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        頂吹爐處理錫中礦的研究

        2019-03-05 03:08:18李俊杰李家福
        世界有色金屬 2019年23期

        李俊杰,李家福

        (1.云南錫業(yè)股份有限公司錫業(yè)分公司,云南 紅河 661000;2.云錫文山鋅銦冶煉有限公司,云南 文山 663000)

        1 原理

        工業(yè)生產(chǎn)原理主要包括錫的煙化揮發(fā)、高價(jià)硫化物的熱解、硫化物的氧化及造渣反應(yīng)等。

        1.1 錫的煙化揮發(fā)主要反應(yīng)如下

        FeS2于300℃開始反應(yīng),560℃激烈進(jìn)行,680℃時(shí),分解壓Ps2=69.06kpa,分解出的S2將繼續(xù)氧化生成SO2進(jìn)入煙氣中。

        1.2 生產(chǎn)技術(shù)路線

        (1)通過(guò)控制過(guò)剩風(fēng)系數(shù)保證爐內(nèi)弱還原氣氛,加入黃鐵礦使SnO2或Sn生成SnS從爐內(nèi)揮發(fā)出來(lái)經(jīng)二次燃燒風(fēng)氧化成SnO2進(jìn)入收塵系統(tǒng)。

        (2)利用FeO與SiO2的親和力,使過(guò)量的鐵造渣除去。根據(jù)技術(shù)路線,將每一個(gè)周期分成熔煉階段和煙化階段。

        1.3 生產(chǎn)原則工藝流程圖

        工業(yè)生產(chǎn)工藝原則流程圖見圖1所示。

        圖1 頂吹爐處理錫中礦原則工藝流程圖

        2 生產(chǎn)方案

        入爐主要物料為低品級(jí)錫富中礦,配料控制入爐錫品位7%~8%左右,通過(guò)鉛頂吹爐噴槍噴入富氧和粉煤,為燃燒所提供必須的熱量,通過(guò)控制過(guò)剩風(fēng)系數(shù)a或配比還原煤保證爐內(nèi)還原氣氛,將SnO2還原SnO或Sn,加入硫化劑,使得錫生成SnS從爐內(nèi)揮發(fā)出來(lái),SnS氧化成SnO2通過(guò)ESP收塵捕捉,得到較高品位的煙塵。

        (1)周期作業(yè),每周期5h,熔煉階段連續(xù)加料2h,投入低錫精礦60t/周期~70t/周期,煙化階段2h,排渣更換噴槍1h。留渣池深度500mm~700mm。熔煉階段溫度1150℃~1200℃,期間部分SnS直接揮發(fā)進(jìn)入煙塵,錫的氧化物與硫反應(yīng)揮發(fā),高價(jià)硫化物分解成為低價(jià)硫化物,鐵的氧化物與石英造渣。

        (2)煙化階段溫度1200℃~1250℃,快速、大量間斷性投入黃鐵礦,殘余Sn繼續(xù)硫化揮發(fā),同時(shí)硫勢(shì)增強(qiáng)。

        (3)熔煉段加入富氧,氧氣量0Nm3/h~3500Nm3/h,氧氣濃度在20.95%~32%之間調(diào)節(jié)。控制混合后的噴槍富氧空氣總量在16000Nm3/h左右,使鼓入爐內(nèi)的噴槍風(fēng)量保持恒定,確保熔池充分?jǐn)噭?dòng)。

        (4)爐渣達(dá)到Sn<0.35%。

        (5)渣型選擇。根據(jù)物料性質(zhì)低品級(jí)錫精礦含F(xiàn)e為34.82%,硫精礦含F(xiàn)e為45.56%,均為高鐵物料,為避免沖渣爆炸,選出合理渣型,硅酸度K控制大于0.8,根據(jù)FeOSiO2-CaO三元系相圖,獲得最佳爐渣熔點(diǎn)及流動(dòng)性有利于爐渣排放并使金屬錫與爐渣易分離,獲得較好熔煉煙化效果,渣型成分控制范圍:0.8<K<1.1;CaO/SiO2<0.5;棄渣Sn<0.35%。

        圖2 1250℃時(shí)FeO-SiO2-CaO三元系等粘度線

        各個(gè)階段渣成分在三元系中的位置(見圖2),粘度均小于0.5Pa.s。本次工業(yè)生產(chǎn)沒有比較硅酸度K值高低對(duì)錫的揮發(fā)率速度的影響。

        (6)加硫制度。煙化段硫精礦加入方式為熔煉結(jié)束進(jìn)入煙化段后加入硫精礦,經(jīng)“簡(jiǎn)易投料控制器”控制投入,每周期投入硫精礦20t左右,入爐錫品位控制在7%~8%左右;熔煉段,投入1t/h~1.5t/h還原煤控制還原氣氛,煙化段根據(jù)情況投入還原煤1.5t/h。

        結(jié)果表明:頂吹爐由于物料落差高,上部溫度高,硫精礦粒度細(xì),從料口在下落到熔池過(guò)程FeS2容易被受熱分解,硫精礦消耗率過(guò)高,提高黃鐵礦利用率成為本次煙化揮發(fā)關(guān)鍵。硫精礦在煙化段投入爐內(nèi)進(jìn)行煙化,其效果比較明顯,與上次熔煉過(guò)程持續(xù)加入方法相比較,渣含錫明顯下降,但消耗仍然過(guò)高,影響技術(shù)指標(biāo),由于工業(yè)生產(chǎn)后期使用“簡(jiǎn)易投料控制器”,使硫精礦利用率有效提高,降低了硫精礦使用量,因此在后期對(duì)“硫精礦投料控制器”有待進(jìn)一步優(yōu)化。

        (7)參數(shù)控制。圍繞熔煉階段和煙化階段的氣氛、保證攪拌以及硫勢(shì)控制條件,本次工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了大量嘗試,得出本次工業(yè)生產(chǎn)的最佳控制參數(shù),見表1~表2。

        表1 熔煉階段技術(shù)參數(shù)表

        表2 煙化階段技術(shù)參數(shù)表

        2.1 投入產(chǎn)出情況

        本月生產(chǎn)有效時(shí)間計(jì)算從1月1日11點(diǎn)46分2659周期投料起,至1月21日7點(diǎn)44分2644爐放渣結(jié)束止,總時(shí)間為:20天。

        當(dāng)月實(shí)際熔煉:64爐,熔煉有效作業(yè)時(shí)間為17.04天,設(shè)備有效開動(dòng)率為85.18%。投入含錫物料:3805.96t(錫量:270.127t)投入硫化礦1661.2t,產(chǎn)出錫煙塵591.204t,含錫平均品位為40.42%,(錫量:238.951t),拋渣3875.985t(錫量:12.644t),含錫平均品位為0.33%。硫酸產(chǎn)品2025t。

        2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        本次實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的原料含錫7.8%,經(jīng)過(guò)頂吹爐熔煉、煙化處理后,錫直收率為88.46%,渣含錫0.33%,取得較好的技術(shù)指標(biāo)。

        3 結(jié)論

        通過(guò)本次工業(yè)實(shí)驗(yàn),與錫頂吹爐、煙化爐煙化技術(shù)指標(biāo)和作業(yè)成本分析,頂吹爐進(jìn)行低錫物料煙化生產(chǎn)工藝上可行。為公司處理高雜物料打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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