韶冶提高鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐產(chǎn)能的實(shí)踐

湯文俚

(廣東中金嶺南有色冶金設(shè)計研究有限公司， 廣東 韶關(guān) 512024)

韶關(guān)冶煉廠采用密閉鼓風(fēng)爐冶煉鉛鋅，密閉鼓風(fēng)爐常稱ISP法(帝國熔煉法)，該工藝的特點(diǎn)是能同時煉鋅、鉛，對原料有廣泛的適應(yīng)性，除能處理典型的鋅精礦和鉛精礦外，還能處理鉛鋅混合礦、不純鋅精礦、不純鉛精礦、低品位復(fù)雜精礦以及各種含鋅、鉛的二次物料，如藍(lán)粉、浮渣、鋅浸出渣、鋼廠鋅灰、鍍鋅灰渣等等。該法在生產(chǎn)過程中能有效地回收原料中的金、銀和其他金屬，在有色金屬冶煉行業(yè)中占有一定的地位[1]。

韶關(guān)冶煉廠二系統(tǒng)始建于1997年，當(dāng)初設(shè)計年生產(chǎn)能力為5萬t鉛鋅，經(jīng)過多次技術(shù)改造，特別是2007年的大規(guī)模挖潛技改及2017年的大修技改后，現(xiàn)年生產(chǎn)能力達(dá)14萬t，2017年生產(chǎn)粗鉛鋅為14.141 7萬t。長期以來，韶冶廠在提高ISP產(chǎn)能方面進(jìn)行了許多富有成效的探索，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且在擴(kuò)大產(chǎn)能的同時，達(dá)到了降低生產(chǎn)成本，節(jié)能環(huán)保，加強(qiáng)資源綜合利用的目的。韶冶主要是從以下幾個方面提高密閉鼓風(fēng)爐產(chǎn)能的。

1 對鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐體及其附屬設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造

要提高ISP產(chǎn)能，根本的措施就是對鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐及其附屬設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，加大爐身截面積，增大入爐風(fēng)量，提高風(fēng)溫。爐身面積越大，入爐風(fēng)量越大、風(fēng)溫越高，則爐子處理精礦的能力就越強(qiáng)，產(chǎn)能就越高。

1.1 對密閉鼓風(fēng)爐本體進(jìn)行改造

韶冶在2007年的挖潛技術(shù)改造后，2017年利用大修的機(jī)會對密閉鼓風(fēng)爐又進(jìn)行了一次技術(shù)改造。鼓風(fēng)爐爐身截面積由原來的21.35 m2擴(kuò)大到28 m2，底部風(fēng)量由41 000 m3/h增加到47 000 m3/h，爐腹角(爐腹部分與水平的夾角)增大至9.24°，風(fēng)口出口直徑加大至143 mm，其他參數(shù)也有不同程度的改善，詳見表1。同時，為了適應(yīng)大風(fēng)量高風(fēng)溫的生產(chǎn)，增加了爐身外殼的噴淋裝置，增加了噴淋布水器，使噴水量更大、更密集，冷卻效果更好。

1.2 對熱風(fēng)爐進(jìn)行改造

熱風(fēng)爐是密閉鼓風(fēng)爐重要的附屬設(shè)備，負(fù)責(zé)向鼓風(fēng)爐供風(fēng)，韶冶總共有三臺，一臺供風(fēng)時，另二臺燒爐作準(zhǔn)備。鼓風(fēng)溫度對鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力有重要影響，一般經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，同等條件下熱風(fēng)溫度每提高100 ℃，產(chǎn)量將提高約5.5%。如果產(chǎn)量保持不變，熱風(fēng)溫度每提高100 ℃，焦炭消耗量將減少約4%[2]。技改后，將熱風(fēng)爐的蓄熱室砌體由五孔格磚改為七孔格磚，其格孔尺寸縮小至Φ44 mm，蓄熱面積由6 160 m2增加至12 850 m2。同時對熱風(fēng)爐的操作進(jìn)行電氣、儀表自動化改造，熱風(fēng)爐的燒爐、燜爐、切換送風(fēng)和燃燒控制都由原來的手動操作改造成自動化操作，每次換爐的時間由原來的10～15 min縮短為現(xiàn)在的不足5 min。自動化操作降低了成本，提高了送風(fēng)效率，提高了風(fēng)溫，還大大提高了對風(fēng)溫的精準(zhǔn)控制，使風(fēng)溫的波動嚴(yán)格掌握在允許的范圍之內(nèi)。

表1 2017年密閉鼓風(fēng)爐改造前后技術(shù)性能對照表

1.3 對三槽(熔劑槽、分離槽、儲鋅槽)進(jìn)行改造

為了適應(yīng)鼓風(fēng)爐的大風(fēng)量生產(chǎn)，也對三槽的容量進(jìn)行了擴(kuò)大。熔劑槽的長寬分別加大至5 440 mm和2 635 mm，分離槽長寬分別增加至9 010 mm和2 810 mm，儲鋅槽長寬分別為9 010 mm和1 785 mm，各槽尺寸增大的同時還降低了液體的流速，使鉛鋅液的分離效果更好，提高了粗鋅的品位。同時把熔劑槽、分離槽底部的砌體由磚砌體結(jié)構(gòu)改為澆注料，厚度增加至600 mm，延長了其使用壽命，從而降低了生產(chǎn)成本[3]。

2 減少故障休風(fēng)，延長有效生產(chǎn)時間

鼓風(fēng)爐休風(fēng)有兩種， 一種是在計劃內(nèi)的計劃休風(fēng)，一種是意外的故障休風(fēng)。應(yīng)該盡量減少故障休風(fēng)，這樣鼓風(fēng)爐有效生產(chǎn)的時間就長，相同條件下的產(chǎn)能就高。引起故障休風(fēng)的有設(shè)備故障、工藝故障、操作失誤、突然停水停電等。針對各類故障，韶冶一方面加強(qiáng)管理，強(qiáng)化員工培訓(xùn)，推行各項(xiàng)責(zé)任制度，實(shí)行“每臺設(shè)備專人負(fù)責(zé)制，每天巡檢記錄制”；另一方面，也對故障多發(fā)的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)統(tǒng)計，各類故障中設(shè)備故障約占70%，而設(shè)備故障中占絕大比例的又是風(fēng)口水套故障(約占50%)，風(fēng)口水套一旦燒損漏水，則必須休風(fēng)停爐進(jìn)行更換。針對風(fēng)口水套容易燒損的問題，韶冶廠在2015年進(jìn)行了下列改進(jìn)。

2.1 風(fēng)口水套部分材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改造

技術(shù)人員對每件損壞的風(fēng)口水套進(jìn)行事故調(diào)查，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)風(fēng)口水套的漏水點(diǎn)都出現(xiàn)在風(fēng)嘴處，漏水原因都是風(fēng)嘴處材質(zhì)被腐蝕變薄而出現(xiàn)縫隙。針對這種情況，決定將風(fēng)嘴的材質(zhì)由原來的1Cr25Ni20Si2改進(jìn)為耐高溫性能更佳的0Cr25Ni20。0Cr25Ni20不銹鋼與1Cr25Ni20Si2不銹鋼含鉻、鎳量幾乎相同，但是0Cr25Ni20不銹鋼的含C量(含C≤0.08%)遠(yuǎn)低于1Cr25Ni20Si2不銹鋼的含C量(含C≤0.20%)。因?yàn)榫哂懈偷暮剂?，所以耐腐蝕性能更強(qiáng)。雖然0Cr25Ni20價格相對昂貴一些，但風(fēng)嘴重量只有3 kg左右，改進(jìn)風(fēng)嘴材質(zhì)對風(fēng)口水套成本的影響微乎其微。同時，螺旋線和隔板的村質(zhì)由A3改為1Cr18Ni9Ti,頂端回水處加寬5 mm，詳見圖1,使冷卻水流動時受到的阻力更小些。

圖1 風(fēng)口水套剖面圖

2.2 改善冷卻用水水質(zhì)

隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，冷卻水中的顆粒物、離子不斷富集，水的pH值也慢慢降低，水質(zhì)漸漸惡化。風(fēng)口水套頂端回水處狹窄，水濁度越高，此處堵塞的風(fēng)險就越大，造成風(fēng)口水套散熱能力不足，最終導(dǎo)致水套被高溫爐渣腐蝕損壞，水pH值的降低和水中硫酸根離子濃度的增加，也會使水對風(fēng)口水套的腐蝕性增大。

韶冶廠決定嚴(yán)格監(jiān)控凈循環(huán)水質(zhì)，每周兩次抽取水樣化驗(yàn)，若連續(xù)3個樣品的濁度、硫酸根、pH三項(xiàng)指標(biāo)中的任何一項(xiàng)超標(biāo)(既定標(biāo)準(zhǔn)：濁度≤20，硫酸根離子濃度≤500 mg/L，pH≥6.5)，則置換適量的水(約500 t)，將部分凈循環(huán)水排至污水處理站，補(bǔ)充相應(yīng)量再生水。置換水是一種有效且十分便捷的改善水質(zhì)的方法。

2.3 效果

經(jīng)過對風(fēng)口水套部分材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的改造以及對冷卻用水水質(zhì)的改善，大大減少了風(fēng)口水套更換的數(shù)量，目前韶冶廠的風(fēng)口水套損耗量遠(yuǎn)少于同行業(yè)平均值。2017年僅更換風(fēng)口水套11件。截止到10月底，2018年更換風(fēng)口水套僅為8套，詳見表2。各項(xiàng)管理制度的推行和技術(shù)改造使故障休風(fēng)次數(shù)大幅減少，有效生產(chǎn)的時間大大延長。

表2 2015年技改前后風(fēng)口水套更換數(shù)量對照表

3 延長計劃清掃間隔時間，加快清掃速度

3.1 延長清掃間隔時間

密閉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)一段時間后，就要停爐進(jìn)行各項(xiàng)清理工作，稱之謂“休風(fēng)清掃”或“清掃”，相鄰兩次清掃的間隔時間越長，則鼓風(fēng)爐有效生產(chǎn)的時間就越多，產(chǎn)能自然就高。除去前面所述的意外故障休風(fēng)，導(dǎo)致必須休風(fēng)停爐進(jìn)行清掃的主要原因有兩個，一是鼓風(fēng)爐爐結(jié)，二是冷凝器結(jié)瘤。針對鼓風(fēng)爐爐結(jié)，韶冶的對策主要有：①精心操作，避免爐況波動過大，減少爐結(jié)生成的速度；②控制入爐燒結(jié)塊和焦炭的質(zhì)量，確保燒結(jié)塊有足夠的硬度和軟化溫度；③清掃時盡量干凈徹底地清理掉爐結(jié)。針對冷凝器結(jié)瘤問題，技術(shù)人員對冷凝器垂掛鋼梁的材質(zhì)和連接方式作了調(diào)整，原來工字鋼與冷凝器鋼梁之間的連接是用拼焊的合金鋼并用螺栓進(jìn)行連接的，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，拼焊的合金鋼慢慢被腐蝕拉裂，造成冷凝器鋼梁下沉，在此處就容易形成“垂簾”式結(jié)瘤?，F(xiàn)用奧氏體不銹鋼取代原來的合金鋼，相對于合金鋼，奧氏體不銹鋼有更高的高溫強(qiáng)度，更好的抗氧化性和耐腐蝕性，在連接方式上，用“n”型的門框式結(jié)構(gòu)代替原來的螺栓連接，詳見圖2。這一改造取得了很好的效果，冷凝器結(jié)瘤的生成速度和體積都得到了遏制。精心操作、科學(xué)管理以及技術(shù)改造，使韶冶的清掃間隔時間有了很大的改觀，原來相鄰兩次計劃清掃的時間一般為6～9天，現(xiàn)在穩(wěn)定在12～15天。

圖2 改進(jìn)前后冷凝器進(jìn)口鋼梁吊掛結(jié)構(gòu)

3.2 加快清掃速度

密閉鼓風(fēng)爐休風(fēng)清掃日的工作內(nèi)容一般有：清理鼓風(fēng)爐內(nèi)爐結(jié)、清理冷凝器結(jié)瘤、加料系統(tǒng)設(shè)備檢修、煤氣洗滌系統(tǒng)設(shè)備檢修、廢渣廢泥清理等等，工作內(nèi)容繁雜且瑣碎，哪怕只是其中一項(xiàng)工作滯后，也會影響該次清掃的整體進(jìn)度，從而造成清掃時間的浪費(fèi)。韶冶從2002年始就引進(jìn)了打結(jié)瘤機(jī)器，2008年始又更換了更先進(jìn)的新型清理結(jié)瘤機(jī)器。新型機(jī)器功率更大，適應(yīng)性更強(qiáng)，機(jī)械手臂更長，能180 ℃旋轉(zhuǎn)，打結(jié)瘤機(jī)器的引進(jìn)大大加快了清掃的速度[4]。除了引進(jìn)清掃機(jī)器，韶冶還在幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐中，摸索總結(jié)出一套行之有效的清掃制度，使休風(fēng)后的人力、物力得到科學(xué)組織，統(tǒng)疇安排，有序銜接，完全做到了忙而不亂，環(huán)環(huán)相扣，使每次清掃的時間大大縮短，由原來的十幾個小時縮短至目前的6 h，在同行業(yè)中名列前茅。

4 其他方面

改進(jìn)入爐燒結(jié)塊和焦炭的品位也是提高鼓風(fēng)爐生產(chǎn)能力的途徑之一，雖然密閉鼓風(fēng)爐對入爐燒結(jié)塊的品位的適應(yīng)性較大，但如果入爐原料(燒結(jié)塊)的鉛、鋅含量較高，相同條件下，粗鉛、鋅的產(chǎn)量就高，生產(chǎn)能力自然就大，反之，爐渣量就偏多，單位鉛鋅的成本就高，并且會影響冷凝器對鋅蒸氣的冷凝效率及鉛鋅金屬的回收率。

5 結(jié)束語

四十年來，由于ISP工藝處理雜礦的獨(dú)特優(yōu)勢，受到了國內(nèi)鉛鋅冶煉行業(yè)的青睞，得到了較大的發(fā)展和完善，而提高ISP工藝的生產(chǎn)能力是企業(yè)提高效益的主要手段，韶冶在這方面作出了可貴的探索和實(shí)踐，取得了有目共睹的成果，值得同行參考借鑒。