貴冶一系統(tǒng)閃速爐給料系統(tǒng)改造運(yùn)行實(shí)踐

葛劉生，邱小英，葛根法，柯兆華，鄭艷玲

（1.江西離子型稀土工程技術(shù)研究有限公司，江西 贛州 341000；2.國(guó)家離子型稀土資源高效開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心， 江西 贛州 341000；3.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，江西 德興 334200）

1 引言

江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司貴溪冶煉廠（以下簡(jiǎn)稱貴冶）一系統(tǒng)采用閃速熔煉、PS轉(zhuǎn)爐吹煉、回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉、永久不銹鋼陰極電解、兩轉(zhuǎn)兩吸制酸的主工藝流程［1］。貴冶失重給料系統(tǒng)由攪拌器、失重呼吸收塵系統(tǒng)、精礦給料螺旋、失重計(jì)量倉(cāng)負(fù)荷傳感器構(gòu)成。

本文對(duì)生產(chǎn)過程中失重給料系統(tǒng)存在的料量波動(dòng)大、物料計(jì)量不準(zhǔn)確、下料不均勻?qū)е缕龅纫幌盗袉栴}進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述。針對(duì)這些問題，對(duì)貴冶現(xiàn)有的給料系統(tǒng)和煙灰給料系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的升級(jí)改造，達(dá)到了閃速爐下料均勻的效果。

2 閃速爐給料系統(tǒng)原理

一系統(tǒng)閃速爐通過失重計(jì)量螺旋給料及振動(dòng)給料，向精礦噴嘴內(nèi)輸送銅精礦［2］。失重給料控制系統(tǒng)通過料倉(cāng)總成重量的減少來計(jì)算投料量，并根據(jù)該投料量與設(shè)定值進(jìn)行的比較結(jié)果，控制給料螺旋的速度，使投料量與設(shè)定值一致。投料控制器持續(xù)工作，直至稱量倉(cāng)總成的重量達(dá)到預(yù)設(shè)的下限值。當(dāng)達(dá)到下限設(shè)定值時(shí)，稱量倉(cāng)上面的球面閥會(huì)自動(dòng)開啟并開始向稱量倉(cāng)加料，直至稱量倉(cāng)的重量達(dá)到預(yù)設(shè)的上限設(shè)定值。此時(shí)球面閥再次關(guān)閉，開始新一輪失重控制循環(huán)［3］。

稱量倉(cāng)內(nèi)的排料量無法精確計(jì)量，只能依靠歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行體積流量估算。失重控制器通過控制輸出信號(hào)調(diào)節(jié)投料螺旋轉(zhuǎn)速，保證投料量相對(duì)準(zhǔn)確。因此要嚴(yán)格控制加料時(shí)間，不宜太長(zhǎng)，否則會(huì)造成投料偏差增大而影響爐膛內(nèi)物料反應(yīng)［4］。

3 閃速爐給料系統(tǒng)存在的問題及原因分析

改造前，一系統(tǒng)閃速爐入爐物料從振動(dòng)布料器兩側(cè)進(jìn)入精礦噴嘴中，通過調(diào)節(jié)埋刮板轉(zhuǎn)速和螺桿機(jī)料層厚度來控制煙塵計(jì)量，以手動(dòng)分料閥方式進(jìn)行煙塵分料［5］。上述給料方式容易帶來以下問題：

（1）物料數(shù)量波動(dòng)大、物料計(jì)量不準(zhǔn)確、布料不均勻。螺旋機(jī)最大允許波動(dòng)值為5t，但在實(shí)際操作中，螺旋機(jī)最大波動(dòng)超過30t，波動(dòng)幅度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。給料螺旋給料量波動(dòng)趨勢(shì)如圖1所示。這會(huì)對(duì)閃速爐爐況造成很大的影響［5］。

圖1 改造前給料螺旋給料量波動(dòng)情況

（2）給料螺旋給料量波動(dòng)大，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)塔內(nèi)下料出現(xiàn)偏析，富氧空氣與精礦的氣固相混合不均勻，存在精礦過氧化和欠氧化現(xiàn)象。直觀表現(xiàn)為反應(yīng)塔側(cè)壁溫度易出現(xiàn)局部高報(bào)事故，冰銅品位波動(dòng)大，閃速爐渣含銅高達(dá)2%以上。

4 失重給料系統(tǒng)改造

（1）對(duì)原有的通過失重計(jì)量螺旋給料和振動(dòng)給料將銅精礦送入精礦噴嘴的閃速爐精礦給料系統(tǒng)進(jìn)行了改造。改造后的系統(tǒng)拆除了精礦噴嘴振動(dòng)給料器，在每根精礦計(jì)量螺旋出料口處增設(shè)了能力為Q=100t/h的1#、2#風(fēng)動(dòng)溜槽各1根。出料口的這2根風(fēng)動(dòng)溜槽匯入1根能力為Q=200t/h的3#風(fēng)動(dòng)溜槽中。通過3#風(fēng)動(dòng)溜槽將銅精礦送入精礦噴嘴中。同時(shí)，對(duì)精礦噴嘴的入口接收箱分布器進(jìn)行了整改，使進(jìn)入精礦噴嘴的物料能均勻地進(jìn)入閃速爐中。

（2）煙塵失重技術(shù)應(yīng)用及控制優(yōu)化，可以使煙塵計(jì)量更精確，且可抑制料量波動(dòng)，為了將煙塵精確計(jì)量均勻加入到精礦噴嘴中，對(duì)煙塵給料系統(tǒng)進(jìn)行了改造。用1個(gè)有效容積相當(dāng)?shù)膱A柱形煙塵倉(cāng)替換原有煙塵倉(cāng)，改造后的煙塵倉(cāng)外形尺寸為Φ4000mm×5600mm。此外，為了避免因風(fēng)機(jī)振動(dòng)對(duì)失重計(jì)量帶來的計(jì)量精度問題，煙塵失重計(jì)量裝置支撐梁采用吊掛結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)與風(fēng)機(jī)平臺(tái)脫開。同時(shí)將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)改為混凝土基礎(chǔ)，并采取適當(dāng)?shù)臏p振措施。在新建的煙塵倉(cāng)下設(shè)置1臺(tái)能力為Q=30t/h的煙塵失重計(jì)量裝置，失重計(jì)量裝置下設(shè)1根計(jì)量給料螺旋，螺旋出料口接煙塵風(fēng)動(dòng)溜槽。煙灰通過風(fēng)動(dòng)溜槽送至3#精礦風(fēng)動(dòng)溜槽中，與精礦混合后通過精礦風(fēng)動(dòng)溜槽進(jìn)入精礦噴嘴中，達(dá)到煙塵精確計(jì)量和均勻給料的目的。

圖2 給料系統(tǒng)改造前后對(duì)比圖

5 改造成果

在精礦裝入量穩(wěn)定前提下，改造前后閃速爐的主要技經(jīng)指標(biāo)及控制參數(shù)對(duì)比如表1所示。減少渣含銅既能改善閃速爐原材料的適應(yīng)性，又能有效地提高銅冶煉綜合總回收率［6-7］。影響渣含銅的因素很多，如冰銅品位、爐內(nèi)氧化氣氛的強(qiáng)度、閃速爐渣類型、操作溫度、磁性氧化鐵的含量、爐渣澄清的程度［8］。這些因素絕大部分與閃速爐給料系統(tǒng)和煙灰給料系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切相關(guān)。改造后閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，處于銅冶煉行業(yè)領(lǐng)先水平。SO3發(fā)生率的升高會(huì)增加鍋爐煙塵的粘結(jié)，提高后續(xù)廢酸處理工藝的費(fèi)用，同時(shí)會(huì)增加后續(xù)廢酸處理工序的成本；另外，SO3發(fā)生率升高會(huì)使煙氣露點(diǎn)增加，使排煙系統(tǒng)設(shè)備腐蝕加重，同時(shí)也會(huì)使電收塵器的收塵效果下降，嚴(yán)重地限制了工廠長(zhǎng)周期生產(chǎn)運(yùn)行［9］。改造后SO3發(fā)生率由1.84%大幅下降至0.82%，極大地提高了系統(tǒng)性能。

表1 閃速爐改造前后主要技經(jīng)指標(biāo)變化

如圖3所示，改造后的閃速爐給料螺旋運(yùn)行非常平穩(wěn)。給料螺旋給料量波動(dòng)最大值從30t下降到4t（螺旋機(jī)設(shè)計(jì)容許的波動(dòng)值最大為5t），波動(dòng)幅度明顯減小，解決了反應(yīng)塔中局部過熱和爐況波動(dòng)的問題，提高了物料的均勻性［10］，為系統(tǒng)適應(yīng)高作業(yè)率、高精度提供了強(qiáng)有力的保證，這對(duì)穩(wěn)定閃速爐爐況有重大意義［11］。

圖3 改造后給料螺旋給料量波動(dòng)情況

6 結(jié)論

對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的物料計(jì)量不精確、料量波動(dòng)大、布料不均勻、渣含銅品位高等問題進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造。改造后，閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，可減少銅損失28980t/a，年增加收入6.7億元，SO3發(fā)生率由1.84%下降至0.82%，減少了設(shè)備的腐蝕，使閃速爐大修周期從2a變成3a，延長(zhǎng)了閃速爐的使用壽命。

通過將近1a的生產(chǎn)實(shí)踐表明，改進(jìn)后的失重給料系統(tǒng)無論是工藝還是設(shè)備性能都比改進(jìn)前更適合生產(chǎn)特點(diǎn)，確保了生產(chǎn)的安全順行，也改善了操作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。