銅浮渣反射爐結(jié)構(gòu)改造實(shí)踐探索

牛勤學(xué),付國秀

(陜西鋅業(yè)有限公司商洛煉鋅廠,陜西商洛 726007)

銅浮渣反射爐結(jié)構(gòu)改造實(shí)踐探索

牛勤學(xué),付國秀

(陜西鋅業(yè)有限公司商洛煉鋅廠,陜西商洛 726007)

經(jīng)過對銅浮渣反射爐熔煉過程的氣氛特性及焦?fàn)t煤氣特性的分析,將銅浮渣反射爐的結(jié)構(gòu)及砌體材質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn),并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證,成效顯著。

銅浮渣反射爐;結(jié)構(gòu);砌體材質(zhì)

鉛精煉除銅過程中所產(chǎn)的銅浮渣,一般經(jīng)過反射爐或轉(zhuǎn)爐處理,以回收鉛、銅、鋅、金、銀。銅浮渣反射爐一般以塊煤、重油、發(fā)生爐煤氣或天然氣為燃料。而某公司的鉛浮渣反射爐以焦?fàn)t煤氣為燃料,但其反射爐爐型結(jié)構(gòu)仍沿用了以塊煤為燃料的爐型結(jié)構(gòu)。在使用過程中,由于焦?fàn)t煤氣的熱值較高,火焰較長,火焰溫度高,經(jīng)常出現(xiàn)爐頂或直升煙道燒塌,側(cè)墻或擋火墻燒穿等設(shè)備事故,迫使停爐檢修,給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過對焦?fàn)t煤氣的特性、反射爐熔煉過程的氣氛特性分析,將反射爐的結(jié)構(gòu)及砌體材質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn),并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證,成效顯著,大大提高了反射爐的使用壽命。

1 反射爐熔煉銅浮渣的基本原理

國內(nèi)外銅浮渣反射爐一般以塊煤、重油、發(fā)生爐煤氣或天然氣為燃料,采用純堿-鐵屑法處理銅浮渣,爐溫一般控制在1 200～1 250℃,銅浮渣與純堿、焦粉、鐵屑配料從爐頂加入,加入純堿可以使砷、銻與純堿生成鈉鹽進(jìn)入爐渣和PbS生成金屬鉛,同時可降低爐渣和銅锍的熔點(diǎn),加入鐵屑是利用金屬鐵與PbS發(fā)生置換反應(yīng),將鉛置換出來,同時造銅锍,加入焦粉的目的是將PbO還原成金屬鉛和維持爐內(nèi)的還原性氣氛,防止?fàn)t料上層氧化,調(diào)整鈉在銅锍和爐渣中的分配,一般加入量為1%～3%。銅浮渣在高溫下熔化,在純堿、鐵屑、焦粉共同作用下,鉛被還原成液態(tài)金屬鉛,同時富集金、銀,向爐底沉降,銅與鐵、硫、鈉、砷、銻形成冰銅浮在鉛液面與爐渣中間,鐵、鈣、硅形成爐渣浮在最上面,鋅、銦等易揮發(fā)的金屬被還原成金屬氣體隨煙氣帶出,在收塵系統(tǒng)隨著溫度的降低氧化成金屬氧化物被收集,鉛從爐底以虹吸形式放出,渣和冰銅從渣口放出[1]。

2 原銅浮渣反射爐結(jié)構(gòu)及存在的問題

2.1 原銅浮渣反射爐結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)施

反射爐由燃燒室、熔池、直升煙道三部分組成,反射爐附件有加料斗、放鉛口、放渣口、燒嘴,輔助設(shè)施有平煙道、沉塵箱、表面冷卻器、布袋收塵器、離心風(fēng)機(jī)、煙囪。其結(jié)構(gòu)連接示意圖如圖1所示。

2.2 存在的問題

2.2.1 爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

原銅浮渣反射爐設(shè)計有燃燒室、擋火墻、直升煙道,爐頂采用駝峰式爐頂,該爐型結(jié)構(gòu)對以煤為燃料的反射爐較適應(yīng),但經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,對于以焦?fàn)t煤氣為燃料的反射爐,存在以下弊端:

1.爐底和側(cè)墻均采用δ=10鋼板,且側(cè)墻鋼板的高度僅為爐底厚度。

2.焦?fàn)t煤氣的熱值17 976 kJ/m3,熱值大,火焰溫度高,高溫火焰直射擋火墻,擋火墻容易燒壞,從而導(dǎo)致漏鉛事故。

3.擋火墻改變火焰方向,使高溫火焰直射爐頂,爐頂溫度高,爐頂容易燒壞,爐頂壽命短。

4.直升煙道以拱頂為支撐,容易塌陷。

2.2.2 放鉛口位置設(shè)計不合理

圖1 反射爐結(jié)構(gòu)連接示意圖

原鉛浮渣反射爐放鉛口設(shè)計在反射爐端頭,放渣口設(shè)計在反射爐側(cè)面,放渣過程更換渣包通過渣包小車的平移來更換,放鉛過程鉛包的更換,通過行車的吊移來更換,操作難度大,安全性差,經(jīng)常出現(xiàn)放鉛口堵不死,產(chǎn)生跑鉛、燒傷等安全事故。

2.2.3 砌體材質(zhì)選擇不合理

該公司原反射爐拱頂、爐墻及返拱底均用高鋁磚砌筑,由于爐內(nèi)是1 200～1 250℃的高溫及強(qiáng)還原性、強(qiáng)堿性氣氛,爐氣及高溫液體渣對高鋁磚的腐蝕比較快,爐頂用不到2個月,爐墻及爐底用不到6個月,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

3 改進(jìn)方案

改進(jìn)后的反射爐結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的反射爐結(jié)構(gòu)連接示意圖

1.將爐底鋼板改為δ=16鋼板,側(cè)墻鋼板改為δ=12鋼板,側(cè)墻鋼板高度改為與側(cè)墻同高。

2.將放鉛口由反射爐端頭改到與放渣口相同的側(cè)面,由于放鉛、放渣兩個操作過程存在時間差,可以用同一個渣包小車來完成放鉛、放渣操作。

3.去掉燃燒室,將燃燒室直接改為熔池,可擴(kuò)大熔池面積2.2 m2,提高了反射爐處理能力。

4.將直升煙道改為平煙道,既延長了煙道壽命,又便于清理,減少了煙道阻力。

5.高鋁磚和鋁鎂磚的主要性能分析對比見表1,由表1可以看出鎂鋁磚的耐火度、荷重軟化開始點(diǎn)溫度、使用溫度都比高鋁磚高,其化學(xué)穩(wěn)定性與高鋁磚一致,對還原性氣氛、堿性渣、熔融金屬都有較強(qiáng)的抵抗性,因此,將銅浮渣反射爐的拱頂及爐墻砌體材質(zhì)由高鋁磚改為鎂鋁磚,將返拱底由高鋁磚砌體改為用澆鑄料整體澆鑄。

表1 高鋁磚和鋁鎂磚的主要性能分析對比表[2]

4 取得的成效

改進(jìn)后經(jīng)過2 a的生產(chǎn)運(yùn)行,實(shí)踐驗(yàn)證取得了以下成效:

1.鉛口、渣口在反射爐的同一側(cè),便于操作,減少了安全事故。

2.提高了反射爐的處理能力,在占地面積不變的情況下,反射爐熔池面積增大了2.2 m2,反射爐的日處理銅浮渣量增加了8.8 t。

3.平煙道便于清理,消除了爐頂塌陷引起的煙道塌陷,使煙道使用壽命延長到了14個月。

4.整體澆鑄爐底,爐底鋼板的加厚及側(cè)墻鋼板的加厚加高,杜絕了爐底滲鉛事故的發(fā)生。

5.延長了反射爐使用壽命,爐頂使用壽命延長到了7個月,爐墻使用壽命延長到了14個月,爐底使用壽命延長到了2 a以上。

[1] 卿啟云.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊·鉛鋅鉍卷[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1995.162.

[2] 王守德.冶金爐熱工與設(shè)計[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社, 1995.466.

Abstract:Through the analysis of atmosphere of the characteristics and coke oven gas in copper dross reverberatory smelting,the structure and masonry materials of copper dross reverberatory are improved,and the achievements are remarkable after the production practice.

Key words:copper dross reverberatory;structure;masonry materials

Copper Dross Reverberatory Structure Reconstruction Practice Exploration

NIU Qin-xue,FU Guo-xiu
(Zinc Industry Co.,Ltd.Shanxi Shangluo Smelter,Shanxi726007,China)

TF806.29

A

1003-5540(2011)04-0035-02

2011-06-05

牛勤學(xué)(1969-),男,工程師,主要從事冶煉技術(shù)管理工作。