淺析如何提高系統(tǒng)對高雜質(zhì)原料的適應(yīng)能力

李建春，趙 璧，張宇云

（涼山礦業(yè)股份有限公司，四川 會理 615141）

隨著國內(nèi)銅冶煉產(chǎn)能不斷增加，銅精礦需求量大幅增加，國內(nèi)銅精礦產(chǎn)能增加量遠(yuǎn)低于冶煉產(chǎn)能增加量，且綜合品質(zhì)呈下降趨勢，以本公司為例，新增國內(nèi)銅精礦主要來源于西藏方向，其砷、鉍含量較高，進(jìn)口礦中，砷、鉛、鋅、氧化鎂較高，自2018年6月以來，進(jìn)廠銅精礦綜合含砷上升了約50%，含銻上升了80%，含鉛上升6倍，含鋅上升1倍，含鉍上升2倍，對后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生了不同程度的負(fù)面影響，煙道粘結(jié)嚴(yán)重，收塵放灰困難，硫酸砷渣產(chǎn)量大幅上升，甚至威脅到了生產(chǎn)的可持續(xù)性，原料市場的變化我們無法改變，提高系統(tǒng)對原料雜質(zhì)含量的適應(yīng)能力顯得尤為關(guān)鍵。

1 砷在冶煉過程中的流向及影響

自6月份以來，隨著原料含砷的增加，自高溫風(fēng)機(jī)區(qū)域收集到的粘性液體明顯增加，同時伴隨著收塵器灰倉煙塵粘結(jié)嚴(yán)重，放灰極為困難，嚴(yán)重時甚至需要停下收塵器清理。

對收集的黏性液體取樣分析后結(jié)果如下：

表1 風(fēng)機(jī)黏性液體分析數(shù)據(jù)

從表1可以分析，黏性液體主要由砷酸鹽組成，其粘稠、易粘結(jié)的特性是造成收塵器及煙塵出現(xiàn)粘結(jié)的主要原因。

砷酸鹽生產(chǎn)分析如下：

在銅精礦中的砷主要以Cu3AsS3或FeAsS的形式入爐被氧化成As2O3的形式進(jìn)入爐渣和煙塵，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，超過70%的砷進(jìn)入了煙氣，其余以砷酸鹽的形態(tài)進(jìn)入爐渣及銅的砷化物進(jìn)入陽極銅。

進(jìn)入爐渣及陽極銅的砷并未對生產(chǎn)過程產(chǎn)生明顯制約作用，主要影響來自進(jìn)入煙氣中的砷，因此本文側(cè)重于進(jìn)入煙氣中砷的行為分析。

煙氣中的As2O3在低溫下易被氧化成As2O5：

As2O3+O2=As2O5

As2O5有弱酸性，在水中溶解形成砷酸，但溶于水速度很慢，與堿反應(yīng)則能較快的生成砷酸鹽，將此溶液加熱到130℃蒸發(fā)冷卻時，則變?yōu)榉涿蹱钣叙ば缘囊后w，超過315℃時，分解為As2O3。

As2O5還能將SO2氧化成SO3。

由以上分析，現(xiàn)有工藝流程不做改變時，要解決收塵器和煙塵的粘結(jié)，就必須減少As2O5的生成。

2 解決收塵器粘結(jié)問題的措施

從As2O5的生成條件看，控制途徑主要為煙氣溫度、煙氣中的氧氣含量及入爐含砷量。

（1）溫度。當(dāng)溫度高于315℃時，As2O5會分解為As2O3，可以減少粘結(jié)物的生成。鍋爐出口煙氣溫度受原料成分、下料量、配煤量的影響，且鍋爐換熱強(qiáng)度相對固定，可調(diào)整范圍不足以在本質(zhì)上大幅度調(diào)整出口煙氣溫度，且煙氣溫度不宜過高而造成收塵器的損傷，且過高的溫度還會增加進(jìn)入硫酸系統(tǒng)砷量。進(jìn)入收塵器的煙氣溫度受限時，減少收塵器本體散熱量，避免溫度過低，在一定程度上可減少As2O5的生成，這主要通過收塵器的保溫措施和減少漏風(fēng)來解決。

（2）入爐料含砷。降低入爐料含砷，從根本上減少了As2O5的可生成量，控制收塵器的粘結(jié)，但將大幅度增加原料采購成本，與企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展相矛盾，增加高雜質(zhì)原料的消耗能力，才是我們工作的重心。

（3）煙氣中的氧氣濃度。煙氣殘氧來源主要來自于熔煉過程未完全反應(yīng)的氧氣以及從爐口補(bǔ)入的二次風(fēng)，爐內(nèi)的氧氣可與部分礦粉發(fā)生熔煉反應(yīng)，降低煙塵含銅，本身是有益的，阻濺板通入氧氣就有此考慮。煙氣中的殘氧必須滿足一氧化碳和鉛、鋅等雜質(zhì)金屬的氧化，但過量時又會生成As2O5，因此，二次風(fēng)量的調(diào)整就成為殘氧量控制的主要著力點(diǎn)。

二次風(fēng)的補(bǔ)加有兩個途徑，一個是二次燃燒風(fēng)機(jī)補(bǔ)入渣箱口，另外一個是保溫?zé)焱ㄈ氲目諝狻６稳紵L(fēng)起到氣封的作用，防止煙氣外溢，在確保二次燃燒風(fēng)機(jī)滿足氣封條件的基礎(chǔ)條件下，調(diào)整風(fēng)量大小，在煙道沒有直接檢測途徑時，參照煙塵外觀條件和煙道SO3含量確定殘氧量是否合適。采取以上措施后，通過一段時間的調(diào)整、跟蹤，收塵器及煙塵的粘結(jié)情況明細(xì)改善，放灰操作能順利進(jìn)行。

3 煙塵的開路

原料雜質(zhì)升高后，僅將細(xì)塵開路時，各雜質(zhì)開路量少于進(jìn)入量，雜質(zhì)持續(xù)在煙塵中富集，如表2所示。

表2 各返回流程的煙塵相對進(jìn)廠原料雜質(zhì)增量

從表2可見，雜質(zhì)的富集主要集中在艾薩粗塵和轉(zhuǎn)爐粗塵，在持續(xù)富集下，除了砷造成收塵器粘結(jié)、硫酸系統(tǒng)砷渣增加外，銻、鉍也開始對產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生影響，因此，必須將艾薩、轉(zhuǎn)爐粗塵開路，降低入爐料的雜質(zhì)含量。粗塵開路的主要限制因素的含銅，其中的主要矛盾在于艾薩粗塵。

（1）降低艾薩粗塵含銅的措施。①減少煙道對機(jī)械塵的吸入量。原料直接通過爐口進(jìn)入爐子時，通過煙道區(qū)，此區(qū)域?yàn)闋t內(nèi)煙氣抽力最大位置，部分粉料易被吸入煙道。為減少機(jī)械塵被吸入煙道，將落料點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離煙道區(qū)，措施是在爐口加裝了下料桶，將落料點(diǎn)向下延伸，避開了煙道區(qū)，同時降低負(fù)壓值，從而減少機(jī)械塵進(jìn)入煙道。②使礦粉發(fā)生熔煉反應(yīng)。參照閃速熔煉的方式，使?fàn)t內(nèi)部分礦塵發(fā)生熔煉反應(yīng)時，也可部分降低礦塵上升量，從阻濺板位置增加爐內(nèi)氧氣補(bǔ)加量，使空中部分礦塵發(fā)生熔煉反應(yīng)后落入熔池，減少礦粉進(jìn)入煙道。③減少入爐粉料量。要減少礦粉吸入煙道，最根本的措施是減少入爐的粉料量。對制粒前的混合礦提前潤濕，改進(jìn)制粒機(jī)補(bǔ)水方式，補(bǔ)加水引入壓縮風(fēng)，使制粒機(jī)中的補(bǔ)加水在盤面均勻分布，降低制粒水分，提高球粒強(qiáng)度。提高制粒機(jī)容積率，延長制粒成球時間和成球距離，進(jìn)一步降低制粒水分，增加球粒強(qiáng)度。

（2）滿足艾薩粗塵裝袋條件。艾薩粗塵直接放灰溫度較高，直接裝袋會燒壞袋子，針對此問題增加了中間倉，收塵器放灰時先放到中間倉，冷卻后再裝袋。通過以上措施，解決了砷開路的問題，同時也就解決了鉛、鋅、銻、鉍的開路問題，意味著冶煉系統(tǒng)對高雜質(zhì)原料的處理能力得到了有效提升。

4 結(jié)論

通過分析主要不利影響雜質(zhì)的行為，認(rèn)定最主要的雜質(zhì)影響因素是砷，明確了影響方式，有針對性地采取了相應(yīng)的措施后，明顯降低了砷對收塵器及煙塵的粘結(jié)，并且降低了粗塵含銅，加大了粗塵開路量，使系統(tǒng)對高雜質(zhì)原料的處理能力大幅度提高，對企業(yè)盈利能力提供了更大空間。