降低閃速爐煙灰發生率

2018-09-11 02:46:48駱時雨

銅業工程 2018年4期

駱時雨

（江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

1 引言

閃速熔煉是目前較先進的銅生產工藝，但其本身仍存在突出的弱點，如煙塵發生率高，一般在5%～10%之間，報道最低的為日本東予冶煉廠4%左右。較高的煙塵發生率主要帶來兩個方面的問題：

（1）大量的熔融狀煙灰隨煙氣進入排煙系統，加大了余熱鍋爐的運行負荷，并在上升煙道出口、閃速爐余熱鍋爐、閃速爐電收塵等處形成粘結，降低了余熱鍋爐的傳熱效率和電收塵的收塵效率［1-2］。嚴重時甚至危及設備運行安全，造成重大設備故障，從而造成生產中斷。閃速爐上升煙道出口煙灰粘結情況見圖1所示。

（2）煙灰在閃速爐冶金模型計算中是以不定物料的形式返回到閃速爐的，其實際成分無法實時跟蹤并納入計算控制。較高的煙灰發生率將直接影響閃速爐的控制，甚至可導致爐況的不穩定。

圖1 上升煙道出口煙灰粘結情況

2 降低煙塵發生率的措施

熔煉車間生產實踐表明：穩定的爐況，精準的控制入爐物料成分、水分、粒度等，是控制閃速爐煙塵發生率的可行措施。

2.1 干礦成分的控制

貴冶閃速爐采用倉式配料，其成分相對準確，然而受精礦堆存、計量偏差、地方礦成分不穩定等因素的影響，經常會出現入爐干礦成分和控制干礦成分產生偏差的情況［3］。為了更加精確地控制入爐干礦成分，生產過程中主要采取了以下措施。

（1）規范精礦堆存、取用流程。避免在儲存和取用的過程中出現不同成分礦種混雜的情況。

（2）地方礦部分成分不穩定，偏差較大。為改善該問題，將成分較穩定的浮選礦堆存在一起（1號地方礦），成分不穩定的雜礦另外堆存（2號地方礦）。從而通過減少不穩定礦種的數量，達到改善精礦成分不穩定的目的。見表1所示。

表1 貴溪冶煉廠1#閃速爐配料變更通知單

（3）定期對配料倉計量稱的精確度進行校驗，減少計量偏差。見表2所示。

表2 配料倉皮帶秤校驗單

（4）控制入爐干礦水分。干礦水分過高會影響反應速度，含水過低容易因“流態化”影響螺旋給料的準確性。

（5）干燥精礦的篩分。精礦經篩分后，顆粒均勻、成分穩定，從而達到更加精確地控制入爐物料粒度的目的，效果較好。

（6）控制精礦中鉛、鋅、砷等低熔點、易揮發元素的配入比率［4-5］。近年來熔煉車間完成了“鉛、鋅元素加入到閃速爐數學計算模型的研究”，投入使用后為更加精確的前饋控制提供了依據。如表3所示，為鋅元素對閃速爐參數的影響情況。

表3 鋅對部分參數的影響

2.2 提高失重給料系統的準確性，減少給料波動

對失重倉垂直度、壓力傳感器的水平度進行了校準。校準后安裝了檢測裝置和限位“拉桿”，及時監視和限制其徑向移動，減少了因非正常徑向移動造成的給料波動［6-7］。

2.3 提高精礦噴嘴性能

2.3.1 精礦噴嘴冷卻風量的控制實驗

在固定中央氧系數為6.0%，分配風修正值為200Nm3/h；工藝風速為100m/s的條件下，分別進行了噴嘴冷卻風量為2600 Nm3/h、3300Nm3/h、4000 Nm3/h三種條件下的試驗，結果見表4所示。

表4 噴嘴冷卻風量對煙塵發生率的影響

從以上數據分析可知，噴嘴冷卻風量在2600 Nm3/h、3300Nm3/h、4000 Nm3/h對應的煙灰發生率分別為5.0%、5.8%、6.2%；渣含銅分別為1.29%、1.72%、1.80%；稀酸濃度分別為7.75%、7.62%、10.5%。因此可以認為：精礦噴嘴冷卻風流量控制較低，更有利于降低閃速爐煙塵發生率和渣含銅。

2.3.2 分配風量的控制實驗

根據以上試驗結果，選取噴嘴冷卻風量為2600Nm3/h，同時固定工藝風速為100m/s、中央氧系數為6.0%，進行分配風量的試驗。選取的試驗條件為：分配風修正值為：+200Nm3/h、0Nm3/h、-200Nm3/h。

分配風修正值為+200Nm3/h、0Nm3/h、-200Nm3/h的情況下，對應煙灰發生率分別為4.1%、4.75%、4.9%；渣含銅分別為1.29%、1.43%、1.59%；稀酸濃度分別為7.75%、8.54%、7.53%。因此可以認為：較大的分配風量更利于降低閃速爐煙塵發生率和渣含銅。具體見圖2所示。

圖2 煙灰發生率、FF渣含銅、稀酸濃度之間的關系

2.4 科學穩定地控制閃速爐爐膛壓力有利于降低煙灰發生率

一般進入排煙系統的煙灰顆粒平均直徑在10～20μm，其煙塵量主要取決于爐膛內的壓力。因此，控制一個相對穩定和較低的爐膛壓力，是降低煙塵發生率的又一途徑。對爐膛壓力影響最大的因素，是轉爐開停風而引起的制酸系統一級動力波壓力波動，為穩定此期間的系統壓力，熔煉車間對轉爐和制酸系統的控制程序進行了優化，具體見表5所示。