孔磊磊,鄭 明,李辰寅,郭 力
(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟源 459000)
某鉛鋅冶煉廠現(xiàn)有三條采用富氧底吹工藝的煉鉛生產(chǎn)線,年產(chǎn)粗鉛 250 000 t左右,98%硫酸236 000 t,次氧化鋅 20 000 t[1]。該廠每年處理各類含鉛物料510 000 t左右,其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有價元素的高富含鉛礦。該廠近年來著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,擴大再生鉛產(chǎn)業(yè),目前每年可穩(wěn)定回收鉛酸蓄電池中鉛膏150 000 t。另外,該廠鋅冶煉系統(tǒng)及鉛熔煉深加工系統(tǒng)每月返回到原料工序參與重新配料的各類中間物料在3 000 t以上。
煙化爐系統(tǒng)作為回收礦粉中ZnO的關(guān)鍵工序。目前的煙化爐作業(yè)模式主要是將還原爐產(chǎn)出的熱渣存于電熱前床[2],后根據(jù)煙化爐需要將這部分熱渣逐批次投入煙化爐中進行煙化提鋅作業(yè)[3,4]。因此該工序可能存在兩個方面的制約,即還原爐工序是否穩(wěn)定以及電熱前床是否正常。特別是在實際生產(chǎn)中,隨著電熱前床消耗越來越大,2018年的大修過程中經(jīng)科學(xué)論證直接取消了該道生產(chǎn)工序,這種情況下就對該廠的這條生產(chǎn)線中煙化爐的作業(yè)流程提出了更高的要求[5,6]。
為緩解電熱前床取消后對整體生產(chǎn)流程的影響,同時盡可能最大化煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率,該廠著重討論了無熱渣條件下(即還原爐因故障停機的情況下)煙化爐持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)的可能性。
在開展驗證工作之前,煙化爐的作業(yè)方式主要是通過還原爐14爐次/d的正常作業(yè)爐時,按頻次將其產(chǎn)生的液態(tài)還原渣進入前床周轉(zhuǎn)并根據(jù)煙化爐情況逐步進入煙化爐進行煙化提鋅作業(yè),而還原爐作業(yè)頻次受其氧槍壽命、氧化爐作業(yè)情況等波動較為頻繁的影響,直接導(dǎo)致熱渣量供應(yīng)不穩(wěn)定,導(dǎo)致煙化爐多次啟停,影響作業(yè)效率。
在該廠的直接煉鉛工藝流程中,電熱前床主要作用是儲備一部分的熱渣并進行二次沉淀、還原,進而回收一部分鉛金屬。2018年來,隨著該工藝渣鉛控制指標的進一步優(yōu)化,電熱前床回收鉛金屬的作用進一步削弱,而其消耗的電能、電極等逐年升高,效益性差。同時,由于其容積限制,對上游工序的熱渣產(chǎn)量也造成了一定的制約。
首先在之前的作業(yè)模式中,該廠曾多次嘗試部分冷渣與熱渣協(xié)同共進的生產(chǎn)模式,取得了一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其次,富氧底吹煉鉛工藝具有物料適用性強,能耗低,金屬回收率高的特點[3]。因此后續(xù)工序中渣型也便于調(diào)整,有利于整體的規(guī)劃提高。最后就是該廠冷渣、磕包渣等積壓嚴重,處理、投用冷渣的壓力較大,主觀條件完備。最終該廠于2019年2月成立試驗小組進行無渣化生產(chǎn)的專項試驗。
通過逐步提高冷渣比例的生產(chǎn)試驗,該廠進一步掌握了冷渣的配比比例,為進一步開展試驗進而實現(xiàn)無渣化生產(chǎn)打好了基礎(chǔ)。經(jīng)過半年的試驗探索,目前已經(jīng)達到了自產(chǎn)冷渣即時投用,在保證作業(yè)率的情況下,大幅降低了中間占用。
鑒于富氧底吹煉鉛爐對物料適應(yīng)性強、爐時較短、爐況易調(diào)整的特點,該廠決定在上述試驗驗證的基礎(chǔ)上,調(diào)整渣型,同時暫停熱渣投用,開展無熱渣化的生產(chǎn)試驗驗證。
在無渣化投用試驗過程中,產(chǎn)生了以下問題:
1.當前渣眼位置偏低,放渣后煙化爐爐內(nèi)熱渣渣量過少,持續(xù)運行中容易出現(xiàn)爐內(nèi)溫度下降,流動性較差的工藝問題。
2.粉煤噴吹量不容易把握,導(dǎo)致尾渣指標超標。
3.風(fēng)煤比控制難度加大,次氧化鋅品質(zhì)降低。
后來經(jīng)過多次研究,針對上述問題,逐步提出解決方案:
1.對放渣小爐門水套改造,在原先渣眼位置上部增加一個渣眼。
2.改變操作模式,無熱渣計劃連續(xù)吹煉前,用上部渣眼放渣,保證爐內(nèi)留足夠高度的液態(tài)渣進行吹煉反應(yīng)。
3.連續(xù)吹煉期間,降低煤頻2 Hz,降低風(fēng)壓、風(fēng)量,調(diào)整風(fēng)煤比,保證爐內(nèi)火焰溫度達到吹煉要求。
4.連續(xù)吹煉期間,嚴格控制工藝參數(shù),每次加冷渣500 kg,每小時加兩次,精心精細操作,禁止連續(xù)大量投用導(dǎo)致急劇降溫,進而死爐。
經(jīng)過以上措施,歷經(jīng)2個月的試驗探索,最終完成了煙化爐無熱渣化生產(chǎn)模式的改進優(yōu)化,如圖1所示。改造后,庫存的磕包渣、冷軋量也由此得到了大幅下降。
圖1 煙化爐小爐門渣眼改造示意圖
該廠通過一年多的煙化爐無渣化生產(chǎn)優(yōu)化實踐,有效地提高了煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率,目前該廠煙化爐系統(tǒng)的作業(yè)率已經(jīng)穩(wěn)定在92%以上,較之前的生產(chǎn)模式作業(yè)率同比提升10%左右。同時,該廠庫存的冷渣量由試驗前的6 000 t下降至1 000 t以內(nèi),磕包渣庫存由3 000 t實現(xiàn)全部即時投用的零庫存,中間占用大幅降低,有效減少了資金積壓。該廠根據(jù)自身的工藝條件和物料結(jié)構(gòu),對煙化爐作業(yè)模式進行了積極的探索并取得了有益的成果,向著產(chǎn)量、效益雙增長的目標邁出了堅實的一步,在行業(yè)內(nèi)亦具有積極的推廣價值。