側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)的現(xiàn)狀與持續(xù)發(fā)展

陳學(xué)剛

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

重金屬

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)的現(xiàn)狀與持續(xù)發(fā)展

陳學(xué)剛

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

簡(jiǎn)要介紹了側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝的原理和特點(diǎn)，對(duì)該技術(shù)在有色冶煉領(lǐng)域、廢鉛酸蓄電池以及鋅浸出渣危險(xiǎn)固體廢物無害化處理領(lǐng)域的成功工業(yè)應(yīng)用和技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了闡述。

側(cè)吹浸沒燃燒； 熔池熔煉； 再生鉛； 固體廢物； 鋅浸渣； 電子垃圾

0 概述

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)(Side-Submerged Combustion Smelting Process，SSC技術(shù))是由中國恩菲工程技術(shù)有限公司開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種強(qiáng)化熔池熔煉技術(shù)集群。該技術(shù)最初是利用側(cè)吹爐替代鼓風(fēng)爐還原液態(tài)高鉛渣和處理鋅浸渣。 2010年SSC技術(shù)開始進(jìn)入商業(yè)化推廣階段，相繼在馳宏會(huì)澤冶煉廠、湖南華信液態(tài)渣直接還原以及湖北金洋再生鉛等項(xiàng)目應(yīng)用并取得成功。目前SSC技術(shù)已發(fā)展成為先進(jìn)成熟的熔池熔煉技術(shù)，正在向鉛、銻、錫、銅、鎳等金屬氧化物料處理、危險(xiǎn)固體廢物無害化處理、廢舊印刷電路板(Waste-PCB)處理等領(lǐng)域推進(jìn)運(yùn)用。

1 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝

1.1 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)冶煉原理

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉是以多通道側(cè)吹噴槍以亞音速向熔池內(nèi)噴入富氧空氣和燃料(天然氣、發(fā)生爐煤氣、粉煤)以激烈攪動(dòng)熔體和直接燃燒向熔體補(bǔ)熱為特征。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)冶煉原理見圖1。

不同于其它類型側(cè)吹爐， SSC工藝物料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用于不發(fā)熱物料的處理。當(dāng)爐料加入熔煉區(qū)后，碳酸鹽或硫酸鹽物料隨熔體的攪動(dòng)快速分布于熔體之中，與周圍熔體快速傳熱、傳質(zhì)，完成爐料的加熱、分解、熔化等過程。同時(shí)，側(cè)吹噴槍噴入燃料為物料提供熱源。因此，SSC爐系統(tǒng)為一個(gè)近似理想的熱技術(shù)系統(tǒng)。

1.2 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐結(jié)構(gòu)

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐采用橢圓型爐型結(jié)構(gòu)，放置在混凝土條形基礎(chǔ)上，由爐缸，爐身，爐頂構(gòu)成；爐缸外圍鋼板，內(nèi)襯耐火材料，在爐缸的一端開有上渣口和下渣口，爐缸最底部設(shè)有底排放口；爐身側(cè)墻由銅水套內(nèi)襯耐火磚構(gòu)成，銅水套采用循環(huán)水水冷保護(hù)。爐體兩側(cè)熔池區(qū)設(shè)置有多通道富氧空氣與燃料側(cè)吹噴槍，爐頂出煙口直接與鍋爐膜式壁連接，鍋爐上升煙道開設(shè)有三次風(fēng)口，用于將后燃燒風(fēng)鼓入燒掉出爐煙氣中的一氧化碳；爐頂設(shè)有若干加料口，在爐子另一側(cè)設(shè)有虹吸井。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐立面圖見圖2。

圖1 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)冶煉原理(以硫酸鉛膏為例)

圖2 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐立面圖

1.3 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 工藝操作特點(diǎn)

(1)通過側(cè)吹噴槍直接向熔體內(nèi)部補(bǔ)熱。燃料直接在熔體內(nèi)燃燒，放出熱量全部被熔體吸收，加熱速度快，熱量利用率高，可以快速有效地調(diào)節(jié)熔池溫度。

(2)可以通過燃料和氧氣相對(duì)量的調(diào)節(jié)，有效控制參與冶煉反應(yīng)氧氣的氧勢(shì)，熔池內(nèi)部氧化和還原氛圍可控，嚴(yán)格控制四氧化三鐵的生成，杜絕泡沫渣、噴爐等不利爐況的發(fā)生。

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐工藝操作與采用銅水套直接掛渣、噴嘴不進(jìn)燃料的其它類型側(cè)吹爐有明顯的區(qū)別，其優(yōu)點(diǎn)是： SSC工藝熔池溫度易于控制，保持連續(xù)穩(wěn)定的恒溫作業(yè)，操作簡(jiǎn)單安全；噴槍將燃料和富氧空氣直接送入熔池內(nèi)部，防止熔體局部過氧化導(dǎo)致泡沫渣。

1.3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐噴槍采用一種多功能多通道噴槍或多層套管噴槍。該浸沒式噴槍為多通道或多層套管結(jié)構(gòu)形式，噴槍的一些通道噴入壓縮空氣或富氧的同時(shí)，另一些通道可以噴入燃料，燃料為粉煤或天然氣。

側(cè)吹噴槍為高速噴槍，根據(jù)火焰?zhèn)鞑ピ?，?dāng)天然氣或煤氣傳播速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧?huì)形成脫火現(xiàn)象，當(dāng)天然氣或煤氣傳播速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧?huì)形成回火現(xiàn)象，脫火、回火都會(huì)對(duì)噴槍、爐襯壽命帶來不利影響，故噴槍流速控制至關(guān)重要?？刂茋姌屃魉俚年P(guān)鍵是穩(wěn)定天然氣或煤氣、氧氣供應(yīng)壓力。

側(cè)吹浸沒噴槍為該技術(shù)核心設(shè)備。在已投產(chǎn)的項(xiàng)目中，馳宏會(huì)澤冶煉廠液態(tài)渣側(cè)吹還原爐(18 m2)、濟(jì)源金利液態(tài)渣側(cè)吹還原爐(13 m2)、湖南華信液態(tài)渣側(cè)吹還原爐(18 m2)以及湖北金洋處理再生鉛膏連續(xù)熔化還原爐(32 m2)均采用該類型噴槍。

(2)側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐噴槍布置采用對(duì)吹方式，可有效減緩噴槍對(duì)對(duì)面?zhèn)葔Φ臎_刷。選擇合理噴槍流速和工作壓力，噴槍壽命可達(dá)半年以上。噴槍工作連續(xù)穩(wěn)定供氣，無需每隔3～8 h進(jìn)行風(fēng)口堵口更換操作。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐省去了頻繁更換風(fēng)口的操作，提高了自動(dòng)化操作水平，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)爐缸采用反拱鎂鉻磚工作層，可大大延長(zhǎng)爐底壽命，有效保障了冶煉爐整體作業(yè)周期。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該種爐底結(jié)構(gòu)壽命超兩年。

(4)側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐是一種強(qiáng)化熔煉設(shè)備，冶煉過程中溫度可達(dá)1 100～1 350 ℃。使用單一的耐火磚抵擋不了高溫流體的沖刷與腐蝕，對(duì)側(cè)墻耐火材料必須采取冷卻措施，這對(duì)高冶煉強(qiáng)度的現(xiàn)代冶煉爐尤為重要。耐火材料及其冷卻是能否采用高富氧濃度、高投料量、高溫度操作的關(guān)鍵。

熔池內(nèi)與熔渣接觸的耐火材料受熔渣的持續(xù)侵蝕，耐火材料因冷卻表面會(huì)結(jié)一層固體渣殼，這一層渣殼起到保護(hù)耐火磚和銅水套的作用。實(shí)際生產(chǎn)中，耐火磚受熔體侵蝕后在爐子運(yùn)行后期殘余厚度有100 mm，形成穩(wěn)定掛渣，并一直穩(wěn)定耐火磚不再腐蝕。氣相區(qū)爐墻為單一的鎂鉻磚砌筑。會(huì)澤冶煉廠液態(tài)渣側(cè)吹還原爐2013年11月投產(chǎn)，持續(xù)生產(chǎn)超過24個(gè)月，側(cè)吹爐實(shí)際生產(chǎn)有效作業(yè)時(shí)間達(dá)330 d。

(5)爐子的鋼結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)成熟的“約束構(gòu)架”，避免了剛性約束結(jié)構(gòu)無法自由膨脹的缺點(diǎn)。采用約束構(gòu)架對(duì)爐體整體穩(wěn)定至關(guān)重要，同時(shí)對(duì)爐體冷卻效果也有影響。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐采用整體“約束構(gòu)架”結(jié)構(gòu)，保持爐體鋼板整體膨脹均勻，可有效防止熔池熔煉時(shí)爐體位移與晃動(dòng)。

1.4 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐配套系統(tǒng)

為保證側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝的整體順行，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐配套有余熱鍋爐、高溫布袋等收塵設(shè)施，以及煙氣制酸或尾氣脫硫系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)。

1.5 爐體安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)

在爐底、銅水套表面，以及爐墻磚內(nèi)部均勻分布著若干溫度測(cè)點(diǎn)。銅水套進(jìn)出水管均設(shè)有流量計(jì)和溫度計(jì)，上述溫度、流量信號(hào)均進(jìn)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

2 工業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用

2.1 工業(yè)化設(shè)計(jì)改進(jìn)

工業(yè)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于使側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝工業(yè)化生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，以保證生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。針對(duì)該工藝的復(fù)雜性和特殊性，對(duì)以下裝置進(jìn)行了工業(yè)化研究和設(shè)計(jì)。

(1)側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐選擇合適的噴槍間距、富氧和燃?xì)鈬姶祲毫?、流量，以及噴槍套磚結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)。

(2)工業(yè)化生產(chǎn)的側(cè)吹噴槍在結(jié)構(gòu)上充分考慮了冷卻措施、保護(hù)氣體氮?dú)獾倪\(yùn)用和槍芯可更換性。

2.2 工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域有：液態(tài)鉛渣直接還原、鉛膏等二次鉛雜料的連續(xù)熔化還原、鋅浸渣等二次鋅雜料的處理。

2.2.1 液態(tài)鉛渣直接還原

液態(tài)鉛渣還原技術(shù)是中國恩菲與金利公司合作開發(fā)的，并成功地應(yīng)用在湖南華信冶煉廠和馳宏鋅鍺會(huì)澤冶煉廠。液態(tài)渣側(cè)吹還原爐生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 液態(tài)渣側(cè)吹還原爐生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)

2.2.2 再生鉛膏處理

采用連續(xù)熔化還原技術(shù)處理鉛膏是中國恩菲在開發(fā)城市礦山、促進(jìn)再生資源的循環(huán)利用方面進(jìn)行的技術(shù)開發(fā)與拓展。國內(nèi)第一條用于處理未脫硫鉛膏的連續(xù)熔化還原爐生產(chǎn)線于2012年在湖北金洋投產(chǎn)。最新一條側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐(10萬t/a)工業(yè)生產(chǎn)線于2016年9月在豫光投產(chǎn)。

含鉛廢料無害化、資源化處理工藝流程如圖3所示，主要包括配料系統(tǒng)、連續(xù)熔化還原熔煉系統(tǒng)、再生粗鉛精煉系統(tǒng)、煙氣環(huán)保回收系統(tǒng)。

圖3 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)含鉛廢料無害化、資源化處理流程

經(jīng)過不斷摸索與改進(jìn)，廢鉛酸蓄電池鉛膏連續(xù)熔池熔煉技術(shù)形成。該技術(shù)是針對(duì)鉛膏等二次鉛資源開發(fā)的一項(xiàng)低溫、連續(xù)、高效、清潔的熔煉工藝、技術(shù)和裝備。整體技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，并榮獲2015年度中國有色金屬工業(yè)部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

廢鉛酸蓄電池鉛膏連續(xù)熔池熔煉技術(shù)正引領(lǐng)我國再生鉛產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，目前已有多家知名大型再生鉛企業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目采用恩菲側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)，其主要指標(biāo)如下：

①鉛回收率>98.5%，銻、錫回收率>95%，硫利用率>98.5%；

②棄渣含鉛<2%，屬一般固廢；

③廢水循環(huán)利用率>98.5%；

④冶煉廢氣排放量<1 000 m3/tPb，含硫<50 mg/m3，含鉛<0.2 mg/m3。

2.2.3 鉛鋅共生氧化礦和鋅浸出渣的處理

在國家環(huán)保政策日益嚴(yán)格的情況下，多數(shù)煉鋅廠采用回轉(zhuǎn)窯處理鉛鋅共生氧化礦和鋅浸渣，回收渣中的鋅、鉛。但該工藝技術(shù)落后，勞動(dòng)條件差，設(shè)備維護(hù)工作量大，需要耗費(fèi)大量的焦炭，有價(jià)金屬回收率不高，同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染。

為解決回轉(zhuǎn)窯和煙化爐處理鉛鋅共生氧化礦和鋅浸出渣工藝中存在的生產(chǎn)能力小、能耗高等問題。中國恩菲與馳宏鋅鍺公司研發(fā)了“鉛鋅共生氧化礦和鋅浸渣強(qiáng)化熔煉技術(shù)”。該工藝熔化和煙化可在一臺(tái)立式側(cè)吹爐中分階段作業(yè)，也可在兩臺(tái)串聯(lián)的立式側(cè)吹爐中連續(xù)作業(yè)。圖4為側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)工藝處理鋅浸出渣工藝流程圖。

圖4 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)工藝 處理鋅浸出渣工藝流程圖

2013年11月馳宏鋅鍺會(huì)澤冶煉分公司處理鋅浸渣的13.4 m2大型側(cè)吹爐建成試生產(chǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了鉛鋅共生氧化礦和鋅浸渣側(cè)吹熔煉產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，其技術(shù)日趨成熟，爐床能力比煙化爐提高20%以上，能耗比煙化爐降低50 kgce/tZn以上，比回轉(zhuǎn)窯降低250 kgce/tZn以上，床能力平均達(dá)到25.54 t/(m2·d)，耗煤率平均40.87%，氧化鋅煙塵鋅品位52.18%，外排SO2濃度≤100 mg/m3，廢渣含鋅<2%。

側(cè)吹爐不但能處理鉛鋅共生氧化礦和鋅浸渣，還能處理煉鎘堿渣、鈷渣、鍺殘?jiān)?、石膏渣等十幾種含鋅物料，處理的物料非常廣泛。

鉛鋅共生氧化礦和鋅浸渣強(qiáng)化熔煉技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其相關(guān)發(fā)明專利“鋅浸出渣處理裝置和處理工藝”已獲專利授權(quán)。該技術(shù)2015年通過國家成果鑒定，被評(píng)為國際先進(jìn)水平，并獲2016年中國有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

2.3 SSC技術(shù)目前主要拓展應(yīng)用方向

2.3.1 銻精礦的處理

目前銻精礦冶煉的主要方法為傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉，存在著低濃度二氧化硫低空污染，煙氣余熱無法回收等問題。

針對(duì)鼓風(fēng)爐存在的問題，中國恩菲提出采用側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝進(jìn)行銻精礦的氧化揮發(fā)熔池熔煉。工藝流程圖見圖5。

圖5 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)處理 銻精礦工藝流程圖

銻精礦具有其特殊性，熔煉時(shí)銻精礦中部分硫化銻氧化進(jìn)入煙氣，部分直接揮發(fā)進(jìn)入煙氣，經(jīng)過火柜氧化燃燒形成銻氧煙塵進(jìn)行回收；落入熔池中的物料一部分造渣，一部分銻、鐵與硫形成銻冰銅相。熔池中形成兩相：上層為渣層，下層為銻冰銅層。由于銻冰銅熔點(diǎn)較高，如熔池內(nèi)部補(bǔ)熱不足則容易在爐缸底部形成爐結(jié)，影響正常操作。同時(shí)由于銻精礦中硫化銻大部分揮發(fā)進(jìn)入氣相，熔池氧料比控制至關(guān)重要。

側(cè)吹爐獨(dú)特的設(shè)計(jì)，可快速有效調(diào)節(jié)熔池中銻冰銅的溫度，避免風(fēng)口區(qū)和爐缸區(qū)爐結(jié)的生成。側(cè)吹浸沒燃燒熔池爐墻鑲嵌長(zhǎng)壽命耐火磚層，避免了銻冰銅對(duì)銅水套侵蝕；設(shè)計(jì)中考慮到了嚴(yán)格控制四氧化三鐵的生成，杜絕泡沫渣、噴爐等不利爐況的發(fā)生。

因此，采用側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝處理銻精礦，可實(shí)現(xiàn)銻、硫高回收率，同時(shí)工程投資也較低，工業(yè)化應(yīng)用成熟度較高，該技術(shù)具有非常廣闊的發(fā)展前景。

2.3.2 錫精礦、錫中礦的處理

目前國內(nèi)大中型錫冶煉廠都采用電爐和頂吹爐進(jìn)行粗錫的冶煉。電爐高電耗和對(duì)錫原料含鐵要求嚴(yán)格，以及單臺(tái)電爐生產(chǎn)能力有限，限制了其推廣應(yīng)用。目前國內(nèi)有云錫、華錫等企業(yè)采用頂吹爐進(jìn)行粗錫冶煉。從工藝角度講，頂吹爐熔煉具有熔煉效率高、對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化水平高等優(yōu)點(diǎn)。但頂吹爐富氧濃度28%～30%，頂吹爐還原熔煉的煤耗在40%～50%以上。而且頂吹噴槍的壽命小于3 d，換槍頻繁，作業(yè)率較低。而且引進(jìn)該技術(shù)費(fèi)用過高，建設(shè)投資大。

中國恩菲提出了“高硫錫精礦流態(tài)化焙燒+側(cè)吹爐還原熔煉+煙化爐煙化”粗錫冶煉工藝。工藝流程見圖6。

該技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，簡(jiǎn)稱側(cè)吹爐煉錫工藝，具有錫、鉛、銅、鉍等有價(jià)金屬回收率高，能耗低，系統(tǒng)密閉，低噪音，無粉塵、煙氣等泄漏，生產(chǎn)環(huán)境好，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

以生產(chǎn)規(guī)模為1 ～2萬t/a錫的項(xiàng)目為例，采用頂吹工藝，頂吹爐設(shè)備總投資(含專利費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)等)約4 000萬元，而采用側(cè)吹工藝，側(cè)吹爐的設(shè)備投資約為頂吹爐一半左右，具有較大的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)。

2.3.3 電子廢棄物資源化處理——廢舊印刷電子線路板的無害化、資源化

目前我國每年產(chǎn)生的電子廢物(WEEE)接近150萬t，國內(nèi)已建成一批現(xiàn)代化正規(guī)的電子廢棄物處理廠，即WEEE拆解處理企業(yè)，主要處理廢舊家電，比如電視機(jī)、電冰箱、報(bào)廢筆記本電腦、臺(tái)式電腦、報(bào)廢手機(jī)等。

圖6 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)處理錫精礦、錫中礦工藝流程圖

我國每年在處理電子廢棄物過程中產(chǎn)生的廢舊線路板達(dá)30萬t以上，其中的塑料及有價(jià)金屬合理經(jīng)濟(jì)回收是目前急迫解決的問題。

中國恩菲提出了經(jīng)濟(jì)、安全環(huán)保、金屬回收率高的廢舊線路板回收工藝——“廢舊線路板破碎分選—側(cè)吹浸沒火法熔煉(冶煉溫度1 200 ℃)—冶煉煙氣余熱回收、驟冷除二惡英—冶煉金屬精煉分離”，即“SSC-WastePCB”工藝。

該工藝的實(shí)施，將使我國廢舊線路板的綜合回收水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶，使電子廢棄物真正實(shí)現(xiàn)資源化、無害化。企業(yè)在處理廢舊電子廢棄物的同時(shí)，通過資源化回收獲取收益，實(shí)現(xiàn)電子廢棄物回收產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3.4 其它拓展應(yīng)用方向

目前恩菲正將SSC技術(shù)應(yīng)用范圍逐步向含銅污泥、飛灰、氰化尾渣、低品位共生鉛鋅氧化礦以及尾氣脫硫石膏渣無害化處理等方面擴(kuò)展。

3 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)優(yōu)勢(shì)

側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

(1)噴槍可直接向熔體內(nèi)部噴射燃料，富氧濃度高，熱利用率高。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝采用富氧熔煉，燃料及助燃?xì)怏w噴入熔池內(nèi)，在熔池內(nèi)燃燒，攪拌強(qiáng)度大，傳質(zhì)傳熱快，熱利用率高，單位容積熱強(qiáng)度大。熔煉爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐回收余熱，產(chǎn)生的蒸汽可進(jìn)行發(fā)電或送到其它蒸汽用點(diǎn)，余熱得到充分利用。

(2)作業(yè)率高，年作業(yè)時(shí)間達(dá)300～330 d。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐爐墻為二層結(jié)構(gòu)形式。從內(nèi)到外為耐火磚、銅水套。耐火材料起隔熱作用，減少爐子熱損失。外層銅水套在爐墻上形成一個(gè)冷卻強(qiáng)度很大的冷卻層，使?fàn)t墻耐火材料始終在低溫下工作。銅水套和內(nèi)襯磚的結(jié)構(gòu)有利于冷卻和掛渣，大大延長(zhǎng)了爐壽命。爐底為耐火磚，抗渣和鉛冰銅侵蝕能力強(qiáng)，爐子整體大修周期兩年以上。

(3)安全性好。爐墻采用二層結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)層為耐火磚砌體，外層為銅水套鑲嵌耐火磚，鑲嵌的耐火磚有效保護(hù)了銅水套，確保了爐體安全。該爐爐體設(shè)有鋼板外殼，爐體不易發(fā)生燃?xì)庑孤吨稹?/p>

(4)噴槍壽命長(zhǎng)。噴槍結(jié)構(gòu)和布置的優(yōu)化，提高了熔池?cái)噭?dòng)效率和反應(yīng)速率，提高了氣體的燃燒效率，噴槍使用壽命達(dá)6個(gè)月以上，省去了傳統(tǒng)側(cè)吹爐頻繁的人工風(fēng)口封堵操作，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化和改善職工生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境。

(5)煙塵率低。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐煙塵率低。用于液態(tài)鉛渣直接還原時(shí)，煙塵率一般7%，而其它富氧側(cè)吹爐，煙塵率較高，達(dá)15%～20%。究其原因?yàn)槿鄢毓娜氪罅康母谎蹩諝?，煙氣量大，熔池?cái)噭?dòng)過于劇烈，被煙氣帶走的煙塵過多，煙塵率較高。

(6)環(huán)保好。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝采用微負(fù)壓操作，無煙氣外逸；系統(tǒng)產(chǎn)生的鉛煙塵均密封輸送返回熔煉配料，無鉛塵彌散；熔煉爐放出口和熱物料輸送流槽均采用強(qiáng)化通風(fēng)，有效防止有害氣體擴(kuò)散，滿足崗位環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。

(7)有價(jià)金屬綜合回收率高，冶煉棄渣無害化。該工藝獨(dú)特的爐體結(jié)構(gòu)，使得熔池內(nèi)各相分離效果好。金屬相位于噴槍下層，基本處于靜止層，金屬熔體和液態(tài)渣兩相澄清效果非常好，可通過金屬層高度調(diào)節(jié)分離效果。生產(chǎn)企業(yè)指標(biāo)表明，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐排出的棄渣含鉛低于2%，屬于一般固體廢物，可直接作為建筑輔材外賣，變廢為寶。

(8)豐富的工程實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)已通過多個(gè)實(shí)際生產(chǎn)的工業(yè)項(xiàng)目驗(yàn)證。在經(jīng)驗(yàn)積累的同時(shí)， 側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)逐步完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

4 結(jié)論

經(jīng)過多年的實(shí)踐和改進(jìn)，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)已發(fā)展為一種近似理想的熱技術(shù)系統(tǒng)。該技術(shù)是處理液態(tài)鉛渣，冶煉渣貧化，二次鉛雜料、二次鋅雜料、銻精礦、銻氧塵、錫精礦及錫中礦、城市礦產(chǎn)(廢舊鉛酸蓄電池、廢舊印刷電子線路板)等不發(fā)熱物料處理最先進(jìn)的冶煉工藝，是我國有色冶煉領(lǐng)域、固體廢棄物無害化、資源化領(lǐng)域工藝技術(shù)升級(jí)的首選技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，隨著中國“一帶一路”戰(zhàn)略和國際產(chǎn)能合作的推進(jìn)，中國恩菲將提供更加先進(jìn)的側(cè)吸浸沒燃燒(SSC)技術(shù)服務(wù)。

Status quo and sustainable development of side-blowing submerged combustion smelting process

CHEN Xue-gang

This paper analyzes the principle and characteristics of side-blowing lance-submerged combustion bath smelting technology, and introduces its successful commercial applications and technical advantages in non-ferrous smelting and waste lead-acid battery, and harmless treatment of hazardous solid wastes, such as zinc leaching residue.

side-blowing; submerged combustion; bath smelting; secondary lead; solid wastes; zinc leaching residue; E-waste

陳學(xué)剛(1982—)，男，山西太原人，碩士學(xué)歷，高級(jí)工程師，主要從事火法冶金工程設(shè)計(jì)研究工作。

2016-02-25

TF803.11

B

1672-6103(2017)01-0005-06