鋅精礦沸騰焙燒爐焙砂可溶鋅率的影響因素及對策

王東 王磊

摘 要：科學技術的快速發展使我國各行業有了新的發展空間和發展機遇，同時帶動我國經濟建設發展迅速。濕法煉鋅過程中，提高原料利用率的根本是提高焙砂可溶鋅率，文章介紹了鋅精礦沸騰焙燒爐焙砂可溶鋅率影響因素，從鋅精礦沸騰焙燒原理出發，結合理論與實踐對焙砂可溶鋅率影響因素進行探討并提出應對措施。

關鍵詞：鋅精礦沸騰焙燒；爐焙砂可溶鋅率；影響因素及對策

引言

我國整體經濟建設的快速發展離不開各行業的大力支持和相互配合，才有今天的成就。為了進一步提高沸騰焙燒爐對高銅鋅精礦的適應能力，在生產中盡量保證其他操作條件不變的基礎上調整入爐料含雜，剖析鋅精礦對沸騰焙燒的不良影響。

1 鋅精礦沸騰焙燒原理

鋅精礦沸騰焙燒反應的理論基礎是固體流態化焙燒，即當氣體通過固體料層的速度不同時，可將料層變化分為三種狀態：固定床，膨脹床及流態化床。

鋅精礦沸騰焙燒是利用具有一定氣流速度的空氣自下而上通過爐內料層，使固體顆粒被吹動，相互分離呈懸浮狀態，達到鋅精礦與空氣的充分接觸。盡可能地將鋅精礦中的硫化物氧化為氧化物及生成少量的硫酸鹽，并盡量減少鐵酸鋅、硅酸鉛等，以滿足浸出工序對焙燒產物的成分和粒度的要求及補償系統中一部分硫酸的損失。

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

ZnO+2O2=ZnSO4

ZnO+SO2+1/2O2=ZnSO4

2 焙燒工藝流程簡述

鋅精礦由原料工段通過配料送至焙燒爐前礦儲料倉，由9#皮帶輸送機和10#計量皮帶送至分料圓盤后，鋅精礦均勻的分到兩臺拋料機上，然后拋至焙燒爐內進行沸騰焙燒，發生化學反應產生的SO2煙氣經余熱鍋爐、漩渦、電收塵等設備除塵、降溫，使煙氣溫度由900℃左右降至300℃左右，再送入制酸工序。沸騰焙燒后產出的焙砂（ZnO）由焙燒爐排料口溢流至兩臺流態化冷卻器降溫，再進入高效冷卻圓筒冷卻，冷卻后焙砂經過1#刮板運輸機被送至球磨機進行研磨，磨細的焙砂經5#刮板運輸機送至焙砂中間倉，經6#刮板機轉至汽運儲斗，裝車運往浸出工序（或由單倉泵送往浸出工序或焙砂倉儲存）。另外，漩渦和電收塵回收的煙塵經3#刮板直接送往焙砂中間倉或汽運儲斗。

3 精細化配料

為了更加均勻地配入鋅精礦，改變鋅砂庫定量給料機配料方式，充分利用抓斗橋式起重機和給料機，在配料區域直接用行車抓配，采取大堆量、多抓拌方式混合均勻后，再抓入配料倉中；在利用抓斗根據鋅精礦分析數據進行配料后，使原來成分符合焙燒爐的鋅精礦成分要求，合格原料通過圓盤給料機、皮帶輸送，在輸送的過程中再次進行混料，使物料成分均勻，輸送過程中粒度不符合要求的通過1#振動篩篩分，篩下物直接到皮帶輸送至爐前貯礦倉備用。篩上大粒礦先通過鏈條式粉碎機破碎，然后再經過2#振動篩進行篩分，篩下礦由提升機返回到1#振動篩，篩上物進入錘式破碎機破碎處理，人工加入斗提機，回到1#振動篩。若焙燒爐出現因原料指標異常情況，保證隨時可以更換配料。具體采取以下措施：（1）鋅砂庫管理人員做好進砂的堆存工作，做到單料單放，特別是高銅、高鉛、高硅礦單獨堆放；（2）入庫原料按規范取樣化驗，及時掌握其成分，合理配料；（3）銅質量分數大于2%的原料，用含銅低的礦相互搭配，使入爐混合料銅質量分數不超過1%；（4）在控制銅的同時，還需嚴格控制Pb、SiO2含量，避免造成混合性影響；（5）根據車間工藝指令配料單，行車工嚴格按規范配料，每天對入爐混合料跟蹤取樣，避免因配料出現混合不均現象；（6）加強對行車工的管理，特別是配料、轉運等監督考核力度。

4 鉛、硅礦物反應行為

鋅精礦沸騰焙燒時產生結爐的原因主要有兩種，一是硅酸鉛系列低熔點化合物（如Pb、SiO2），硅礦物會在焙燒過程中優先于PbO產生反應，在710℃開始，到達750℃能形成熔點低的硅酸鉛化合物，這是焙砂會結塊，惡化操作過程。二是在焙燒過程中導致焙砂結塊的主要是硫酸鹽，形成低熔點化合物。硫化鋅精礦中含一定量硅礦物，在焙燒過程中一部分可能與鉛、鋅及其他金屬氧化物反應生成可溶性硅酸鹽，最終導致可溶鋅率降低、沸騰爐和鍋爐粘結、浸出固液分離難等問題。有關熱力學計算表明，在焙燒溫度范圍內，各類硅酸鹽的生成反應自由能均為負值。其反應的熱力學趨勢依重金屬、堿土金屬、堿金屬遞。硅礦物主要是與重金屬氧化物形成酸溶性硅酸鹽，其中以硅酸鋅為主，從熱力學上看其反應自由能具有較大的負值。

5 沸騰焙燒爐鼓風量對焙砂可溶鋅率的影響

該廠兩條沸騰焙燒制酸系統均采用魯奇式焙燒爐，有一個錐形擴大段，采用無前室加料系統，設有物料排出口及直通式風帽，爐子進料口設有緊急閘門，在異常情況下，關閉閘門，保護進料設備。在擴大段內，爐氣上升速度比沸騰層要慢，使氣體與物料有充分的反應時間，提高焙燒質量。

在不破壞沸騰層的前提下，適當增加沸騰層的直線氣流速度，在正常生產條件下，既可增加鋅精礦的氧化速度，也可以提高焙砂產量，同時又可防止低熔點爐料在高溫下粘結，還可防止物料偏析和爐料局部堆積，提高沸騰層的均勻性、穩定性和操作的靈活性，進一步提高焙砂可溶鋅率。由于受余熱鍋爐及煙氣系統粘結等多方面影響，造成沸騰爐風量偏低，直接造成焙砂的可溶鋅率降低。該廠大系統1臺109m3魯奇式沸騰焙燒爐風量55000-57000m3/h，小系統52m3沸騰爐風量維持在24000-25000m3/h。相反在原料等同樣的條件下1#沸騰爐余熱鍋爐及煙氣系統維護較好，焙砂可溶鋅率高達90.7%，各項技術指標均創去年記錄。目前由于受各種原因影響，鼓風量受到制約，不穩定，造成焙燒溫度變化較大。

前半年，因該廠冶煉系統含酸達到190g/l-200g/l，焙砂S水平均達到1.6%，對電鋅造成一定的壓力，為降低系統含酸，將沸騰爐爐溫由原來900℃調整至960℃，由酸化焙燒向氧化焙燒靠近。

6 精細化操作

（1）做好風量控制，根據入爐料含銅的波動及時調整操作溫度和鼓風量。焙燒含銅高的鋅精礦時，鼓風量一定要大，在不破壞沸騰層的前提下，適當增大沸騰層的直線速度。不能隨意調整風量，特別是大幅度減風，實在需要減風操作時，投料量也要相應減小。（2）嚴格控制沸騰層焙燒溫度。隨著溫度的升高，氧化過程的總速度加快，但過高的溫度會發生燒結現象。因此，在實踐中要控制焙燒溫度，溫度過高時通過減料或加風等方式降溫。（3）探爐助沸騰操作，在焙燒爐排料口、進料口等位置，充分利用多種長度高壓風管對沸騰層通入高壓空氣輔助沸騰。（4）在焙燒高銅鋅精礦過程中，經常減料判斷投料是否過剩，以免造成焙燒爐內局部沸騰不良或產生高溫。（5）入爐混合料采取多處噴霧加水。確保入爐料水分在7-10%，減少入爐料在沸騰焙燒爐中的分層現象。（6）時刻關注爐底壓力，若持續上漲，需及時探爐，必要時采取從底排口強制排大顆粒焙砂。（7）經常清理排料口，避免焙砂在排料口堆積，造成排料不暢，爐底壓力升高。

7 提高焙砂可溶鋅率的對策

1.合理配礦，為了減少鋅精礦物理規格及化學成分波動較大，新進廠的鋅精礦應按成分合理堆放；其次，對于進口高Pb、高Si、高Cu等礦，以沸騰焙燒爐的穩定運行為先，根據沸騰焙燒爐爐膛的實際情況改善原料，合理配礦，及時溝通和聯系，以便于掌握爐膛的運行情況。2.嚴格控制好焙燒溫度，對于操作不當造成溫度波動較大的將加大考核力度；對于原料含水分較高等問題，控制入爐近況指標，其次做好預備料工作；做好加料系統的設備巡查維護工作，避免因設備原因造成焙燒溫度控制不均勻的事故發生。3.加強后續煙氣系統維護，維護好每臺爐的余熱鍋爐及煙氣系統。其次還要做好系統的查堵漏工作，保證爐氣出口負壓達到50Pa以上。確保大系統沸騰焙燒爐鼓風量不低于54000m3/h，小系統沸騰焙燒爐鼓風量不低于22000m3/h，做到有序縮風。

結語

影響焙砂可溶鋅率的因素比較多，要想提高對焙砂可溶鋅率的影響必須保證原料的穩定性，做好配料工作，使入爐鋅精礦物理規格及化學成分穩定且均勻，同時加強對沸騰焙燒爐的工藝控制。綜合各種因素的影響，對焙燒工序不斷進行優化，便可提高焙砂可溶鋅率。

參考文獻

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