趙 璧，李發(fā)彪，葸 軍，張宇云

（涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬公司，四川 會理 615141）

涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬銅業(yè)，使用艾薩爐熔煉，設計產能10萬噸/年。艾薩爐生產的煙氣通過余熱鍋爐，高溫煙氣通過模式壁和對流管束換熱，將熱量轉化為飽和蒸汽用于發(fā)電，將余熱回收利用。余熱鍋爐采用自然循環(huán)和強制循環(huán)混合，由爐蓋、裙罩、過渡段、上升煙道、下降煙道和水平布置的對流區(qū)組成。爐蓋由密排管水冷壁組成，過渡段受熱面由規(guī)格為38＊5的密管焊接而成，管子間距為40mm，上升煙道由膜式水冷壁組織，整個區(qū)域正常工況煙氣溫度800℃ ～1200℃。

下降煙道由膜式水冷壁組織，正常工況煙氣溫度小于700℃，水平布置區(qū)由膜式水冷壁及對流管束組成，出口煙氣溫度控制在360℃。生產過程余熱鍋爐煙道結渣主要發(fā)現(xiàn)在爐蓋，過渡段、上升煙道區(qū)域。因結渣煙道造成煙氣流通面積降低，結渣嚴重后需要停爐清理煙道結渣，造成艾薩作業(yè)率下降，給生產、環(huán)保帶來很大影響。本文重點針對高溫區(qū)煙道結渣的原因進行分析，探討高溫區(qū)煙道控制結渣的方法。

1 現(xiàn)狀

1.1 結渣情況

涼山礦業(yè)股份有限公司（昆鵬公司）10萬噸陽極銅/年項目，其艾薩爐每小時投料量60-70（毛料）噸/小時。受到設備結構、礦料雜質、生產負荷、工藝控制等因素的影響，由于進礦原料含CaO、MgO等堿性氧化物的減少，煙道內開始出現(xiàn)結渣現(xiàn)象，主要集中在煙道入口處（三米過渡段位置），渣塊迅速增長，原有截面為4×4m的煙道大部分堵塞，煙氣流通面積減少，最窄處不足1m2。爐內出現(xiàn)正壓情況，生產狀況和操作空間日益惡化，給生產帶來嚴重的影響。生產過程因原料差異，生產過程中艾薩噴槍工況變化，生產過程中渣型，負壓控制不同等因素，生產過程出現(xiàn)同時還出現(xiàn)大量爐頂結渣，最高時，爐頂結渣達到2500mm，結渣造成鍋爐承重大量增加，帶來很大安全隱患。

1.2 冶金爐及煙道結渣危害

（1）頻繁停爐清渣，嚴重制約連續(xù)生產：結渣嚴重危害了生產的連續(xù)性，渣塊迅速長大，導致煙道堵塞，熔池出現(xiàn)正壓，投料生產難以為繼，不得不花費時間停爐清渣。連續(xù)生產得不到保障，系統(tǒng)的頻繁啟停使得生產時間減少，直接導致冶金爐年產量降低。

（2）清渣強度高，安全隱患大：清渣的工作強度大。渣塊通常具有致密、堅硬、粘結等特性，與壁面結合緊密極其難以清理。業(yè)內人工清渣常用鋼釬或風鎬等，花費時間從數(shù)小時至數(shù)天不等。無論何種清渣方式，都是一次高強度的作業(yè)，從管理人員到現(xiàn)場工人都為此頭痛。安全隱患大。清渣作業(yè)環(huán)境高溫、煙塵、空間狹小，甚至需懸吊、搭架等措施，并常伴有掉渣現(xiàn)象，可能砸傷、燙傷清理人員。

（3）經濟損失嚴重：因連續(xù)作業(yè)時間縮短，帶來產能損失：冰銅、硫酸及其他產品。清渣費用、檢修保養(yǎng)費用。

2 艾薩爐結渣積灰的成因分析

冶金爐的結渣和積灰是一個復雜的物理化學過程，也是整個冶金行業(yè)普遍存在的問題。冶金爐的結渣并非一成不變，其礦源或生產工藝的改變，可能導致結渣現(xiàn)象減輕或加劇，乃至結渣位置的前后移動。

結焦的區(qū)域依其特性不同可分為前部高溫區(qū)結焦與后部低溫對流區(qū)玷污性積灰。前部高溫區(qū)通常包括從熔池出口起，之后整個煙道到進入余熱鍋爐為止。這一部分的主要結焦影響物質為：Fe。鐵含量較高時，如爐內存在弱還原性氛圍，將會生成不完全氧化物FeO，F(xiàn)eO極易與其它物質結合生成低溫共熔體，這些低溫共熔體在高溫下的煙塵中處于熔融狀態(tài)，有強的粘附性，在接觸到煙道等受熱面時，容易粘附在壁面上。

低溫對流區(qū)主要指整個余熱鍋爐，這一段粘結性積灰的主因是S、K、Na、As、Pb、Zn等物質，S氧化燃燒生成的SO2與煙氣中的水份結合形成硫酸蒸汽，K、Na、As、Pb、Zn等揮發(fā)性元素也在這一段生成各類低溫化合物。如煙氣中以上產物較多，會在低溫段凝結，呈熔融狀具有較高的粘性，導致大量粘附其他固體顆粒形成粘結性積灰。

昆鵬艾薩爐由于煙氣成分，系統(tǒng)布置等原因，前部高溫區(qū)結焦嚴重。艾薩爐煙道入口，溫度約在1150℃～1200℃之間，其渣塊除了含有主要產物Cu以外，雜質中還有Fe、SiO2、S、As、Pb、Zn等較高成分。其物理成分組成（即來源）如下：①入球原料成球率低，物料進入煙道后粘結燒結形成結渣。②噴槍總風流量高，噴槍插入深度過淺，造成熔體噴濺進入煙道冷凝形成結渣。③原料中鉛、鋅、砷等易揮發(fā)性物質，未被完全氧化直接進入煙道冷凝在煙道壁粘結氧化，形成致密性較高的結渣。④爐渣渣型不合理，爐渣熔點粘度升高，阻礙氣體逸出，噴濺較大形成結渣，這類結渣粘度較高，抗熱震性好，較致密，不易掉落。

3 艾薩爐結渣處理

3.1 減少煙塵率

入球原料成球率控制，技改調整制粒機變高，增加制粒機填充力和物料在制粒機中填充時間，增加制粒強度。通過工藝控制制粒圓盤角度速度調整，結合我公司原料水分情況，使用過程制粒機角度調整至45度，對原料合理補水，原料水分控制9.2%，制粒機使用頻率采用48hz～50hz，保證原料成球率以及粒子強度，艾薩主控嚴格控制緩沖料斗料面高度，避免粒子在緩沖料斗中壓壞?？刂茻焿m率，減少物料進入煙道燒結結渣。

3.2 減少熔體噴濺

在保證噴槍冷卻的情況下降低艾薩噴槍總空氣流量、流速，增加噴槍插入熔池深度使用，端壓控制由8.5kpa提高至12kpa使用（噴槍插入深度由之前的180mm提高至300mm），噴槍工藝風（ATLAS）風量由16000Nm3/h降低至12000Nm3/h使用，噴槍流速下降了12m/s。以減少熔體噴濺粘結結渣。

3.3 負壓控制

爐內負壓越大，帶入的空氣量越大，煙氣總量增加，銅精礦被帶入鍋爐系統(tǒng)的可能性越大，造成煙塵率增加，大量煙塵在鍋爐內反應形成煙道結渣。

負壓增加后，漏風率增加，大量氧氣進行煙道后和鍋爐管壁熔體發(fā)生二次氧化反應，造成熔體燒結，其次負壓增加后，冷空氣增加，局部溫度下降較快，煙氣溫度下降較多，使結渣變得致密堅硬，出現(xiàn)煙道結渣調整艾薩負壓，艾薩負壓控制-40pa，保證現(xiàn)場煙氣間歇性外溢，減少氧化氣氛，減少結渣二次燒結。

3.4 處理結渣

由于渣中的主要成分是SiO2和堿性氧化物，堿性氧化物熔化后即離解為Me+和O2-，而SiO2熔化后則形成SixO離子。由于Si-O鍵的氧離子引力很大，因而爐渣中的SixO會吸收堿性氧化物離解出的O2-，并轉變?yōu)榻Y構更簡單，離子半徑變小的硅氧絡合陰離子。CaO進入煙道后為酸性氧化物提供O2-，純SiO2中O/Si比為2，隨著酸性氧化物SixO不斷吸收O2-，O/Si比將不斷加大，SixO結構愈來愈簡單，離子半徑愈來愈小，粘度也愈來愈小。從而形成較簡單的硅氧絡合物，使結渣變得疏松，配以煙道內振打裝置，使渣掉落。具體情況如下圖：

圖1

煙道出現(xiàn)結渣后采用控制艾薩負壓，同時加入CaO粉末，煙道結渣情況如上圖所示，爐內開始頻繁出現(xiàn)掉渣現(xiàn)象，通過負壓、煙氣溫度、CaO使用，一個月可以完成煙道結渣的處理。

4 結語

艾薩銅熔煉技術高溫段煙道結渣，影響艾薩爐的作業(yè)率及負荷率，影響艾薩的生產及經濟技術指標。煙道結渣的主要原因是熔體噴濺、原料灰分進入煙道粘結，同時負壓控制不合理二次燒結，通過控制噴濺、入爐成分及形態(tài)、控制爐內負壓情況、配合CaO使用，可有效控制和解決高溫段煙道結渣情況，以保證艾薩爐正常運行。