王 興，吳曉松

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410011）

煙化爐渣粒化工藝設(shè)計(jì)分析

王 興，吳曉松

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410011）

針對目前煙化爐出渣生產(chǎn)環(huán)境差的問題，介紹了一種新的煙化爐渣?；に?。通過該工藝，渣和水能夠有效地分離，渣?；^程產(chǎn)生的蒸汽可以集中排放，極大地改善了生產(chǎn)環(huán)境。

鉛冶煉；煙化爐渣；渣?；に?/p>

鉛冶煉還原爐產(chǎn)生的爐渣含有鉛、鋅等有價(jià)金屬，一般采用煙化爐進(jìn)行處理，進(jìn)一步回收有價(jià)元素，同時(shí)產(chǎn)出的爐渣外售至水泥廠或鋪路。目前，國內(nèi)大部分冶煉企業(yè)煙化爐渣仍采用傳統(tǒng)的水沖渣渣粒化方式，即：煙化爐產(chǎn)出的液態(tài)高溫爐渣從放渣口放出進(jìn)入溜槽，利用溜槽尾部噴出的高壓水將其?；鬀_入沉淀池中，再通過吊車抓斗等設(shè)備將渣從沉淀池中撈出、倒運(yùn)。采用渣?；に?，可對煙化爐渣粒度進(jìn)行有效控制，同時(shí)水蒸汽集中排放，改善生產(chǎn)環(huán)境。渣?；に嚺c傳統(tǒng)的水沖渣渣?；ㄏ啾?，主要存在以下優(yōu)勢：（1）環(huán)保好。傳統(tǒng)水沖渣渣?；^程中產(chǎn)生硫化物并隨著蒸汽四處彌漫，污染嚴(yán)重，對現(xiàn)場廠房、設(shè)備及電器等造成腐蝕，蒸汽進(jìn)入電器設(shè)備內(nèi)引起連電，冬季蒸汽大影響操作人員視線并危害身體健康。渣?；に囅到y(tǒng)采用全封閉、蒸汽集中排放，操作人員不接觸有害蒸汽，生產(chǎn)環(huán)境好；（2）勞動強(qiáng)度低。傳統(tǒng)水沖渣渣?；^程中產(chǎn)生的水淬渣，需要通過吊車或其它設(shè)備從渣池中運(yùn)出，再通過汽車倒運(yùn)后運(yùn)至渣堆場，操作人員勞動強(qiáng)度高。渣?；に嚥捎媚z帶輸送機(jī)自動化運(yùn)渣至堆場，減少了渣的倒運(yùn)并降低了現(xiàn)場操作人員的勞動強(qiáng)度；（3）能耗低。傳統(tǒng)水沖渣渣?；^程中產(chǎn)生的水淬渣含水高于20%，同時(shí)該渣需要二次濾水，帶走水量多，系統(tǒng)需要大量補(bǔ)充新水。渣粒化工藝產(chǎn)生的水淬渣含水一般低于10%，相比傳統(tǒng)水沖渣渣?；に嚳纱蟠蠼档托滤难a(bǔ)充量，降低了水量消耗。

目前，渣?；に囈褟V泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)的爐渣處理，國內(nèi)有色冶金行業(yè)也已陸續(xù)開始使用［1，2］。

1 爐渣?；に嚵鞒?/h2>

煙化爐出渣時(shí)，爐渣經(jīng)過溜槽進(jìn)入緩沖噴淋塔的熔渣溝，并被設(shè)在熔渣溝尾部的沖制箱噴出的高速水流擊碎并進(jìn)入緩沖噴淋塔內(nèi)，通過充分的熱交換后，渣、水混合物流入脫水器內(nèi)脫水，熱交換產(chǎn)生的蒸汽通過緩沖噴淋塔煙囪集中排放。渣、水混合物經(jīng)過脫水器內(nèi)轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)的過濾，過濾后的?；蓪?dǎo)料槽卸至膠帶輸送機(jī)運(yùn)至渣場堆存待售；脫水器內(nèi)的蒸汽通過管路合并至緩沖噴淋塔煙囪集中排放；脫水器濾出的水流通過排水管進(jìn)入沉淀池。沉淀池中的水流經(jīng)過溢流、沉淀凈化及空氣冷卻塔降溫后，通過泵加壓后送往沖制箱處循環(huán)使用。沉淀池底部沉積的細(xì)顆粒水渣由抓斗抓至渣倉，采用汽車運(yùn)至渣場。設(shè)備連接如圖1所示。

2 爐渣?；^程工藝參數(shù)選擇

影響渣粒化過程的因素主要有：水量、水溫和水壓。

2.1 水量

煙化爐渣粒化過程的水可以循環(huán)使用，即碎渣后的水通過排水管流入沉淀池，一般經(jīng)過二級澄清、冷卻后流入中間水池，通過循環(huán)水泵加壓后再返回沖渣用水點(diǎn)［3］。水循環(huán)過程中會有消耗，主要包括：渣?；^程中水的汽化、成品渣帶走的水、循環(huán)過程中蒸發(fā)和損失的水。該部分損耗的水量采用新水進(jìn)行補(bǔ)充，補(bǔ)充的水量占總循環(huán)水量的3%～5%，用水量一般按照爐渣與水的重量比為：1∶6～10。

圖1 渣?；O(shè)備連接圖

2.2 水溫

渣粒化過程的循環(huán)水溫度應(yīng)低于80℃，水溫過高，會影響渣的粒度，水在循環(huán)過程中的蒸發(fā)量變大，需補(bǔ)充的新水量增大。同時(shí)，水溫過高對于渣?；O(shè)備的壽命會損耗，加速易損件的更換速度。水溫過高也會增加循環(huán)水池的成本，水池內(nèi)部需采取耐高溫處理。

2.3 水壓

水淬渣的粒度和水壓有關(guān)，水壓越高，爐渣被沖擊的越劇烈，形成的渣粒度越細(xì)。爐渣熔化的溫度越高，要求的水壓越高。鉛煙化爐渣粒度一般為：大于2 mm的占40%；0.5～2 mm的占53%；其它小于0.5 mm，沖渣水壓力為0.2～0.3 MPa。

3 主要設(shè)備選擇及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 ?；?/p>

粒化器采用沖制水箱，布置在熔渣溝端部。沖制箱上均勻分布多個(gè)噴水點(diǎn)，循環(huán)水從這些出水點(diǎn)高速噴出，達(dá)到渣粒化的目的。沖制箱采用耐高溫材料，同時(shí)在其表面涂抹防腐涂料，噴水點(diǎn)采用陶瓷噴嘴，更換方便，使用壽命長。

3.2 緩沖噴淋塔

渣?；^程中產(chǎn)生的水蒸汽由緩沖噴淋塔集中收集，經(jīng)噴淋水噴淋回收部分冷凝水。渣水混合物在緩沖噴淋塔內(nèi)經(jīng)過熱交換，蒸汽在此集中排放。緩沖噴淋塔為落地式鋼結(jié)構(gòu)，下部內(nèi)襯耐溫耐磨耐腐陶磚，上部內(nèi)涂防腐材料。同時(shí)為防止在此積渣，設(shè)有沖渣水。

3.3 脫水轉(zhuǎn)鼓

脫水器本體結(jié)構(gòu)由對稱的兩個(gè)半圓柱體組成，通過螺栓連成一體。脫水器沿圓周等分為多個(gè)格子，每格的三個(gè)側(cè)面裝有可拆卸的篩網(wǎng)以達(dá)到脫水的目的。篩網(wǎng)采用不銹鋼材料，同時(shí)控制篩網(wǎng)間隙以滿足渣粒度要求，降低回水中細(xì)渣的數(shù)量。

3.4 出渣設(shè)備

脫水器轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)過濾出的濾渣，一般采用螺旋出渣機(jī)卸渣，螺旋出渣機(jī)底部設(shè)有篩網(wǎng)，可以對渣進(jìn)行二次脫水，使?；矢汀５?，螺旋出渣機(jī)由于水碎渣的硬度大或粒度不均勻等原因，卸渣過程容易發(fā)生堵塞，影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，目前通用的做法是采用皮帶或者溜槽進(jìn)行卸渣取代螺旋出渣機(jī)。

3.5 撈渣方式及設(shè)備

撈渣設(shè)備要求具有很高的可靠性，否則出現(xiàn)故障會影響煙化爐的正常工作。目前采用脫水器對渣和水進(jìn)行過濾分離，通過溜槽將渣卸至膠帶輸送機(jī)運(yùn)走。細(xì)顆粒渣透過脫水器轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)進(jìn)入沉淀池中，通過抓斗起重機(jī)、鏈斗撈渣機(jī)或扒渣機(jī)等設(shè)備撈出，各設(shè)備特點(diǎn)見表1。通過比較，確定選擇抓斗起重機(jī)作為出渣設(shè)備［4］。

表1 撈渣設(shè)備比較

3.6 溜槽

1.爐渣溫度約為1 250℃，溜槽采用耐熱鑄鋼。整個(gè)溜槽分為兩個(gè)走向：一個(gè)為正常生產(chǎn)進(jìn)入渣粒化系統(tǒng)，另一個(gè)則作為渣粒化系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)備用通道，直接進(jìn)入沉淀池。

2.溜槽傾斜角度保證大于等于13°，以確保爐渣能夠順利流入緩沖噴淋塔內(nèi)。

3.整個(gè)溜槽采用罩子密封起來強(qiáng)制通風(fēng)，可將該處的排風(fēng)管路合并至緩沖噴淋塔煙囪上集中排放。同時(shí)，溜槽密封也可以防止其它雜物進(jìn)入渣粒化系統(tǒng)。在事故渣溜槽末端進(jìn)入沉淀池處設(shè)置通風(fēng)罩，改善生產(chǎn)環(huán)境。

3.7 水碎渣沉淀池

水碎渣沉淀池一般采用三級沉淀法。由于大部分渣通過膠帶輸送機(jī)運(yùn)走，只有一些細(xì)顆粒渣透過濾網(wǎng)后進(jìn)入渣池。細(xì)渣主要沉積在沉淀池中，同時(shí)在沉淀池后配置兩個(gè)澄清池，通過溢流的方式達(dá)到凈化循環(huán)水的目的。沉淀池容積較大，以滿足煙化爐事故放渣時(shí)所需。同時(shí)，沉淀池內(nèi)最高水位應(yīng)低于脫水器排水管出口高度，防止沉淀池的水倒灌入脫水器內(nèi)，影響脫水器的正常排水。

3.8 循環(huán)水泵

由于循環(huán)水通過沉淀、澄清后，還會有少量的細(xì)渣進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)中。采用普通的長軸泵或臥式泵，泵體及管路易磨損，故障率高?？刹捎媚湍サ脑鼭{泵，同時(shí)，泵體材料要考慮耐溫約80℃。

3.9 冷卻塔

為了保證循環(huán)水回水溫度要求，采用冷卻塔對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以滿足渣?；到y(tǒng)進(jìn)水溫度要求。

3.10 高位水塔

為了確保穩(wěn)定的供水壓力以及停電時(shí)的用水需求，循環(huán)水系統(tǒng)配有高位水塔。高位水塔中的水通過落差自動向下流出，以確保渣?；^程正常進(jìn)行。

煙化爐渣?；に嚨闹饕O(shè)備如表2所示。

表2 爐渣?；に囍饕O(shè)備

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

國內(nèi)某廠煙化爐采用渣?；到y(tǒng)，具體工藝及設(shè)備參數(shù)如下。

4.1 水淬渣量及物理性質(zhì)

水淬渣量：350～450 t／d；水淬渣粒度：大于2 mm的占40%；0.5～2 mm的占53%；其它小于0.5 mm；堆比重：1.5～1.6 t／m3；渣含水：約10%。

4.2 水淬渣用水

水淬渣用水量：600～850 t／h；水渣比：7～10 t水／t渣；水壓：0.2～0.3 MPa；水質(zhì)要求：工業(yè)水。

4.3 脫水器、緩沖噴淋塔

煙化爐采用間斷放渣，尖峰渣流量約為3.5 t／min，考慮到設(shè)備檢修及富余能力等因素，選擇脫水轉(zhuǎn)鼓處理能力為5 t／min的脫水器一臺，規(guī)格為Φ5 200×2 000 mm。

緩沖噴淋塔作為主要的蒸汽集中排放口，和脫水器配套，選擇直徑為Φ3 200的緩沖噴淋塔一臺，緩沖噴淋塔煙囪高度為60 m。

4.4 運(yùn)行情況

目前，該設(shè)備運(yùn)行情況基本良好。沉淀池、澄清池上方基本沒有蒸汽，只有沖渣溜槽在進(jìn)入緩沖噴淋塔處由于沒有采用完全密封，有少量蒸汽外溢，絕大部分蒸汽通過緩沖噴淋塔的煙囪集中排放。螺旋出渣機(jī)卸渣過程易堵，已采用溜槽替代。冷卻塔運(yùn)行情況良好，可以降低循環(huán)水溫度約10℃。循環(huán)水泵采用的普通長軸泵，由于循環(huán)水中還含有少量細(xì)渣，使用壽命低，更換頻率高，現(xiàn)在已改為耐磨渣漿泵。目前，該設(shè)備的有效作業(yè)率為95%以上，其它時(shí)間主要是對轉(zhuǎn)鼓篩網(wǎng)進(jìn)行清洗、檢修。

5 討 論

目前，渣粒化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)，工藝成熟可靠、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。國內(nèi)該廠渣?；到y(tǒng)運(yùn)行良好，極大地改善了生產(chǎn)環(huán)境。但是，渣?；到y(tǒng)存在設(shè)備昂貴、占地面積大等問題。冷卻塔運(yùn)行費(fèi)用較高，很多鋼鐵企業(yè)并沒有配置冷卻塔，有色行業(yè)渣?；に囀欠裥枰渲美鋮s塔有待進(jìn)一步探討。

隨著國家對環(huán)保、節(jié)能降耗的要求不斷提高，渣?；に囉兄己玫陌l(fā)展前景。

［1］ 馮會玲，孫宸，賈利君.高爐渣處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.工業(yè)爐，2012，34（4）：16－18.

［2］ 徐軍輝，鐘鴿荘，吳炎林.嘉恒法在韶鋼8號高爐的應(yīng)用實(shí)踐［J］.城市建設(shè)理論研究，2013，（13）：1－3.

［3］ 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊（鉛鋅鉍卷）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

［4］ 魯江輝.撈渣機(jī)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)［J］.有色設(shè)備，2007，（3）：24－26.

Design and Analysis on Fum ing Furnace Slag Granulation Process

WANG Xing，WU Xiao-song
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

In view of the problem in the fuming furnace slag bad environment，this paper introduces a new slag granulation process.Through this process，slag and water can be effectively separated，the steam generated from slag granulation process can be concentrated discharge，and it improves the production environment greatly.

lead smelting；fuming furnace slag；slag granulation process

TF803.11

：A

：1003－5540（2014）01－0026－04

2013－10－29

王 興（1984－），男，工程師，主要從事有色冶金設(shè)計(jì)和咨詢工作。