吳建華

（江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠，江西貴溪 335400）

奧托昆普型閃速爐上升煙道粘結(jié)處理實(shí)踐

吳建華

（江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠，江西貴溪 335400）

保證煙道的通暢是閃速爐穩(wěn)定生產(chǎn)的前提之一，為解決上升煙道的粘結(jié)問(wèn)題，通過(guò)總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析上升煙道的粘結(jié)的形成原因，采取還原、定點(diǎn)高溫?zé)诘扔嗅槍?duì)性的治理辦法，有效地減少、消除上升煙道的粘結(jié)及結(jié)瘤。

閃速爐；上升煙道；粘結(jié)結(jié)瘤

閃速煉銅是一種連續(xù)高效的火法冶煉工藝，而奧托昆普型閃速爐是目前應(yīng)用最為廣泛的閃速熔煉方式，且經(jīng)過(guò)近20 a的發(fā)展，通過(guò)采用新型精礦噴嘴及富氧反應(yīng)的方式，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過(guò)程完全自熱，極大地降低了生產(chǎn)能耗，使得奧托昆普型閃速爐被越來(lái)越多地應(yīng)用于火法冶煉中。

奧托昆普型閃速爐在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，受其爐體結(jié)構(gòu)、熔煉方式等因素的影響，其上升煙道及開(kāi)口部的粘結(jié)結(jié)瘤是普遍存在的問(wèn)題。上升煙道及開(kāi)口部是爐內(nèi)煙氣流通的重要通道，其粘結(jié)情況決定了通道截面積的大小。截面積過(guò)小，為了維持爐內(nèi)負(fù)壓環(huán)境，被動(dòng)提高閃速爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，造成鍋爐、電收塵等下游設(shè)備與外界的壓差增大，加劇了設(shè)備的漏風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致濕冷空氣對(duì)設(shè)備造成腐蝕，此外，煙氣中的粉塵由于氣流流速加快，沉降效果變差，使得下游設(shè)備工況惡化，提升了故障率，這些都是制約生產(chǎn)的不利因素。

1 貴溪冶煉廠2＃閃速爐介紹

貴溪冶煉廠2＃閃速爐于2007年8月建成投產(chǎn)，為奧托昆普型閃速熔煉系統(tǒng)。

細(xì)粒度精礦（90%以上小于0.07 mm）［1］從反應(yīng)塔頂經(jīng)由噴嘴垂直噴入反應(yīng)塔，由分配風(fēng)分散后與富氧空氣（含氧量80%）反應(yīng)，在反應(yīng)塔中完成主要熔煉過(guò)程，反應(yīng)產(chǎn)物在沉淀池中進(jìn)行銅硫與渣的沉降分離，最終完成造冰銅和造渣，產(chǎn)出的冰銅品位含Cu 60%左右，含硫高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)上升煙道進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行冷卻，用于制酸。

2 粘結(jié)結(jié)瘤因素分析

閃速熔煉作為強(qiáng)化冶煉法，有傳質(zhì)傳熱過(guò)程迅速、硫化物氧化速度快等特點(diǎn)，但生產(chǎn)效率的提高同時(shí)也伴隨著煙塵量大，排煙系統(tǒng)負(fù)荷高等問(wèn)題，最終不可避免地造成上升煙道及開(kāi)口部粘結(jié)結(jié)瘤的現(xiàn)象。此外，還有工藝、設(shè)備等其它因素加劇其粘結(jié)結(jié)瘤現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為以下幾點(diǎn)對(duì)粘結(jié)結(jié)瘤影響較大：

1.如圖1所示，奧托昆普型閃速爐爐內(nèi)煙氣經(jīng)過(guò)上升煙道至鍋爐需要經(jīng)過(guò)兩次變向，氣流中夾雜的熔體、粉塵由于慣性勢(shì)必會(huì)粘附于煙道拐角壁上，造成粘結(jié)，且隨著粘結(jié)厚度的增加，通道截面積減小，其形成粘結(jié)的速度會(huì)加劇。

2.為了提高產(chǎn)能、優(yōu)化作業(yè)周期，閃速煉銅法一般都將目標(biāo)銅锍品位控制在Cu占60%左右，反應(yīng)塔氧勢(shì)較高，促進(jìn)了Fe3O4的生成。一部分未參與還原及造渣的Fe3O4隨氣流進(jìn)入上升煙道并附著在煙道壁上形成粘結(jié)；另一部分Fe3O4落入沉淀池后主要存在于渣層和锍層渣層之間（Fe3O4比重與銅锍接近），并且，隨著品位的升高，渣層的Fe3O4的含量不斷升高［2］，由于閃速爐排渣口設(shè)計(jì)在上升煙道一側(cè)，渣層溫度較低時(shí)大量Fe3O4隨著渣層流動(dòng)至上升煙道底附近，在對(duì)流較差的低溫區(qū)域產(chǎn)生粘渣形成爐結(jié)堆積。

3.爐況的好壞對(duì)煙塵性質(zhì)有直接的影響。入爐的精礦成分不穩(wěn)定，雜質(zhì)含量高，配料單頻繁調(diào)整，工藝設(shè)備異常對(duì)維護(hù)爐況穩(wěn)定來(lái)說(shuō)都是不利因素。近年來(lái)，隨著銅行業(yè)不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外新建了多座銅冶煉廠，對(duì)銅精礦的需求不斷加大，造成精礦原料供應(yīng)日益緊張。為了維持充足的精礦供應(yīng)量，采購(gòu)部門(mén)放寬了對(duì)精礦原料雜質(zhì)的要求，同時(shí)也出現(xiàn)了批多量少的問(wèn)題。以貴溪冶煉廠為例，部分礦種中的Zn含量達(dá)到7%，而氧化鋅熔點(diǎn)高，難以清除，造成粘結(jié)累積效應(yīng)。此外，配料單時(shí)常2～3 d就要進(jìn)行變更，頻繁變更配料單增加了爐況波動(dòng)的頻率，提高了煙塵發(fā)生率，煙氣中夾帶的CuO、Fe3O4等金屬氧化物含量升高，造成粘結(jié)加劇。精礦給料螺旋給料量、工藝氧等主控參數(shù)異常波動(dòng)，風(fēng)動(dòng)溜槽下料口異物阻塞、混氣室粘結(jié)等設(shè)備因素導(dǎo)致的爐況惡化。由于閃速爐系統(tǒng)涉及多套物料、風(fēng)氧輸送設(shè)備，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都可能會(huì)影響爐況，這也是上升煙道粘結(jié)不可避免的一個(gè)重要因素。

圖1 奧托昆普型閃速爐

3 粘結(jié)處理措施

在生產(chǎn)過(guò)程中，上升煙道及開(kāi)口部粘結(jié)結(jié)瘤一旦形成一定規(guī)模，若不采取措施，其粘結(jié)結(jié)瘤狀況會(huì)隨著時(shí)間推移不斷加劇，因此，發(fā)現(xiàn)有粘結(jié)結(jié)瘤情況必須及時(shí)采取必要措施加以控制。

以貴溪冶煉廠2＃閃速爐為例，在實(shí)際生產(chǎn)中，針對(duì)上升煙道及開(kāi)口部的粘結(jié)結(jié)瘤現(xiàn)象常用以下措施加以控制。

3.1 生產(chǎn)工藝過(guò)程控制

首先，嚴(yán)格控制精礦原料中的雜質(zhì)含量，在保證銅、硫、鐵、硅等主要控制成分達(dá)到生產(chǎn)要求的前提下，降低雜質(zhì)含量高的礦種在原料配比中所占比例，同時(shí)根據(jù)渣鐵硅比（1.25～1.30）控制硅酸熔劑用量，以保證造渣過(guò)程順利。其次，適當(dāng)提高銅渣溫，既能限制Fe3O4的生成和析出，又可降低熔渣的黏度［2］，同時(shí)合理安排銅渣的排放，避免憋爐，加強(qiáng)爐內(nèi)熔體的流動(dòng)性。針對(duì)沉淀池低溫區(qū)域可通過(guò)投加生鐵控制爐結(jié)的產(chǎn)生，增強(qiáng)傳質(zhì)傳熱過(guò)程。

3.2 提供粘結(jié)結(jié)瘤部位還原氣氛

通過(guò)從上升煙道頂及煙道西側(cè)投加焦粒，創(chuàng)造合適的還原氛圍，還原氧化物類粘結(jié)，使其重新熔融入沉淀池。在冰銅熔煉的平衡體系中，氧平衡分壓lgpO2約為－8［3］，此高溫稀氧環(huán)境下焦粉的氧化產(chǎn)物主要為CO，進(jìn)而還原Zn、Pb、Fe等金屬元素的氧化物。

反應(yīng)過(guò)程總體焓變小于零，爐體內(nèi)溫度隨著反應(yīng)的進(jìn)行而升高，堆積在上升煙道底及附著在開(kāi)口部的金屬氧化物還原后，在高溫環(huán)境下呈熔融狀態(tài)，落入沉淀池中重新氧化造渣。

為了能使投加的焦粒最大程度發(fā)揮作用，使用的焦粒的粒度控制在5～10 mm，粒度太小，易隨氣流進(jìn)入鍋爐，增加鍋爐的熱負(fù)荷，粒度太大，反應(yīng)接觸面積小，作用緩慢，在熔池底易形成堆積。

3.3 使用重油噴嘴對(duì)局部區(qū)域粘結(jié)進(jìn)行定點(diǎn)燒融

上升煙道開(kāi)口部煙氣流速快，在實(shí)踐中投加焦粒的方法對(duì)附著在煙道口兩側(cè)的粘結(jié)結(jié)瘤清理效果一般。因此，可在上升煙道開(kāi)口部上方，水冷閘板插槽處東西兩邊靠近側(cè)壁位置，設(shè)置兩個(gè)重油噴嘴，通過(guò)高溫?zé)诘姆椒ㄌ岣咂鋬蓚?cè)粘結(jié)的清除效率，如圖2所示。在噴嘴使用過(guò)程中，根據(jù)粘結(jié)情況及時(shí)調(diào)整重油流量及角度，以達(dá)到最好的燒融效果。在使用定點(diǎn)燒融方法時(shí)，應(yīng)對(duì)噴嘴作用區(qū)域加以監(jiān)視、管理，以免熱負(fù)荷過(guò)高對(duì)爐體造成損害。

圖2 奧托昆普型閃速爐上升煙道開(kāi)口部增設(shè)重油噴嘴

4 結(jié) 語(yǔ)

閃速爐上升煙道開(kāi)口部粘結(jié)結(jié)瘤的治理，在實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中是一個(gè)形成和治理交替的周期性工作。貴冶2＃閃速爐的生產(chǎn)實(shí)踐中，使用上述控制措施能有效緩解粘結(jié)結(jié)瘤問(wèn)題，閃速爐爐內(nèi)壓與鍋爐入口壓力差在處理后能降低40 Pa，有效減輕了系統(tǒng)排煙壓力。目前，在已經(jīng)投入使用的閃速爐系統(tǒng)中，并沒(méi)有能完全避免粘結(jié)結(jié)瘤現(xiàn)象的方法，解決上升煙道粘結(jié)結(jié)瘤問(wèn)題的長(zhǎng)效措施需要在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步研究摸索。

［1］ 陳國(guó)發(fā).重金屬冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992. 34－40.

［2］ 傅崇說(shuō).有色冶金原理［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007. 20－33.

［3］ 朱祖澤，賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.128－199.

Practice of Upward Flue Bonding Treatment of Outokum pu Type Flash Furnace

WU Jian-hua
（JCC Guixi Smelter，Guixi335400，China）

Flue smoothness is one of the prerequisites for ensuring the stable production of the flash furnace.After summarizing the practical experience of production and analyzing the reasons for the formation of the flue，adopt the targeted treatmentmethods such as reduction，high temperaturemelting and so on to reduce or eliminate bonding.

flash furnace；rising flue；bonding nodules

TF806

A

1003－5540（2017）04－0033－04

2017－06－03

吳建華（1983－），男，助理工程師，主要從事有色金屬冶煉工藝研究工作。