鋅冶煉熔鑄鋅浮渣處理工藝改進

賴德榮 楊志鋒 曹海濱 呂旗標

(巴彥淖爾紫金有色金屬公司,內蒙古 巴彥淖爾 015543)

0 前言

鋅冶煉工廠熔鑄工段產生的鋅浮渣夾帶有相當多的金屬鋅粒、氧化鋅及少量的氯化鋅，必須進行清理、分離和加以回收[1]。本文在分析鋅浮渣處理工藝粉塵含鋅量高的原因的基礎上，經過多級篩分試驗比對，優化改造方案。2018 年優化方案投產運行至今，經多方測評，效果非常理想，鋅浮渣實現循環利用，運營成本降低，取得較好的經濟收益。

1 鋅浮渣處理工藝存在問題

1.1 原浮渣處理工藝流程

熔鑄工段的熱鋅浮渣運至鋅浮渣處理工序后，擱置在一旁自然冷卻。當浮渣溫度低于60 ℃時，將其加入中間料倉，料倉倉頂設置條篩，由人工分選金屬碎鋅片，并將其返回熔鑄電爐中直接鑄成鋅錠；小顆粒的金屬鋅、氧化鋅燒結塊和粉塵則一起下到1#振動篩。篩下物通過埋刮板運輸機、斗式提升機進入室外料倉；篩上物則進入球磨機，通過球磨使粘結在一起的金屬顆粒與氧化鋅進一步分離；從球磨機出來的物料由膠帶運輸機送至2#振動篩進行二次篩分。2#振動篩的篩上物為顆粒鋅，返回熔鑄電爐；篩下物為氧化鋅粉塵，送鋅焙燒原料系統。在加料、篩分和球磨過程中，產生的揚塵采用濕式文丘里收塵器收集，收下來的塵泥定期清理返回焙燒原料系統。原鋅浮渣處理原工藝流程如圖1 所示。

圖1 鋅浮渣處理原工藝流程圖

1.2 原鋅浮渣處理工藝設備主要參數

原鋅浮渣處理工藝設備的主要參數[2]見表1。

表1 原鋅浮渣處理工藝設備參數

1.3 處理鋅浮渣量和粉塵含鋅量

現有工藝流程生產按年產20 萬t/a 鋅錠計算，陰極鋅直收率為96.5%，則0#陰極鋅投入量為200 000/0.965=207 254 t/a；陰極鋅浮渣率按3.5%考慮，則鋅浮渣產量為207 254×0.035=7 254 t/a。

原鋅浮渣處理工藝年處理鋅浮渣7 254 t，日處理約21.98 t，回收鋅顆粒5.98 t，產出粉塵16 t。經取樣篩分，原鋅浮渣處理工序粉塵含鋅量為83.52%。

1.4 鋅浮渣工藝粉塵含鋅量高原因分析

冷卻后的鋅浮渣經1#篩網9 目直線振動篩進行篩分，篩上物大塊碎鋅進入球磨機研磨，篩下物氧化鋅粉塵進入埋刮板運輸機送焙燒車間。因9 目直線振動篩的篩網孔徑為2 mm，篩下物含顆粒碎鋅較多，從而造成粉塵含鋅量高，粉塵返回冶煉主系統后增加成品的生產成本。另外，返回焙燒爐的鋅浮渣金屬顆粒，對冷卻盤管產生沖刷，影響盤管的使用壽命。

2 鋅浮渣處理工藝流程的改進

2.1 試驗數據

采用篩網16 目、35 目的直線振動篩進行篩分試驗，每噸粉塵可回收286 kg 鋅顆粒。使用鋅灰分離機作進一步的分離試驗，按照噸粉塵回收率98%測算，篩上物顆粒占比為33.43%，含鋅量為95.36%；篩下物粉塵占比為64.57%，含鋅量為77.36%。

2.2 改進方案

在現有的1#振動篩東側增加1 臺3#篩網16 目直線振動篩和1 臺4#篩網35 目直線振動篩。利用溜槽將1#振動篩的篩下物送入新增加的3#直線振動篩進行二次篩分，使粉塵中的含鋅顆粒盡可能回收；利用1#螺旋輸送機將3#直線振動篩的篩下物——小顆粒的金屬鋅細粉送入新增4#振動篩內進行再次篩分。此外，在現有的2#振動篩東側增加1 臺2#螺旋輸送機，將2#振動篩的篩下物送入新增的4#振動篩內進行再次篩分。最后，4#振動篩篩下物送入粉塵倉內。粉塵倉的下部振動給料機自動向鋅灰分離機給料，物料經分離機自動處理后，鋅粒從下部出鋅口排出，經膠帶輸送機裝袋送焙燒車間，含塵煙氣經脈沖除塵器過濾后排入大氣，煙塵回收。改進后的工藝流程如圖2 所示。

圖2 改造后鋅浮渣處理工藝流程圖

2.3 改進后鋅浮渣處理工藝設備

改進后的鋅浮渣處理工藝設備主要參數見表2。

表2 改進后的鋅浮渣處理工藝設備主要參數

3 投產效果分析

鋅浮渣處理工藝流程改進后，于2018 年投產運行至今，效果非常理想。

3.1 項目投入

新增振動篩費用、鋅灰分離機設備費、安裝調試費、鋼平臺制作費及其他輔助材料費用合計38.6 萬元。

3.2 工藝流程改進后效益

3.2.1 篩網16 目直線篩產生的效益

按陰極鋅粉塵產量628 t/d，直收率96.5%，噸粉塵顆粒回收量0.036 t，全年生產天數330 d 計算，16目篩回收鋅顆粒[628-(628×0.965)] ×0.036×330=261.12 t/a。

按鋅錠加工費用3 498 元/t，鋅加工成本217元/t 計算，新增的3#篩網16 目直線篩每年為公司創收的效益為261.12 ×0.965 × (3 498 -217)=82.68 萬元。

3.2.2 篩網35 目直線篩產生的效益

按陰極鋅粉塵產量606 t/d，直收率96.5%，噸粉塵顆粒回收量0.018 t，全年生產天數330 d 計算，35 目篩回收鋅顆粒為[606 -(606 × 0.965)] ×0.018 ×330=125.98 t/a。

按鋅錠加工費用3 498 元/t，鋅加工成本217元/t 計算，新增的4#篩網35 目直線篩每年為公司創收的效益為125.98 ×0.965 × (3 498 -217)=39.89 萬元。

因此，增加的16 目直線篩和35 目直線篩設備全年產生的效益為122.56 萬元。此外，16 目直線篩和35 目直線篩回收的鋅顆粒共為387.1 t/a，這部分鋅顆粒返回熔鑄車間感應電爐內，可產出200 t/a以上鋅錠，陰極鋅直收率提高約0.15%。

3.2.3 改造后分選產生的收益

1)每日分選的鋅浮渣處理工藝粉塵約25 t(毛量)，經分選后取樣分析，其中篩上物占比為33.43%，篩下物占比為64.57%；經化驗，篩上物顆粒含鋅95.36%，篩下物粉塵含鋅75.36%。篩上物每日可回收鋅顆粒約25 ×0.334 3=8.35 t(毛量)。

2)按照現在0#鋅錠價格20 000 元/t 進行核算，分選后的鋅顆粒按照鋅錠價格下浮4 000 元/t 進行計價，則顆粒價格為16 000 元/t。鋅精礦原料采購價格按11 000 元/t，鋅錠加工費用3 498 元計算，將鋅顆粒直接外賣，則分選后年經濟效益為：[8.35 ×(16 000 -11 000 -3 498)] ×330=413.9 萬元。

因此，工藝流程改造后，可創收的經濟效益為539.78 萬元。減去項目投入，可收益501.18 萬元。此外，經取樣，鋅浮渣處理工序粉塵含鋅量由原來的83.52%下降至75%。

4 結束語

通過分析鋅冶煉熔鑄鋅浮渣處理工藝粉塵含鋅量高的原因，認為現有工藝配備的直線振動篩篩網目數小，篩分過程中部分顆粒進入了粉塵內無法回收，導致粉塵含鋅量高。因此，對原工藝流程改造，增加16 目振動篩對原1#振動篩的篩下物進行篩分；增加35 目的直線振動篩對2#振動篩和16 目振動篩的篩下物進行篩分。對原工藝流程的改造有效降低了鋅浮渣粉塵含鋅量，獲得了較好的經濟效益。