锌精矿沸腾焙烧炉焙砂可溶锌率的影响因素及对策

王东 王磊

摘 要：科学技术的快速发展使我国各行业有了新的发展空间和发展机遇，同时带动我国经济建设发展迅速。湿法炼锌过程中，提高原料利用率的根本是提高焙砂可溶锌率，文章介绍了锌精矿沸腾焙烧炉焙砂可溶锌率影响因素，从锌精矿沸腾焙烧原理出发，结合理论与实践对焙砂可溶锌率影响因素进行探讨并提出应对措施。

关键词：锌精矿沸腾焙烧；炉焙砂可溶锌率；影响因素及对策

引言

我国整体经济建设的快速发展离不开各行业的大力支持和相互配合，才有今天的成就。为了进一步提高沸腾焙烧炉对高铜锌精矿的适应能力，在生产中尽量保证其他操作条件不变的基础上调整入炉料含杂，剖析锌精矿对沸腾焙烧的不良影响。

1 锌精矿沸腾焙烧原理

锌精矿沸腾焙烧反应的理论基础是固体流态化焙烧，即当气体通过固体料层的速度不同时，可将料层变化分为三种状态：固定床，膨胀床及流态化床。

锌精矿沸腾焙烧是利用具有一定气流速度的空气自下而上通过炉内料层，使固体颗粒被吹动，相互分离呈悬浮状态，达到锌精矿与空气的充分接触。尽可能地将锌精矿中的硫化物氧化为氧化物及生成少量的硫酸盐，并尽量减少铁酸锌、硅酸铅等，以满足浸出工序对焙烧产物的成分和粒度的要求及补偿系统中一部分硫酸的损失。

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

ZnO+2O2=ZnSO4

ZnO+SO2+1/2O2=ZnSO4

2 焙烧工艺流程简述

锌精矿由原料工段通过配料送至焙烧炉前矿储料仓，由9#皮带输送机和10#计量皮带送至分料圆盘后，锌精矿均匀的分到两台抛料机上，然后抛至焙烧炉内进行沸腾焙烧，发生化学反应产生的SO2烟气经余热锅炉、漩涡、电收尘等设备除尘、降温，使烟气温度由900℃左右降至300℃左右，再送入制酸工序。沸腾焙烧后产出的焙砂（ZnO）由焙烧炉排料口溢流至两台流态化冷却器降温，再进入高效冷却圆筒冷却，冷却后焙砂经过1#刮板运输机被送至球磨机进行研磨，磨细的焙砂经5#刮板运输机送至焙砂中间仓，经6#刮板机转至汽运储斗，装车运往浸出工序（或由单仓泵送往浸出工序或焙砂仓储存）。另外，漩涡和电收尘回收的烟尘经3#刮板直接送往焙砂中间仓或汽运储斗。

3 精细化配料

为了更加均匀地配入锌精矿，改变锌砂库定量给料机配料方式，充分利用抓斗桥式起重机和给料机，在配料区域直接用行车抓配，采取大堆量、多抓拌方式混合均匀后，再抓入配料仓中；在利用抓斗根据锌精矿分析数据进行配料后，使原来成分符合焙烧炉的锌精矿成分要求，合格原料通过圆盘给料机、皮带输送，在输送的过程中再次进行混料，使物料成分均匀，输送过程中粒度不符合要求的通过1#振动筛筛分，筛下物直接到皮带输送至炉前贮矿仓备用。筛上大粒矿先通过链条式粉碎机破碎，然后再经过2#振动筛进行筛分，筛下矿由提升机返回到1#振动筛，筛上物进入锤式破碎机破碎处理，人工加入斗提机，回到1#振动筛。若焙烧炉出现因原料指标异常情况，保证随时可以更换配料。具体采取以下措施：（1）锌砂库管理人员做好进砂的堆存工作，做到单料单放，特别是高铜、高铅、高硅矿单独堆放；（2）入库原料按规范取样化验，及时掌握其成分，合理配料；（3）铜质量分数大于2%的原料，用含铜低的矿相互搭配，使入炉混合料铜质量分数不超过1%；（4）在控制铜的同时，还需严格控制Pb、SiO2含量，避免造成混合性影响；（5）根据车间工艺指令配料单，行车工严格按规范配料，每天对入炉混合料跟踪取样，避免因配料出现混合不均现象；（6）加强对行车工的管理，特别是配料、转运等监督考核力度。

4 铅、硅矿物反应行为

锌精矿沸腾焙烧时产生结炉的原因主要有两种，一是硅酸铅系列低熔点化合物（如Pb、SiO2），硅矿物会在焙烧过程中优先于PbO产生反应，在710℃开始，到达750℃能形成熔点低的硅酸铅化合物，这是焙砂会结块，恶化操作过程。二是在焙烧过程中导致焙砂结块的主要是硫酸盐，形成低熔点化合物。硫化锌精矿中含一定量硅矿物，在焙烧过程中一部分可能与铅、锌及其他金属氧化物反应生成可溶性硅酸盐，最终导致可溶锌率降低、沸腾炉和锅炉粘结、浸出固液分离难等问题。有关热力学计算表明，在焙烧温度范围内，各类硅酸盐的生成反应自由能均为负值。其反应的热力学趋势依重金属、碱土金属、碱金属递。硅矿物主要是与重金属氧化物形成酸溶性硅酸鹽，其中以硅酸锌为主，从热力学上看其反应自由能具有较大的负值。

5 沸腾焙烧炉鼓风量对焙砂可溶锌率的影响

该厂两条沸腾焙烧制酸系统均采用鲁奇式焙烧炉，有一个锥形扩大段，采用无前室加料系统，设有物料排出口及直通式风帽，炉子进料口设有紧急闸门，在异常情况下，关闭闸门，保护进料设备。在扩大段内，炉气上升速度比沸腾层要慢，使气体与物料有充分的反应时间，提高焙烧质量。

在不破坏沸腾层的前提下，适当增加沸腾层的直线气流速度，在正常生产条件下，既可增加锌精矿的氧化速度，也可以提高焙砂产量，同时又可防止低熔点炉料在高温下粘结，还可防止物料偏析和炉料局部堆积，提高沸腾层的均匀性、稳定性和操作的灵活性，进一步提高焙砂可溶锌率。由于受余热锅炉及烟气系统粘结等多方面影响，造成沸腾炉风量偏低，直接造成焙砂的可溶锌率降低。该厂大系统1台109m3鲁奇式沸腾焙烧炉风量55000-57000m3/h，小系统52m3沸腾炉风量维持在24000-25000m3/h。相反在原料等同样的条件下1#沸腾炉余热锅炉及烟气系统维护较好，焙砂可溶锌率高达90.7%，各项技术指标均创去年记录。目前由于受各种原因影响，鼓风量受到制约，不稳定，造成焙烧温度变化较大。

前半年，因该厂冶炼系统含酸达到190g/l-200g/l，焙砂S水平均达到1.6%，对电锌造成一定的压力，为降低系统含酸，将沸腾炉炉温由原来900℃调整至960℃，由酸化焙烧向氧化焙烧靠近。

6 精细化操作

（1）做好风量控制，根据入炉料含铜的波动及时调整操作温度和鼓风量。焙烧含铜高的锌精矿时，鼓风量一定要大，在不破坏沸腾层的前提下，适当增大沸腾层的直线速度。不能随意调整风量，特别是大幅度减风，实在需要减风操作时，投料量也要相应减小。（2）严格控制沸腾层焙烧温度。随着温度的升高，氧化过程的总速度加快，但过高的温度会发生烧结现象。因此，在实践中要控制焙烧温度，温度过高时通过减料或加风等方式降温。（3）探炉助沸腾操作，在焙烧炉排料口、进料口等位置，充分利用多种长度高压风管对沸腾层通入高压空气辅助沸腾。（4）在焙烧高铜锌精矿过程中，经常减料判断投料是否过剩，以免造成焙烧炉内局部沸腾不良或产生高温。（5）入炉混合料采取多处喷雾加水。确保入炉料水分在7-10%，减少入炉料在沸腾焙烧炉中的分层现象。（6）时刻关注炉底压力，若持续上涨，需及时探炉，必要时采取从底排口强制排大颗粒焙砂。（7）经常清理排料口，避免焙砂在排料口堆积，造成排料不畅，炉底压力升高。

7 提高焙砂可溶锌率的对策

1.合理配矿，为了减少锌精矿物理规格及化学成分波动较大，新进厂的锌精矿应按成分合理堆放；其次，对于进口高Pb、高Si、高Cu等矿，以沸腾焙烧炉的稳定运行为先，根据沸腾焙烧炉炉膛的实际情况改善原料，合理配矿，及时沟通和联系，以便于掌握炉膛的运行情况。2.严格控制好焙烧温度，对于操作不当造成温度波动较大的将加大考核力度；对于原料含水分较高等问题，控制入炉近况指标，其次做好预备料工作；做好加料系统的设备巡查维护工作，避免因设备原因造成焙烧温度控制不均匀的事故发生。3.加强后续烟气系统维护，维护好每台炉的余热锅炉及烟气系统。其次还要做好系统的查堵漏工作，保证炉气出口负压达到50Pa以上。确保大系统沸腾焙烧炉鼓风量不低于54000m3/h，小系统沸腾焙烧炉鼓风量不低于22000m3/h，做到有序缩风。

结语

影响焙砂可溶锌率的因素比较多，要想提高对焙砂可溶锌率的影响必须保证原料的稳定性，做好配料工作，使入爐锌精矿物理规格及化学成分稳定且均匀，同时加强对沸腾焙烧炉的工艺控制。综合各种因素的影响，对焙烧工序不断进行优化，便可提高焙砂可溶锌率。

参考文献

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