铅锌烧结技术的新进展

工 程 设 计 与 研 究 总第 119 期2006 年 6 月 铅锌烧结技术的新进展 仝一喆 〔摘 　要〕　密闭鼓风炉炼铅锌 ( ISP)工艺应用于工业生产近 50 年来 ,铅锌烧结技术取得了长足 进步。从富氧烧结、炉料制备、鼓风及返烟 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 、烧结设备的改进等方面总结了国内外铅锌烧结 技术的新进展 ,并结合实践进行了分析。 　　〔关键词〕　铅锌烧结 ;富氧烧结 ;炉料制备 ;鼓风强度 ;全返烟 ;烧结设备改进 1 　概　述 1950 年 ,世界上第 1 座利用密闭鼓风炉 炼铅锌 ( ISP) 技术的实验性工厂在英国阿旺 茅斯投产 ,日产锌 20 t 。从那以后 , ISP 技术 取得了很大的进步。到 1999 年 ,世界 ISP 锌 产量首次超过 100 万 t ,约占世界锌总产量的 12 %。我国在 20 世纪 60 年代建设韶关冶炼 厂引进 ISP 技术处理凡口矿生产的难选铅锌 混合精矿。发展到目前 ,我国 ISP 锌产量约 占锌总产量的 10 %左右。 铅锌矿烧结的目的是使矿物原料中的金 属硫化物氧化脱硫并烧结成坚实多孔的块状 物 ,以供下一步用鼓风炉进行还原熔炼。ISP 技术应用于工业生产几十年来 ,铅锌烧结技 术在不断发展。 2 　富氧烧结 在有色金属冶炼过程中 ,用富氧代替空 气是强化生产、降低能耗、治理环境污染、提 高技术水平、增加经济效益的重大技术措施。 国外铅锌富氧烧结早在 20 世纪 70 年代后期 便进行了实验 ,到 80 年代后期 ,由于密闭鼓 风炉的改造增大了对烧结块的需求量 ,富氧 烧结开始普遍进行实验和使用。国外生产情 况表明 ,铅锌富氧烧结最合适的氧气浓度一 般为 21. 5 %～24 %。 2 . 1 　富氧烧结原理 气流中氧气的浓度直接影响硫化物氧化 的反应温度和反应速度。硫化物的氧化速度 与反应放热速度成正比 : v = qB / Q 式中 : v ———氧化速度 ; Q ———氧化反应的热效应 ,每摩尔分子 硫化物氧化的反应热 ; qB ———硫化物氧化时 ,在单位时间内放 出的热量 ,即放热速度。 当过程在动力学区域中进行时 , qB = QcnO2 kO2 e - E/ kt 式中 : kO2 ———系数 ; n ———反应级数 ; cO2 ———气流中氧化剂 (氧)的浓度。 当过程在扩散区域中进行时 , qB = QcO2 ka T1. 7 式中 : a ———比例系数。 由上述公式可见 ,提高气相中的氧浓度 ( cO2 ) ,其放热速度 ( qB ) 相应提高 ,从而过程 的氧化速度 ( v) 随即增加 ,这便是富氧能强化 氧化反应过程的基本原理。 2 . 2 　富氧烧结生产实践 (1)阿旺茅斯 (英国) 该厂在 1991 年 3 月到 1992 年 11 月分 别在 3 号和 4 号风箱内加氧 400 m3 / h 进行 了富氧实验。实验结果表明 ,硫酸产量提高 6 　总第 119 期 铅锌烧结技术的新进展 1 t/ h ,大约是总产量的 5 %。 (2)播磨 (日本) 该厂从 20 世纪 80 年代以来 ,进行富氧 操作 ,氧气加在 2、3、4 号风箱。富氧效果从 300 m3 / h 开始到 600 m3 / h 较为明显 , 800 m 3 / h 与 600 m3 / h 效果差不多。结果表明 , 600 m3 / h 的富氧量将脱硫效率提高了 0. 1 t/ m2 ·d ,提高烧结块产量 50 t/ d。该厂在 2000 年做的富氧烧结使脱硫率从 1. 6 t/ m2 ·d 提高到 1. 7 t/ m2 ·d ,烧结块产量从 540 t/ d 提高到 580 t/ d。 (3)杜依斯堡 (德国) 该厂在 1992 年 11～12 月期间 ,烧结车 间完成一项实验 ,以考察鼓风中富氧的控制 水平对相应操作因素的影响。实验结果表 明 ,鼓入适量氧气之后 ,脱硫能力增强 , SO2 浓度明显升高 ,烧结块产量提高 ,转鼓指数没 有明显变化 ,烧穿点温度显著提高 ,烟气温度 升高不明显。 2 . 3 　制氧 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 制取氧气的方法主要有布赖因 (Brin) 制 氧法、水电解法、变压吸附法 (分子筛制氧) 、 薄膜渗透法、深冷法等。其中分子筛制氧是 目前较经济的制氧方法 ,世界上许多工厂都 采用此法制氧。 由于制氧成本等原因 ,我国 ISP 炼锌目 前还没有实现富氧烧结的工业生产。但理论 和实践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,铅锌烧结采用富氧技术 ,可以提 高 SO2浓度 ,提高烧结机脱硫能力 ,提高烧结 块产量 ,从而增加处理氧化物料量 ,最终提高 工厂经济效益。随着制氧技术的发展和制氧 成本的降低 ,相信我国不久将会使富氧烧结 技术应用于生产。 3 　炉料制备的发展 为了达到烧结焙烧作业的目的 ,必须加 强炉料的制备。其中控制返粉的粒度、湿度、 含硫量等是炉料制备的基础。配料是为了满 足烧结块质量的要求 ,炉料制粒是改善烧结 焙烧物料透气性的关键。炉料制备效果的好 坏对料层透气性、物料的脱硫效果、烧结机单 位面积产量及烟气 SO2 具有重要影响。同 时 ,炉料制备效果的改善 ,为加大烧结料层厚 度提供了条件。 3 . 1 　烧结配料顺序的改进 ISP 原常规的配料顺序为“干精矿 →杂 料 →熔剂 →返粉”。生产实践证明 ,制粒效果 不太理想。我国韶关冶炼厂改配料顺序为 “返粉 →杂料 →熔剂 →干精矿”,这样可使返 粉作为制粒的核心 ,其他物料均匀地包在外 面 ,从而避免或减少了皮带的粘结 ,改善了制 粒效果和物料的透气性 ,为高料层作业创造 了条件。 3 . 2 　粘结剂的使用 中南大学近年来研究出新型粘结剂 ,并 于 1998 年应用于韶关冶炼厂的烧结生产中。 实验表明 ,在该粘结剂的用量达到混合料的 0. 063 %、制粒水分为 3. 93 %的条件下 ,制粒 效率增加 33. 28 % ,制粒小球干强度、干磨强 度分别提高 56. 16 %、23. 92 % ,抗粉化能力 提高 35. 21 %。粘结剂加入到烧结混合料 中 ,除了起粘结作用外 ,还起润滑剂的作用 , 烧结物料颗粒能够相互移动 ,加快制粒速度 , 显著提高制粒效果 ,并因此提高了物料的透 气性。有数据表明 ,在同样 350 mm 料层厚 度下 ,有效结块率提高 16. 17 % ,小时产块量 提高 11. 6 % ,转鼓强度提高3. 45 %。 3 . 3 　厚料层、慢车速烧结 由于制粒效果和物料透气性的提高 ,烧 结料层的厚度得以提高 ,由最初的 300 mm 以下提高到目前的 400～500 mm。 采用厚料层烧结技术 ,一般就应采用慢 车速操作。提高料层厚度不仅提高了料层内 部的温度 ,而且延长了高温持续时间 ,但由于 车速较慢使烧结块得以较好冷却。料层厚度 提高 ,烧结块在烧结机内的停留时间延长 ,脱 硫率和温度曲线较好 ,结块率较高。烧结采 用厚料层、慢车速操作法 ,能获得较高烧穿点 7 工 　程 　设 　计 　与 　研 　究 总第 119 期 温度和床层温度 ,因而有较好的技术经济指 标 ,这已被各 ISP 厂的生产实践所证明。 4 　鼓风及返烟制度的发展 4 . 1 　鼓风强度的提高 在烧结工艺的发展中 ,由于料层厚度增 加 ,鼓风强度也随之提高。鼓风强度一般为 12～20 m3 / m2 ·min ,英国阿旺茅斯新风箱 的鼓风强度已达到 25 m3 / m2 ·min。提高鼓 风强度最直接的办法就是增大风机的压头以 强制鼓风 ,使在炉料透气性较差或管路阻力 较大的情况下仍能保证供应充足的空气。但 这种强制鼓风在炉料的治理效果很差、未成 球的精矿颗粒比较多或当精矿等粉状物料与 返粉之间的粘结力小于空气对其冲刷力时 , 很容易发生脱硫不结块现象。另外 ,也可通 过改善炉料的透气性 ,在不增加风机压头的 情况下 ,得到较大的鼓风强度 ,使空气与硫化 物充分接触 ,强化烧结焙烧反应 ,实现既脱硫 又结块。 4 . 2 　全返烟制度的完善 在铅锌烧结过程中 ,实施返烟制度有利 于提高烟气的 SO2浓度 ,提高烧结质量 ,降低 甚至避免低浓度 SO2排放污染问题。全返烟 烧结只改变烟气的流向 ,在制酸和烧结机主 体设备不变的情况下 ,就能达到鼓大风量烧 结的目的 ,从而可大大提高烧结机产量。全 返烟烟气完全密封 ,没有低浓度的 SO2污染 , 提高了硫的总回收率。 在韶关冶炼厂一系统烧结挖潜技改工程 的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计中 ,将 1 # 链板处 SO2浓度较高的 烟气 (含 SO2 0. 12 %) 分离出来 ,单独净化除 尘后通过 2 # 风机返回烧结。通过对烟气管 道进行改造 ,增加一台过滤面积 678 m2 、处 理能力 50 000～72 000 m3 / h 的长袋低压大 型脉冲式除尘器 ,1 # 链板烟气经除尘净化后 送 2 # 风机返烟。这样既实现机尾 SO2 烟气 全返烟技术改造 ,提高烧结烟气 SO2浓度 ,又 彻底解决 SO2浓度超标排放的问题。 5 　烧结设备的改进 在铅锌烧结生产中 ,烧结设备的不断完 善是提高烧结产量、优化烧结质量的重要保 证。世界上采用 ISP 工艺的生产厂家结合生 产实践 ,对烧结设备进行了许多新的改进。 在韶关冶炼厂一系统烧结挖潜技改中就吸取 了国外的先进经验对设备进行改造。 5 . 1 　混合制粒设备 圆筒混合制粒机是烧结生产中原料制备 的重要环节 ,制粒效果的好坏对烧结质量具 有重要影响。韶冶一系统现有混合、制粒圆 筒 D 2 800 mm ×6 200 mm ,技改保持混合、 制粒圆筒直径不变 ,将混合圆筒加长 2 m ,制 粒圆筒加长 3 m ,以取得更好的混合及制粒 效果。并对其他方面作如下改进 : (1)传动方式 :头部传动 ,硬齿面减速机 , 保持皮带传动。 (2)采用实芯胶轮代替充气胶轮传动 ,设 备作业率有明显的提高。 (3) 优化圆筒安装倾角、转速等相关参 数 ,强化混合制粒效果。 (4)采用稀土含油尼龙材料作圆筒混合 制粒机的衬板 ,实践证明始终能在内衬表面 形成一薄层混合料料衬 ,并且不会因运行时 间增长逐渐加厚 ,有利于物料在筒内的有序 运动 ,同时增设扬料板 ,使圆筒的混合与制粒 功能得到强化 ,效果好 ,而且使用寿命也长。 (5)优化加水方式 ,使混合与制粒圆筒加 水趋于合理化 ,使圆筒的造球能力得到增强 , 混合料成球率也相应得到较大的提高。 5 . 2 　烧结机 烧结机的改造要求在烧结面积不变的情 况下提高生产能力和二氧化硫浓度 ,防止烟 气泄露 ,创造一个良好的工作环境。为此 ,作 如下改进 : (1)传动部分 :采用大扭矩柔性传动 ,解 决蜗轮蜗杆减速机漏油问题。 (2)台车 :加高挡板 ,以满足厚料层烧结 8 　总第 119 期 铅锌烧结技术的新进展 工艺的需要 ,确保日产烧结块 900 t 的要求 , 同时改进与完善挡板结构 ,防止挡板开裂。 (3)主料斗 :改进主布料斗截面形状与结 构 ,斗中增加减压板装置 ,使其台车面上布料 均匀 ,各处充填料的阻力一致 ,有利于料层的 透气性 ,确保台车面上整个区域的分风均匀 , 做到有效地克服“烧结边界效应”,达到台车 断面烧结速度趋于一致的目的。 (4)尾部摆架 :采用尾部移动架代替尾部 摆架 ,以便于调整补偿台车因受热引起的伸 长量 ,确保烧结机正常工作 ,尾部骨架和尾部 密封罩作相应修改。 (5)烟罩 :烟罩与台车采用两道密封 ,为 适应台车挡板加高 ,烟罩向上抬高 ,烟罩内衬 材质作相应修改。 (6)巷道 :头尾各增加 3 道隔板密封。 (7)滑道座 :进行改进设计 ,以增加其刚 度 ,其风箱隔板根据风机配置作相应调整。 5 . 3 　光辊破碎机 光辊破碎机是控制返粉粒度的关键设 备。光辊辊面材质易磨损 ,磨损后因生产的 连续性又不能及时修复 ,使两辊间隙不均匀 , 产品粒度难以保证。因此 ,光辊破碎机的改 进主要是对光辊辊面材质采用较好的替换材 料 ,改进材料加工工艺 ,提高其耐磨性能。 6 　结　语 ISP 作为一种较先进的火法炼锌技术 , 具有提高选冶综合回收率、对原料的适用性 强、能有效地回收有价元素、能源利用好 ,易 于实现过程自动化及“三废”治理效果显著等 优点。铅锌烧结是 ISP 的一个重要工艺过 程 ,通过富氧烧结、改善炉料制备、改进鼓风 和返烟制度以及烧结设备等手段 ,进一步完 善了铅锌烧结工艺 ,增强了 ISP 工艺的生命 力。 参考文献 : [1 ] 王身振. 韶冶烧结改造工艺设计. 工程设计与 研究 ,1992 ;1 [ 2 ] 谭荣和. 密闭鼓风炉炼铅锌的技术进展. 有色冶 炼 , 2002 ;6 [ 3 ] 王志刚. 密闭鼓风炉炼铅锌技术改进及展望. 湖 南有色金属 ,2003 ;6 [4 ] 彭容秋. 重金属冶金学. 长沙 :中南大学出版社 , 2004 [5 ] 曾建生. 国外铅锌富氧烧结生产实践. 冶金丛 刊 ,2000 ;3 [6 ] 李仕雄 ,张传福.提高铅锌烧结结块率的新型高 效粘结剂. 中国有色金属学报 ,2000 ;4 [7 ] 邹魁. 铅锌鼓风烧结机台车速度与烧穿点温度 的关系. 有色冶炼 ,1995 ;2 9