藝參數，啟動流程，鋅渣及鋅灰等在爐內處于液態，鋅從渣中分離聚合成鋅液，在重力的作用下向下沉積，上浮物即為鋅浮渣，通過排渣操作將鋅浮渣與鋅液分離，同時附加產品鋅灰通過回收裝置吸收到專用包裝袋，避免了二次污染。

2 鋅渣回收系統操作使用規范

2.1 概述

MZR煉鋅爐控制面板有3個設備運行狀況指示燈，綠色的“電源指示燈”和“運行指示燈”，以及紅色的“運行時間到報警”指示燈。到設定的操作時間后，位于控制柜面板上紅色“運行時間到報警”指示燈亮，提示“操作完成”。此時，按下“停止”按鈕，結束紅色指示燈。加熱開關必須擰到“停止”位置，燒嘴熄火后，才可以排鋅液。

2.2 設備參數

參數可以根據現場實際情況進行設備，見表1。

表1 參數設備

2.3 密封熔煉桶排鋅口

2.3.1 陶瓷纖維棉塞到排鋅口

清理排鋅口殘留的鋅渣。把陶瓷纖維棉搓成堵頭狀，將陶瓷纖維棉的尖端塞入排鋅口，然后將整個陶瓷纖維棉堵緊排鋅口。用手指擠壓陶瓷纖維棉，檢查排鋅口是否堵緊。擠壓時，陶瓷纖維棉既不脫出，也不掉入熔煉桶內。

2.3.2 擰緊排鋅口堵頭

為了方便拆下堵頭，建議在堵頭的內螺紋以及排鋅口外螺紋涂抹高溫油脂。使用T型扳手把堵頭擰緊到排鋅口上。

2.4 熔煉桶裝填鋅灰

（1）將鋅灰裝入熔煉桶內。鋅灰不超過750 kg，為熔煉桶容量的2/3。加入鋅灰至熔煉桶錐度底部即可，不可超重。撇渣時可以直接把浮渣放入桶內，或先放入208 L桶內，隨后再裝入熔煉桶。

（2）裝好鋅灰后，關好熔煉桶蓋子。

（3）檢查熔煉桶蓋子鎖緊機構，確認沒有損壞。

2.5 熔煉桶裝入加熱室

吊裝設備（叉車）的載重至少為 1 000 kg，包括桶內鋅灰和熔煉桶。

（1）將控制面板上“爐體，傾斜-水平”旋鈕，擰到“水平”位置，將加熱室調至水平位置。

（2）打開爐門，用叉車把熔煉桶水平地裝入加熱室。熔煉桶平穩地裝入轉動軸上。

（3）關緊爐門。

（4）把“爐體，傾斜-水平”旋鈕，擰到“傾斜”位置，將加熱室調至傾斜位置。

2.6 操作時間設置

每個爐次操作時間一般為3 h或稍短。鋅灰質量和放入鋅灰量會影響到設備操作時間長短。

2.7 啟動設備

以下操作步驟，可參考下圖-控制面板。

(1)把“電源開關”打到“ON”位置，設備供電。

(2)設置“操作時間”定時器，使之介于 2.5～3 h。

(3)設置好“溫控表”參數，使之介于530～535℃。

(4)對于有傾斜/水平設備的煉鋅爐而言，將“爐體”開關，扳到“傾斜”位置，將加熱室調至傾斜的操作位置。

(5)將“煉鋅桶”旋鈕，打到”正轉”檔位。

(6)按下綠色“啟動”按鈕，熔煉桶開始逆時針(從爐門方向看)轉動。此時，位于按鈕上方的綠色“運行指示燈”變亮。

(7)將“加熱”按鈕，打到運行位置，點燃燒嘴。

2.8 溫度監控

加熱室溫度由鎧裝熱電偶（WRN-K-191）測量，由溫控表根據設置值來控制溫度。此設置值一般介于530～535℃。當溫度到達此設置值時，燒嘴自動熄火；當溫度低于此設置值時，燒嘴自動點火，可以根據工藝條件設置其它值。整個控制的核心為溫度閉環控制，見圖2。

圖2 溫度閉環控制

2.9 熔煉結束

(1)當操作時間到達定時器設置值，設備將提示報警”。此時，控制面板前的紅色“運行時間到報警”指示燈變亮。

(2)關閉“加熱開關”，關閉燒嘴。

(3)按下紅色“停止”按鈕，停止熔煉桶轉動。

2.10 排鋅液

(1)打開側面的觀察窗。把“煉鋅桶”旋鈕擰至反轉”，順時針旋轉熔煉桶，使得操作員可以通過觀察窗看到排鋅口。

(2)用T型扳手拆下排鋅口堵頭。

(3)用一根干燥的圓棒，把陶瓷纖維棉捅入熔煉桶內。

(4)把澆注模放在流槽下。

(5)按下“煉鋅桶”旋鈕“反轉”，順時針方向緩慢地旋轉熔煉桶，直至鋅液從排鋅口經流槽流到澆注模。

(6)鋅液停止流動后，把吊環放入鋅液中，便于鋅錠脫模。

(7)把熔煉桶蓋好堵頭后，繼續逆時針轉動，直至冷卻。

2.11 熔爐桶冷卻

(1)打開爐門。

(2)按下控制米阿尼版按鈕到“反轉”位置，順時針轉動熔煉桶。

(3)熔煉桶連續轉動1～2 h，直至冷卻。

2.12 操作結束

操作結束時，把“電源開關”打到“OFF”位置，設備斷電。

3 改造效果

經過實驗室初步統計，鞍鋼天鐵公司鋅渣回收率可達到80%以上，提純后附加產品分為鋅錠和鋅灰，提煉出來的鋅錠精度可達到99%以上，基本可以滿足直接回鍋再利用，預期經濟效果比較可觀。

4 鋅渣回收系統維修注意事項

4.1 監控溫度檢查

如果實際溫度和顯示溫度不一致，檢查電偶、補償導線、補償導線接頭、溫控表等零部件。

4.2 爐次后檢查

150～200爐次后，檢查熔煉桶壁厚。隨后每25～30爐次檢查一次。如有必要，可更換熔煉桶。

4.3 每周檢查

檢查軸承。如果需要加潤滑油，那么加入高溫鋰基潤滑脂。清潔熔煉桶內壁。

4.4 檢查周期

每3個月給齒輪和鏈條加潤滑油。

4.5 每年檢查

檢查減速箱、軸承座、以及傳動軸連接套的緊固螺絲是否松動。

5 結束語

如今全球資源枯竭問題日益凸顯，對環保要求越來越高，提高廢舊物資綜合利用率，減少污染物排放，促進廢舊資源循環利用水平及產業可持續發展，顯得尤為重要。鞍鋼天鐵公司集思廣益，開發上馬如余熱回收、鋅渣回收、冷凝水回收等能源回收系統，經濟、社會效益顯著，能源回收再利用創效明顯，各類排放都達到了環保要求，初步達到了預期效果。