朱志剛， 楊長(zhǎng)江， 焦現(xiàn)兵， 李建成， 王六寶

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南 濟(jì)源 454650)

降低回轉(zhuǎn)爐氧化鋅含鐵的生產(chǎn)實(shí)踐

朱志剛， 楊長(zhǎng)江， 焦現(xiàn)兵， 李建成， 王六寶

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南 濟(jì)源 454650)

在鋅浸出渣回轉(zhuǎn)爐處理過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化技術(shù)條件和改進(jìn)操作方法，有效地降低了氧化鋅含鐵量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

鋅浸出渣； 回轉(zhuǎn)爐； 氧化鋅； 含鐵； 措施

0 前言

回轉(zhuǎn)爐是威爾茲法處理鋅冶煉系統(tǒng)浸出渣，回收Z(yǔ)n、Pb、In、Ge等有價(jià)金屬的主體設(shè)備，廣泛應(yīng)用于濕法煉鋅廠。目前，國(guó)內(nèi)回轉(zhuǎn)爐處理浸出渣處于技術(shù)穩(wěn)定期，同類(lèi)型回轉(zhuǎn)爐在能耗和產(chǎn)品指標(biāo)上比較接近，存在的主要問(wèn)題是氧化鋅含鐵偏高，影響后續(xù)的鉛渣質(zhì)量以及銦富集渣的品位。

2012年1～4月某公司氧化鋅含Zn均值55.6%、含F(xiàn)e6.3%，造成后續(xù)工序產(chǎn)出的鉛渣含Pb32%、含Zn9%，銦富集渣含In0.3%。為提高鉛渣質(zhì)量和銦富集渣品位，根據(jù)收塵系統(tǒng)各部位氧化鋅含鐵情況，公司制定了分流含鐵高的氧化鋅煙塵的方案。方案于2012年5月實(shí)施，分流數(shù)量和分流后的產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 2012年5～10月鍋爐灰分流量及ZnO產(chǎn)品質(zhì)量 %

2012年5～10月，分流含鐵高氧化鋅煙灰共計(jì)3 511.2 t，由于其含鐵在15%以上、含鋅在30%左右，該部分煙灰直接返回轉(zhuǎn)爐處理。分流方案實(shí)施后，產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯的改善，但回轉(zhuǎn)爐運(yùn)行成本卻大幅度上升。

為了不增加生產(chǎn)成本，停止了高含鐵氧化鋅的分流，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，在回轉(zhuǎn)爐的操作上做了嘗試和探索。

1 回轉(zhuǎn)爐處理浸出渣的原理及氧化鋅中鐵的來(lái)源

回轉(zhuǎn)爐處理浸出渣的原理為：在1 200 ℃以上的高溫下，浸出渣中的鋅、鉛、鎘等有價(jià)金屬被一氧化碳還原為金屬揮發(fā)進(jìn)入煙氣，又在煙氣中被氧化成氧化鋅等隨煙氣離開(kāi)回轉(zhuǎn)爐，最終在收塵器內(nèi)收集，從而實(shí)現(xiàn)浸出渣中的兩種重要金屬鋅、鐵的分離。

鐵的熔點(diǎn)為1 535 ℃，沸點(diǎn)為2 750 ℃，回轉(zhuǎn)爐反應(yīng)帶的溫度在1 200～1 400 ℃之間，從鐵的熔點(diǎn)看，鐵不是以單質(zhì)形式揮發(fā)進(jìn)入煙氣中的，氧化鋅中的鐵來(lái)自爐內(nèi)浸出渣的揚(yáng)塵。

因此，可通過(guò)操作調(diào)整減少回轉(zhuǎn)爐煙氣中的浸出渣揚(yáng)塵，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 主要的技術(shù)措施

2.1 降低壓縮風(fēng)壓力

通過(guò)降低壓縮風(fēng)壓力，控制風(fēng)管擺位，降低產(chǎn)品雜質(zhì)含量，提高ZnO品質(zhì)。原使用的風(fēng)管直徑為85 mm，風(fēng)壓0.16～0.18 MPa。將風(fēng)管直徑更換為90～95 mm，風(fēng)壓降至0.11～0.13 MPa，風(fēng)管也由水平擺放改為前低后高的擺放。由于爐內(nèi)煙氣流速下降，進(jìn)入收塵系統(tǒng)的揚(yáng)塵減少，氧化鋅品質(zhì)得到較大改善，見(jiàn)表2。

表2 改造前后風(fēng)管管徑、風(fēng)壓、窯尾溫度變化

措施實(shí)施后，氧化鋅含鋅56.3%、含鐵5.5%。原因是配入焦粉中的原煤粉末灰分被抽入收塵系統(tǒng)，并且個(gè)別批次氧化鋅顏色呈灰色甚至灰黑色。

因此，需要解決煤粉灰分進(jìn)入收塵系統(tǒng)的問(wèn)題，進(jìn)一步降低氧化鋅含鐵。

2.2 煤粉配入浸出渣

將煤粉配入浸出渣，減少收塵系統(tǒng)中的煤粉灰分，進(jìn)一步降低氧化鋅含鐵。2013年1月起，原煤由配入焦粉改為配入浸出渣，原煤占煤焦混合料比例仍保持15%～20%。浸出渣粘結(jié)、包裹煤粉，有效地減少了進(jìn)入收塵系統(tǒng)的煤粉灰分，解決了ZnO發(fā)黑的問(wèn)題。措施實(shí)施后，氧化鋅顏色為灰白色，含鐵進(jìn)一步降低，見(jiàn)表3。

表3 原煤配入方式改進(jìn)前后氧化鋅的質(zhì)量 %

上述措施實(shí)施后，氧化鋅含鐵月均值降至5%以下，但單批波動(dòng)較大，在3.0%～8.0%。進(jìn)一步分析，原因?yàn)殄仩t爆破清灰期間，鍋爐灰集中進(jìn)入收塵系統(tǒng)引起產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

因此，需要進(jìn)一步采取措施，提高氧化鋅含鐵的穩(wěn)定性。

2.3 加強(qiáng)鍋爐爆破清灰

通過(guò)加強(qiáng)鍋爐爆破清灰和電收塵3#、4#電場(chǎng)放灰的配合，解決ZnO含鐵波動(dòng)大的問(wèn)題。鍋爐崗位根據(jù)電收塵入口溫度，間斷進(jìn)行鍋爐爆破清灰操作。電收塵后部的3#、4#電場(chǎng)因煙塵量較小，為螺旋間斷排灰，兩崗位操作獨(dú)立進(jìn)行，相互之間缺乏配合，造成了混合ZnO成分波動(dòng)。

鍋爐輻射沉降區(qū)和凝渣管屏區(qū)的灰含鐵高，達(dá)到15%～17%，而中部和后部分別為10%和8%左右，電收塵氧化鋅含鐵約1.5%，據(jù)此制定解決方案：鍋爐在爆破清理輻射沉降區(qū)和凝渣管屏區(qū)的鍋爐灰期間，開(kāi)啟電收塵3#、4#電場(chǎng)放灰，將這兩部分氧化鋅均勻混合，降低含鐵波動(dòng)。

該措施實(shí)施后，氧化鋅含鐵波動(dòng)幅度由3.0%～8.0%降低至4.0%～6.5%。

雖然氧化鋅含鐵得到了較好控制，但是在回轉(zhuǎn)爐結(jié)圈期間，鐵含量再次回升，且難以控制。2013年3月上旬，由于結(jié)圈影響，ZnO含鐵升高至5.4%。因此需要采取措施，解決或緩解回轉(zhuǎn)爐結(jié)圈對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成的不利影響，進(jìn)一步穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 控制結(jié)圈生成

通過(guò)控制結(jié)圈生成和周期性處理結(jié)圈，持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量?；剞D(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中不可避免有結(jié)圈生成，造成回轉(zhuǎn)爐窯尾負(fù)壓增大，氧化鋅煙氣不能及時(shí)進(jìn)入收塵系統(tǒng)；結(jié)圈部位煙氣流速快，ZnO產(chǎn)品中雜質(zhì)含量升高；返料增大，進(jìn)入收塵系統(tǒng)的揚(yáng)塵增加，ZnO含鐵大幅度升高，同時(shí)也嚴(yán)重制約回轉(zhuǎn)爐處理量。

對(duì)此，制定了從開(kāi)爐到正常生產(chǎn)一系列預(yù)防、控制和處理結(jié)圈的措施，穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(1)開(kāi)爐初期，通過(guò)操作調(diào)整，控制結(jié)圈生成的位置：穩(wěn)定爐前操作，使窯頭圈結(jié)實(shí)，通過(guò)風(fēng)管擺位以及穩(wěn)定窯尾溫度在650～750 ℃，將爐內(nèi)結(jié)圈生成位置控制在距離窯頭30 m的位置。結(jié)圈過(guò)于靠后，處理難度較大，過(guò)于靠前，造成反應(yīng)帶縮短，影響直收率和產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)開(kāi)爐一周左右，在浸出渣里配入石灰石，改變爐渣性質(zhì)，抑制結(jié)圈生長(zhǎng)，具體方案如下：

開(kāi)爐后5～7 d，在浸出渣中按5%配入(5～15)mm的石灰石，連續(xù)配入一周，改善渣型，使?fàn)t內(nèi)結(jié)圈部位的渣疏松容易脫落。

正常生產(chǎn)期間，視具體情況間斷配入石灰石。間斷配入不僅可抑制結(jié)圈生長(zhǎng)，還可將配入石灰石對(duì)回轉(zhuǎn)爐處理量造成的不利影響降到最低。

上述兩項(xiàng)措施實(shí)施后，結(jié)圈局部自行脫落以結(jié)塊的形式排出爐外。

為進(jìn)一步降低結(jié)圈對(duì)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響，還要采取措施消除結(jié)圈，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

(3)回轉(zhuǎn)爐結(jié)圈嚴(yán)重，處理時(shí)間長(zhǎng)、難度大且效果不好。根據(jù)結(jié)圈的生長(zhǎng)特點(diǎn)制定預(yù)防性處理結(jié)圈方案：

每月15日前后，以處理結(jié)圈前的現(xiàn)有焦比為準(zhǔn)，焦比提高10%～20%，實(shí)施高焦比洗圈，每6～8 h焦比降5%，24 h后逐步恢復(fù)正常，期間保持窯尾溫度750～800 ℃。

高焦比洗圈后，實(shí)施3 d高低溫炸圈作業(yè)，消除結(jié)圈：通過(guò)拉負(fù)壓、減料量和加焦比的手段，將窯尾溫度提升至750～850 ℃，并保持4 h以上；再加大投料量，將爐尾溫度降至600～650 ℃，通過(guò)熱脹冷縮擠壓窯內(nèi)結(jié)圈，使其脫落。

處理結(jié)圈的措施實(shí)施后，爐況和產(chǎn)品質(zhì)量恢復(fù)正常，2013年3月下旬生產(chǎn)的ZnO含鐵降低至4.1%。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各項(xiàng)降低回轉(zhuǎn)爐氧化鋅含鐵措施的實(shí)施，有效提高了ZnO質(zhì)量，解決了58 m×4.15 m大型回轉(zhuǎn)爐通過(guò)分流含鐵高的氧化鋅而造成的成本升高問(wèn)題，其經(jīng)驗(yàn)可供同行參考。

[1]張駕等.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)——鉛鋅鉍卷[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

Productionpracticeofdecreasingironcontentofzincoxideinzincleachingresiduetreatmentwithrotaryfurnace

ZHU Zhi-gang, YANG Chang-jiang, JIAO Xian-bing, LI Jian-cheng, WANG Liu-bao

In the process of zinc leaching residue treatment with rotary furnace, by means of optimizing the technological conditions and improving the operation methods, the content of iron in zinc oxide was effectively decreased and the product quality was improved.

zinc leaching residue; rotary furnace; zinc oxide; iron content; measures

朱志剛(1978—)，男，河南濟(jì)源人，大專(zhuān)學(xué)歷，主要從事冶金技術(shù)管理工作。

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