羅正離，劉放云

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，湖南冷水江 417500)

我國是世界上最大的銻資源國、生產(chǎn)國和出口國，產(chǎn)量約占全世界的80%，銻精礦的冶煉工藝以銻鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉為典型代表。鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝具有原料適應(yīng)性較強、處理能力較大、易于機械操作等優(yōu)點，自1965年由原錫礦山礦務(wù)局研究成功后，在我國獲得快速發(fā)展，現(xiàn)已成為我國主要煉銻方法。

某銻冶煉廠擁有一套3.0m2銻揮發(fā)熔煉鼓風(fēng)爐生產(chǎn)系統(tǒng)，但“低料柱、薄料層、高焦率、高溫爐頂”的作業(yè)條件也決定了該系統(tǒng)存在焦率大、能耗高、煙氣冷卻和收塵系統(tǒng)龐雜等弊端，與我國目前環(huán)境保護和節(jié)能減排要求相去甚遠，必須加以改善。

1 3m2煉銻鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝現(xiàn)狀

1.1 基本工藝

目前煉銻鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉的基本工藝流程為:銻精礦和石灰混合制粒自然干燥，與焦炭、熔劑分別計量后從爐頂投入鼓風(fēng)爐，空氣由爐體兩側(cè)的風(fēng)嘴鼓入，在爐內(nèi)高溫條件下物料發(fā)生干燥、分解、揮發(fā)、氧化和造渣等冶金反應(yīng);銻主要以氧化銻的形式進入煙氣，同時生成的高溫熔體進入前床澄清分離，上層為爐渣、中間為銻锍、底層為粗銻，分別排出，爐渣外售，銻锍返回處理;高溫?zé)煔饨?jīng)水冷卻后進入表面冷卻器，然后進入布袋收塵室，收塵后的低濃度SO2煙氣送脫硫系統(tǒng)處理。

煉銻鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉基本工藝流程如圖1所示。

圖1 銻鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝流程

1.2 煉銻鼓風(fēng)爐目前存在的問題

1.2.1 能源消耗高

銻鼓風(fēng)爐入爐銻精礦的主要成份是Sb2S3，而Sb2S3是易揮發(fā)、易氧化的物質(zhì)，并且同溫度時Sb2O3的蒸汽壓比Sb2S3大，Sb2S3是先揮發(fā)后被氧化的，因此硫化物氧化所釋放的大量熱量不能夠被后續(xù)反應(yīng)所利用，大部分熱量被煙氣帶走;但是入爐物料的熔解、分解及其它反應(yīng)都需要大量的熱量，所以焦炭的消耗量特別大，焦率一般為35% ～40%，高于其它有色金屬鼓風(fēng)爐的焦率。3.0m2銻鼓風(fēng)爐熱平衡測試的基本情況見表1。

表1 銻鼓風(fēng)爐熱平衡測試基本情況

據(jù)測試，銻鼓風(fēng)爐含塵高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃空伎偀崃康?8.51%，熱效率低是造成銻鼓風(fēng)爐焦炭消耗升高的一個重要原因。

銻鼓風(fēng)爐爐渣的傳統(tǒng)渣型為:SiO240%±2%，F(xiàn)eO 30% ± 2%，CaO 18% ±2%［1］，其它成分為10%，爐渣的熔點、粘度可以滿足生產(chǎn)要求，但是FeO的含量較高，而爐渣中的鐵主要靠熔劑帶入，熔劑消耗高也會造成鼓風(fēng)爐的焦炭消耗升高，銻鼓風(fēng)爐改造前的能源消耗情況見表2。

表2 銻鼓風(fēng)爐改造前的能源消耗情況

1.2.2 熔劑消耗量大

如前所述，爐渣中FeO的含量較高，達30%之多，而銻精礦鐵含量很低，爐渣中的鐵主要靠熔劑帶入，因此銻鼓風(fēng)爐的鐵礦石消耗比例高，通常達到入爐銻礦質(zhì)量比例的40%以上，不但降低了床能力，而且增加生產(chǎn)成本。

1.2.3 低濃度SO2煙氣難以回收利用

由于Sb2S3是極易揮發(fā)的，出爐煙氣中不可避免含有大量的Sb2S3，為提高銻氧質(zhì)量，必須通過漏風(fēng)來氧化煙氣中Sb2S3，加之收塵系統(tǒng)的漏風(fēng)，因此收塵系統(tǒng)后煙氣中SO2的濃度會大幅度降低，約為0.3% ～0.8%(體積百分比)［1］，只能進銻锍系統(tǒng)處理，無法回收利用。

2 技術(shù)改造措施

針對銻鼓風(fēng)爐生產(chǎn)工藝的特點，采取了以下技術(shù)措施，有效地提高了銻鼓風(fēng)爐的技術(shù)指標(biāo)。

2.1 采用富氧熔煉

由于銻鼓風(fēng)爐煙氣帶走的熱量高達58.51%，因此提高入爐空氣的氧氣濃度，可以大幅度減少入爐空氣量，大量減少煙氣流量，減少煙氣帶走的熱量，以降低焦炭消耗，同時入爐空氣中氧分壓提高后，爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)會更加迅速，爐溫會進一步提高，能夠促進爐內(nèi)冶金反應(yīng)的進程，從而可以提高爐床生產(chǎn)能力，達到提高處理量，進一步降低焦炭消耗的目的。

實踐表明，當(dāng)氧氣濃度在25% ～35%時，富氧揮發(fā)熔煉新工藝可以降低焦炭消耗30%以上，提高爐日處理量40%以上，大量減少煙氣排放量，節(jié)焦效果明顯。

制氧系統(tǒng)采用變壓吸附制氧工藝。

2.2 回收利用銻鼓風(fēng)爐含塵高溫?zé)煔獾挠酂?/h3>

由于硫化銻和氧化銻的特性，銻鼓風(fēng)爐產(chǎn)生大量的含塵高溫?zé)煔?，溫度高達1 100℃，高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃空嫉娇偀崃康?8.51%，利用銻鼓風(fēng)爐的含塵高溫?zé)煔庥酂醽眍A(yù)熱入爐空氣，提高入爐空氣的顯熱是降低銻鼓風(fēng)爐焦炭消耗的一條重要途徑。

由于銻鼓風(fēng)爐的高溫?zé)煔庵泻写罅康拇盅趸R粉塵，而粗氧化銻是一種十分容易粘結(jié)的物質(zhì)，換熱器的內(nèi)壁粘結(jié)粗氧化銻粉塵以后，會嚴重影響換熱效果，在利用高溫?zé)煔庥酂醽眍A(yù)熱入爐的冷空氣中需要解決三個方面的問題:粉塵容易粘結(jié)的問題、換熱器內(nèi)壁的使用壽命、如何提高綜合傳熱系數(shù)。

通過采用大通道的輻射式換熱器［2］，內(nèi)壁采用耐熱鋼，提高空氣側(cè)的流速，入爐空氣的熱風(fēng)溫度達到了400℃，可以減少焦炭消耗，節(jié)能效果比較明顯。

從換熱器出來的煙氣溫度還比較高，因此煙氣通過列管式對流汽化器以產(chǎn)生蒸汽供生產(chǎn)之用，進一步降低能源消耗。

2.3 采用高硅低鐵渣型

對原來的銻鼓風(fēng)爐渣型進行優(yōu)化，得到了一個更加適應(yīng)生產(chǎn)的銻鼓風(fēng)爐渣型，新渣型中的FeO含量較之以前大幅度下降了，SiO2的含量有所上升，F(xiàn)e/SiO2為0.35～0.5，但是其理化性能指標(biāo)熔點和粘度等仍然可以滿足銻鼓風(fēng)爐生產(chǎn)工藝的要求。根據(jù)新渣型指導(dǎo)鼓風(fēng)爐生產(chǎn)，可以節(jié)約大量的焦炭和鐵礦石，提高爐日處理重量，提高銻鼓風(fēng)爐的冶煉回收率。

2.4 銻鼓風(fēng)爐的大型化

銻鼓風(fēng)爐爐型從3 m2擴容到4.5 m2，冷凝收塵系統(tǒng)也相應(yīng)地進行了配套改造。

銻鼓風(fēng)爐的大型化是對各個工藝結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，要充分發(fā)揮大量高溫熔體能夠穩(wěn)定和促進冶金反應(yīng)的優(yōu)勢，以進一步優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，達到降低焦炭消耗的目的。

3 技術(shù)改造效果

通過技術(shù)改造后，銻鼓風(fēng)爐的各項技術(shù)指標(biāo)均有明顯的改善，改造前后具體的對比指標(biāo)見表3。

表3 改造前后技術(shù)指標(biāo)比較表

從表3可知，改造后生產(chǎn)能力提高了50%以上，焦炭消耗降低了35%以上，鐵礦石的消耗也能夠降低35%以上，銻的回收率提高了1個百分點，效果顯著。

由于生產(chǎn)系統(tǒng)漏風(fēng)嚴重，收塵后煙氣中SO2濃度仍然只有0.8% ～1.3%，離普通制酸要求相差很遠，即使是非穩(wěn)態(tài)制酸也要求煙氣SO2濃度要達到2.5%，因此仍然只能采用脫硫處理。

4 結(jié)論

1.通過對銻鼓風(fēng)爐采用富氧鼓風(fēng)、利用煙氣余熱、采用高硅低鐵渣型和擴大爐膛面積，可以提高煉銻鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)能力、降低能耗和提高銻金屬回收率，效果顯著。

2.改造后遺留問題，煙氣SO2濃度仍然偏低，沒有資源化利用，需進一步研究其利用途徑。

［1］ 趙天從.銻［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1987.271.

［2］ 賀成林.冶金爐熱工基礎(chǔ)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1990.280.