謝 冰

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410011)

基夫賽特?zé)掋U工藝備料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

謝 冰

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410011)

介紹了基夫賽特?zé)掋U工藝備料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其技術(shù)特點(diǎn)。

基夫賽特?zé)掋U;原料準(zhǔn)備;蒸汽干燥;精細(xì)篩分;氣力輸送

基夫塞特?zé)掋U法自上世紀(jì)80年代投入商業(yè)運(yùn)行以來,已逐步發(fā)展完善,成為新的直接煉鉛法中最為成功的一種[1]。

基夫塞特?zé)掋U法屬于閃速熔煉技術(shù),原料采用噴槍加入爐中,硫化鉛精礦在爐內(nèi)完成氧化、還原兩步反應(yīng)生成金屬鉛,第一步氧化是一種速度很快的自熱反應(yīng),物料在未落入反應(yīng)塔下部熔池前就基本完成了硫化物的氧化脫硫反應(yīng)。為了保證反應(yīng)的順利進(jìn)行,向熔煉爐提供滿足要求的混合爐料是至關(guān)重要的。

1 流程設(shè)計(jì)

2008年,國(guó)內(nèi)某企業(yè)引進(jìn)了基夫賽特直接煉鉛技術(shù)?；蛸愄貭t所處理的物料除了硫化鉛精礦和配入的熔劑(石灰石、石英石)、燃料煤和還原劑焦炭外,還有來自常規(guī)法煉鋅系統(tǒng)產(chǎn)出的酸浸渣,占爐料的20%以上。典型的基夫賽特爐入爐物料技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 物料技術(shù)參數(shù)

基夫賽特爐對(duì)還原劑焦炭的入爐要求為:熔煉區(qū)粒度5～15 mm,電熱區(qū)粒度20～30 mm,水分小于1%;對(duì)鉛精礦、浸出渣、煙塵、石英石、石灰石、無煙煤等物料的入爐要求為:混合料粒度≤1 mm,水分小于1%。爐料粒度的控制是由物料在爐內(nèi)反應(yīng)的傳熱傳質(zhì)要求決定的:鉛精礦的氧化脫硫過程是一種閃速熔煉,在噴槍出口即與氧氣混合,在基夫賽特爐反應(yīng)塔上部迅速反應(yīng)。粒度減小,反應(yīng)速度成幾何倍數(shù)加快,單位質(zhì)量物料反應(yīng)面積達(dá)105～106cm2/kg,相反,對(duì)焦炭的粒度要求則是為了降低其在反應(yīng)塔上部的反應(yīng)和燃燒速度,使其在反應(yīng)塔下部形成焦濾層,對(duì)金屬氧化物熔體進(jìn)行捕集并還原。

基于以上考慮,備料系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩種不同的物料輸送路線:焦炭采用抓斗橋式起重機(jī)給料→帶式蒸汽干燥機(jī)干燥→雙層直線振動(dòng)篩篩分→膠帶輸送機(jī)輸送上熔煉爐頂料倉(cāng)→倉(cāng)下計(jì)量→埋刮板輸送機(jī)輸送入噴槍的流程;混合料則采取抓斗橋式起重機(jī)給料→倉(cāng)式配料→直線振動(dòng)篩預(yù)篩分→轉(zhuǎn)筒式蒸汽干燥機(jī)干燥→干式球磨→回旋篩控制性篩分→氣力輸送上熔煉爐頂料倉(cāng)→倉(cāng)下計(jì)量→埋刮板輸送機(jī)輸送入噴槍的流程。具體工藝流程見圖1。

2 主要設(shè)備選擇

2.1 轉(zhuǎn)筒式蒸汽干燥機(jī)

長(zhǎng)期以來,鉛鋅冶煉行業(yè)物料干燥均采用圓筒干燥機(jī)作為干燥設(shè)備,傳統(tǒng)的圓筒干燥機(jī)都設(shè)有燃燒室,通過燃料在燃燒室內(nèi)的燃燒產(chǎn)生熱煙氣作為熱源來實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的脫水,這種設(shè)備有如下不足:

1.需要消耗燃料來產(chǎn)生熱煙氣。

2.干燥系統(tǒng)為正壓操作,煙氣量大,煙塵率高,需對(duì)煙氣進(jìn)行多段收塵處理。

3.熱煙氣溫度高,對(duì)于以硫化物為主的精礦易發(fā)生氧化脫硫,煙氣中含有低濃度SO2,既不利于環(huán)境保護(hù),對(duì)煙氣處理系統(tǒng)設(shè)備還產(chǎn)生腐蝕[2,3]。

圖1 基夫賽特爐煉鉛原料制備流程圖

考慮到鉛冶煉系統(tǒng)為火法工藝,基夫賽特爐的反應(yīng)塔和電熱區(qū)分別設(shè)有余熱鍋爐,煙化爐渣處理系統(tǒng)也有余熱鍋爐,產(chǎn)生的蒸汽可以作為加熱用熱源,因此選擇蒸汽干燥機(jī)進(jìn)行物料的深度干燥。

轉(zhuǎn)筒式蒸汽干燥機(jī)屬回轉(zhuǎn)干燥機(jī),采用間接加熱,與常規(guī)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)的差別在于筒內(nèi)安置了蒸汽加熱管,進(jìn)出料兩端安裝了特殊的密封結(jié)構(gòu),加熱管貫穿整個(gè)干燥機(jī)身,以同心圓方式排成若干圈(一般1～6圈),干燥所需熱量主要由加熱管提供。機(jī)體有一定斜度,斜度往往取決于被干燥物料的流動(dòng)性,物料經(jīng)螺旋輸送機(jī)或重力式下料送至回轉(zhuǎn)圓筒,被加熱管間接加熱,最后被出料抄板抄起,從導(dǎo)料管輸出。蒸汽從旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入蒸汽分配器,經(jīng)分配器分配給每根加熱管進(jìn)行熱交換,換熱完畢后,凝液從旋轉(zhuǎn)接頭中心套管排出。

轉(zhuǎn)筒式蒸汽干燥機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 蒸汽干燥機(jī)技術(shù)參數(shù)

與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)相比,蒸汽干燥機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是直接利用熔煉爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣余熱,不需再消耗額外的燃料,實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的節(jié)能降耗。另外,蒸汽干燥機(jī)產(chǎn)生的煙氣量也比較小,煙氣含塵濃度較低,尾氣采用一段布袋收塵即可滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。

2.2 干式球磨機(jī)

球磨機(jī)是對(duì)物料粒度進(jìn)行控制的設(shè)備,設(shè)計(jì)選用了1臺(tái)干式格子型球磨機(jī),球磨機(jī)技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 球磨機(jī)技術(shù)參數(shù)

2.3 回旋式篩分機(jī)

磨后物料篩分設(shè)備的選擇對(duì)整個(gè)備料系統(tǒng)物料的輸送很關(guān)鍵,經(jīng)球磨后98%以上的物料粒度均在1 mm以下,然而,如果不經(jīng)過篩分,少量粗顆粒物料會(huì)造成其后向爐頂送料的氣力輸送系統(tǒng)的堵塞,影響基夫賽特爐供料的連續(xù)和穩(wěn)定,影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

國(guó)內(nèi)篩分設(shè)備廠家生產(chǎn)的各種振動(dòng)篩一般用于對(duì)篩分效率要求較低的工況,而能適用于細(xì)顆粒物料的旋振篩單臺(tái)設(shè)備的處理能力較低。設(shè)計(jì)中借鑒了加拿大科明科公司的成功經(jīng)驗(yàn),選用一臺(tái)ROTEX回旋式篩分機(jī)。

ROTEX篩分機(jī)是一種獨(dú)特的長(zhǎng)沖程水平回旋篩,進(jìn)料端成圓周運(yùn)動(dòng),出料端為直線往復(fù)方式運(yùn)動(dòng),物料100%接觸篩面而不是在篩面上跳躍,結(jié)合彈性小球高效篩面清潔系統(tǒng),使其單位篩分面積物料處理能力提高60%以上。

設(shè)計(jì)選用的81SAMWMM回旋篩采用單層不銹鋼篩網(wǎng),篩網(wǎng)面積50平方英尺,篩孔尺寸為6目(約3 mm),篩網(wǎng)尺寸與合格篩下物粒度非常接近,因而對(duì)大顆粒物料實(shí)施了絕對(duì)的控制,篩分效率達(dá)98%,是一種能進(jìn)行精細(xì)篩分的設(shè)備。整個(gè)篩體為全密封,對(duì)粉塵的外溢進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.4 氣力輸送系統(tǒng)

基夫賽特爐頂加料樓面標(biāo)高為▽21.500,加上爐頂物料中間倉(cāng)和計(jì)量系統(tǒng),物料入車間的樓面高度達(dá)▽37.500,選擇合適的爐料輸送方式和設(shè)備是確?；蛸愄貭t連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

與傳統(tǒng)機(jī)械輸送技術(shù)相比,氣力輸送技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)物料的適應(yīng)性好,輸送距離遠(yuǎn);(2)物料在密閉的管道中輸送,不易造成二次污染;(3)輸送線路布置靈活,占地少;(4)機(jī)械傳動(dòng)部件少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作管理方便,維修費(fèi)用低;(5)易于自動(dòng)化控制,并可連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況(如壓力、物料輸送量、輸送氣量等)[4,5]。

設(shè)計(jì)中,選用容積為10 m3的上引式倉(cāng)式泵3臺(tái),每一臺(tái)倉(cāng)泵的輸送能力均能滿足系統(tǒng)60 t/h的物料用量,設(shè)置了兩條互為備用的輸送管線。

氣力輸送系統(tǒng)流程見圖2。

圖2 氣力輸送系統(tǒng)流程圖

3 生產(chǎn)實(shí)踐

備料系統(tǒng)于2011年底開始試車,通過半年的生產(chǎn)實(shí)踐,備料系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好,技術(shù)指標(biāo)的生產(chǎn)值均達(dá)到了設(shè)計(jì)值。備料系統(tǒng)試車期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 備料系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

基夫賽特?zé)掋U備料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn):

1.應(yīng)用蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)取代傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)有著顯著的優(yōu)點(diǎn):干燥介質(zhì)來自于冶煉系統(tǒng)煙氣余熱回收產(chǎn)生的蒸汽,熱源穩(wěn)定,不需另設(shè)熱風(fēng)爐,操作筒單,節(jié)約能源,整體密封好,干燥物料溫度相對(duì)較低,不產(chǎn)生硫污染,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降耗、環(huán)保。

2.100 kt/a鉛冶煉系統(tǒng)物料處理量大,達(dá)60 t/h,備料系統(tǒng)的混合料干燥、球磨、篩分工序均選用一臺(tái)設(shè)備即可滿足生產(chǎn),特別是單臺(tái)處理量大,篩網(wǎng)尺寸接近物料粒度,篩分精度高的回旋篩在國(guó)內(nèi)鉛冶煉行業(yè)尚屬首次運(yùn)用。

3.針對(duì)基夫賽特爐加料平臺(tái)高,混合料粒度小,水分低的特點(diǎn),選用管道氣力輸送的方式進(jìn)行物料的運(yùn)輸,既能滿足輸送高度的要求,又避免了機(jī)械輸送方式容易產(chǎn)生揚(yáng)塵,對(duì)車間環(huán)境造成污染的缺點(diǎn),也提高了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平。

[1] 王成彥,郜偉,尹飛.鉛冶煉技術(shù)現(xiàn)狀及我國(guó)第一臺(tái)鉛閃速熔煉爐試產(chǎn)情況[J].有色金屬(冶煉部分),2010,(1):9-13.

[2] 徐光澤.蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)在硫精砂干燥中的應(yīng)用 [J].硫酸工業(yè),2007,(3):50-52.

[3] 趙福生.銅合成爐蒸汽干燥工藝優(yōu)化與生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色金屬(冶煉部分),2011,(2):42-45.

[4] 涂建華.氣力輸送技術(shù)在閃速煉銅中的應(yīng)用[J].有色金屬(冶煉部分),2011,(2):16-19.

[5] 朱步范,賈德剛,黃曉軍.粉體機(jī)械輸送設(shè)備與氣力輸送設(shè)備應(yīng)用比較[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2005,(10):48-50.

Material Preparing System Designing for Kivcet Lead Smelting Process

XIE Bing

(Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of Nonferrous Metallurgy,Changsha410011,China)

The paper introduces the technique characteristic and design of the material preparing system for kivcet lead smelting process.

kivcet lead smelting process;material preparing;steam drying;fine screening;pneumatic conveying

TF812

A

1003-5540(2012)03-0025-04

謝冰(1968-),女,高級(jí)工程師,主要從事有色冶金設(shè)計(jì)工作。

2012-03-30