任 鵬

（銅陵有色金冠銅業(yè)，安徽 銅陵 244000）

為提高熔煉爐冰銅水淬時(shí)煙氣的凈化程度,冷修期間增加了煙氣凈化設(shè)備,實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證脫硫脫塵效率大大提升,其中動(dòng)力波起到主要作用,動(dòng)力波的循環(huán)液在不停的凈化煙氣的同時(shí)也導(dǎo)致了溶液中酸濃度較高，此循環(huán)液最終排入濃密池，為保證濃密池水呈堿性，不得不加大液堿用量，而堿中和酸后產(chǎn)生的硫酸鈉無法開路外排，會(huì)隨著水淬水的循環(huán)使用濃度逐漸富集升高，順帶產(chǎn)生的濕冰銅表面也會(huì)附著大量的硫酸鈉，而這樣的冰銅作為原料供給吹煉爐使用后嚴(yán)重影響爐況，最明顯的就是鍋爐結(jié)大塊和冰銅噴嘴周圍結(jié)焦快。本文章主要討論研究原料冰銅粉中硫酸鈉對(duì)反應(yīng)的影響程度，以及針對(duì)目前問題采取的解決方法。

1 鈉鹽對(duì)吹煉爐反應(yīng)的影響

自冷修結(jié)束后，為了中和酸導(dǎo)致水淬水中的硫酸鈉濃度逐漸上升,產(chǎn)出的冰銅也附著了大量的硫酸鈉，作為原料進(jìn)入吹煉爐后影響顯著，最明顯的是鍋爐結(jié)大塊，一到兩天就可形成大量性質(zhì)硬且深黑色的大塊，極難清理。其次是冰銅噴嘴周圍水套結(jié)焦加快，需要頻繁清理，而粗銅含硫和殘氧也異常升高，爐況極度惡化，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)行。對(duì)其中水淬水化驗(yàn)分析 6月初水淬水鈉離子濃度達(dá)到9152mg/L，此時(shí)對(duì)應(yīng)入爐后的反應(yīng)情況非常差，最明顯的是鍋爐結(jié)大塊,入口處已全部堵塞，清理出的大塊性質(zhì)非常硬且顏色深黑，經(jīng)化驗(yàn)對(duì)比成分后認(rèn)定基本是純冰銅粉。另一個(gè)明顯影響現(xiàn)象是冰銅噴嘴周圍的水套結(jié)焦很快，爐內(nèi)點(diǎn)檢觀察噴嘴周圍都有大量的結(jié)焦，此種情況在投料時(shí)影響物料的分散，擋住了分布風(fēng)的噴射方向，導(dǎo)致物料入爐后與富氧空氣的結(jié)合非常不均勻，進(jìn)一步惡化了煙氣中物料的性質(zhì)，而且反應(yīng)不完全也會(huì)導(dǎo)致粗銅含硫高、鍋爐結(jié)大塊等一系列問題。

2 原因分析

水淬煙氣凈化后酸液進(jìn)入濃密池導(dǎo)致水淬水PH偏低，為保持水淬系統(tǒng)呈堿性，加入大量液堿氫氧化鈉中和，最終形成硫酸鈉，而隨著水淬水循環(huán)使用，久而久之硫酸鈉濃度會(huì)逐漸被富集，水淬后的濕冰銅撈起的過程中表面自然也會(huì)附著有高濃度硫酸鈉，濕冰銅再堆放一段時(shí)間后隨著水分的濾除和蒸發(fā)，硫酸鈉會(huì)析出并完全包裹著每一個(gè)冰銅粉顆粒，甚至從圖1左中看出，成堆的濕冰銅表面都能看到有大量白色固體硫酸鈉顆粒析出，將樣品做電鏡分析放大33倍，從圖1右看出粒徑放大到500um時(shí)硫酸鈉在冰銅粉上僅以表面均勻包裹的形式存在，成圓球狀，但是并沒有滲透進(jìn)入冰銅中與其中硫化物反應(yīng)形成固溶體。

吹煉爐原料冰銅粉依靠有較大比表面積的特性，入爐后與富氧空氣接觸，在高溫高氧勢(shì)條件下以極高的速度完成硫化物的可控氧化反應(yīng)，而現(xiàn)在的情況是氧氣與冰銅粉顆粒接觸過程中受表面附著硫酸鈉的影響,表面化學(xué)反應(yīng)效率降低,氧分子與熔體顆粒由外至內(nèi)的反應(yīng)受阻,致使產(chǎn)生的煙氣中夾雜的物料性質(zhì)偏向純冰銅粉，基本進(jìn)入鍋爐后不能進(jìn)行硫酸鹽化轉(zhuǎn)化成不粘接的煙塵，此時(shí)的生料性質(zhì)在熔融態(tài)時(shí)更容易粘接在一起形成大塊，較硬且難清理，僅一天時(shí)間就可堆滿鍋爐入口區(qū)域。

入爐的冰銅粉因受硫酸鈉的包裹影響反應(yīng)程度減弱，熔融的純冰銅粉顆粒更容易粘接在噴嘴周圍的水套上，并且熔體之間互相粘接速度很快，短時(shí)間就可以形成很長(zhǎng)很密集的掛簾。

圖1 硫酸鈉析出

3 降低水淬水鈉鹽的措施

3.1 加強(qiáng)水淬水換水

針對(duì)當(dāng)時(shí)水淬水硫酸鈉濃度高，暫時(shí)的解決方法是加強(qiáng)水淬水的換水工作，每天盡可能向其它車間打水，水淬系統(tǒng)再補(bǔ)充干凈的水，從而將整個(gè)系統(tǒng)硫酸鈉濃度降低，當(dāng)鈉離子濃度低于5000mg/L以下時(shí)鍋爐結(jié)大塊量大大減少,并且隨著濃度越低,鍋爐狀況越好,濃度接近3000mg/L時(shí)基本對(duì)鍋爐沒有任何影響，此時(shí)的煙灰性質(zhì)松軟，顏色淡黃色。

3.2 調(diào)整反應(yīng)參數(shù)

硫酸鈉包裹冰銅粉使得物料入爐后在有效時(shí)間內(nèi)無法完成與氧氣接觸的表面化學(xué)反應(yīng),氧氣分子與冰銅粉熔體顆粒由外而內(nèi)的滲透氧化反應(yīng)變慢，因此提高風(fēng)氧濃度、沉淀池溫度、分布風(fēng)量和風(fēng)速都有助于加強(qiáng)物料的攪動(dòng)，提高反應(yīng)效率。調(diào)整后檢查鍋爐入口，僅大塊量上有較明顯改善，顏色依然深黑，硬度較硬。而改變參數(shù)的同時(shí)也增加了反應(yīng)塔下方的磚墻沖刷，效果并未達(dá)到最佳，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看調(diào)整參數(shù)只能解決一時(shí)問題，根本措施仍需要降低原料的鈉鹽含量。

3.3 沉淀池頂投入鹽化氧

檢測(cè)水淬水鈉離子濃度超過5000mg/L時(shí)投入鹽化氧，補(bǔ)充一定量的鹽化氧促進(jìn)煙氣中的冰銅粉再次反應(yīng)從而轉(zhuǎn)化物料的性質(zhì)，使其進(jìn)入鍋爐后盡可能與鹽化風(fēng)混合轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，降低鍋爐結(jié)大塊的量。

3.4 分離硫酸并加工

目前將水淬水硫酸鈉開路去除是最佳方案，意圖將水淬水部分分離提取出其中的硫酸鈉，將提取的硫酸鈉加工處理后變成鈉的堿性氧化物，可以用作其它領(lǐng)域，這一方面可以解決生產(chǎn)難題，另一方面還產(chǎn)出了相關(guān)的副產(chǎn)品，提高了公司的收益。

4 結(jié)語

通過觀察高濃度硫酸鈉的冰銅粉對(duì)鍋爐和噴嘴粘接的現(xiàn)狀，分析了冰銅粉中硫酸鈉的富集形態(tài)，深入討論了包裹硫酸鈉的冰銅粉在吹煉爐反應(yīng)中起到了什么阻礙作用，更深一步研究了鍋爐大塊形成的原因。針對(duì)其中的原因制定了多項(xiàng)解決措施，無論輕重都一定程度上緩解了硫酸鈉對(duì)吹煉爐反應(yīng)的影響程度，但根本措施還是要將水淬水中硫酸鈉的濃度降低至4000mg/L以下方可滿足生產(chǎn)需要。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，不斷從水淬水中分離除去硫酸鈉并加以處理外賣是最高效的方法。

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