李 亮

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

1 引言

錫是古老而稀少的金屬，地殼中錫的豐度約為2×10-6，中國(guó)是世界上最早生產(chǎn)錫和使用錫的國(guó)家之一，采用黏土豎坑爐進(jìn)行煉錫。19世紀(jì)初英國(guó)首先采用反射爐煉錫。由于反射爐煉錫簡(jiǎn)單，對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可處理任何類(lèi)型的物料，因而得到了廣泛的使用，至今仍是煉錫工業(yè)的主要手段。隨著錫礦資源的不斷開(kāi)采，高品位礦石不斷減少，脈錫礦石增加，各國(guó)錫冶煉工作者對(duì)低品位含錫物料冶煉工藝和設(shè)備進(jìn)行了深入研究，各種先進(jìn)的煉錫新方法不斷涌現(xiàn)。

目前，各國(guó)低品位含錫物料（Sn:3%～30%）的處理和研究方法主要有三類(lèi)：

（1）濕法冶金，即將錫轉(zhuǎn)化成可溶錫加以回收，當(dāng)前采用濕法冶金處理低錫物料尚處于研發(fā)階段［1］；

（2）“云錫氯化法”（高溫氯化焙燒工藝），由云南錫業(yè)公司1973年采用煙化爐處理錫中礦（約3.5%Sn）獲得成功，適用于錫冶煉系統(tǒng)難以處理的低品位（約1.5%Sn）和高雜質(zhì)（尤其是高砷高鐵）含錫物料的方法［2］；

（3）硫化揮發(fā)，使錫成為硫化物揮發(fā)，與雜質(zhì)分離，1954年蘇聯(lián)首先采用煙化爐硫化揮發(fā)處理錫貧渣成功，從此煙化爐硫化揮發(fā)回收錫被世界各國(guó)煉錫冶煉廠廣泛采用［3］。

我國(guó)主要的煉錫廠在20世紀(jì)60年代開(kāi)始推廣使用鋼水套煙化爐硫化揮發(fā)工藝。云南錫業(yè)公司第一冶煉廠［4］采用煙化爐處理含錫8%～10%的粗煉富渣和含錫3%～6%的富錫中渣，煙化爐爐床能力達(dá)18～25 t·(m2·d)-1，錫回收率96%以上，棄渣含錫低于0.1%。柳州華錫集團(tuán)來(lái)賓冶煉廠［5］采用3.9m2煙化爐處理反射爐富渣、電爐渣和保溫爐富渣，通過(guò)工藝控制參數(shù)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了爐床能力由11.74～13.93 t·(m2·d)-1提高到16.17～24.54 t·(m2·d)-1， 燃煤率由 35.09% ～ 54.23% 降低到27.54%～35.06%，棄渣含錫≤0.2%。但由于主體的硫化揮發(fā)煙化爐采用鋼水套，爐體的壽命短，檢修頻率高，作業(yè)率低。

結(jié)合傳統(tǒng)煙化爐的不足，采用銅水套煙化爐進(jìn)行低錫物料的處理，論述了煙化爐處理低錫物料硫化揮發(fā)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，并通過(guò)新技術(shù)裝備的應(yīng)用來(lái)提高低錫物料冶煉技術(shù)的發(fā)展，供今后同類(lèi)工程設(shè)計(jì)時(shí)參考。

2 物料性質(zhì)

2.1 錫爐渣

煙化爐所用原料為江西某廠自有鼓風(fēng)爐產(chǎn)出的熱渣以及外購(gòu)的鼓風(fēng)爐冷料錫爐渣，具體化學(xué)成分見(jiàn)表1。建設(shè)規(guī)模：熱渣約為360t/d，渣溫為1250℃；半冷半熱渣（冷熱渣比為1∶1）約為300t/d；全冷渣約為240t/d。

表1 錫爐渣的化學(xué)成分

2.2 輔助材料

煙化爐采用塊狀硫精礦（成分：硫?yàn)?5%，鐵為40%）作揮發(fā)劑，用粉煤作燃料和還原劑，粉煤粒度85%小于0.074mm，灰份化學(xué)成分為：SiO2:10.42%，CaO：0.69%，F(xiàn)eO:2.06%，S:3.72%。

3 工藝方案選擇

目前錫爐渣冶煉主要采用火法冶煉，包括反射爐熔煉、電爐熔煉、回轉(zhuǎn)窯熔煉和煙化爐熔煉。若采用反射爐熔煉，優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)原料要求不嚴(yán)（可處理粉礦，對(duì)粒度和水分無(wú)特殊要求），設(shè)備操作方便，適應(yīng)強(qiáng)，但爐床能力低，反應(yīng)強(qiáng)度低，燃煤率高，主要用于含鐵高含錫物料還原熔煉產(chǎn)粗錫［6］；電爐熔煉通常為電弧電阻爐，熔池中電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，適用于熔點(diǎn)較高的含錫物料；且反射爐熔煉、電爐熔煉和回轉(zhuǎn)窯熔煉存在的共同特點(diǎn)是產(chǎn)出的爐渣中含錫較高（1%～2%），需要進(jìn)一步處理。煙化爐硫化揮發(fā)法處理錫爐渣，是從煙化爐兩側(cè)向爐內(nèi)熔融的錫爐渣鼓入高壓空氣和燃料（通常為粉煤）的混合物，使其強(qiáng)烈攪拌，并在適宜的時(shí)間加入硫化機(jī)，使渣中的錫轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧瘉嗗a（SnS）揮發(fā)，部分錫以氧化亞錫（SnO）形式揮發(fā)，最后在空氣中氧化為氧化錫（SnO2）煙塵捕集，廢渣含錫較低（＜0.1%）。因此，針對(duì)該物料特點(diǎn)采用煙化爐硫化揮發(fā)工藝，產(chǎn)出氧化錫（SnO2）煙塵，廢渣水淬后外售。

4 煙化爐生產(chǎn)工藝過(guò)程

錫爐渣煙化爐主要處理鼓風(fēng)爐熔煉的熱渣和外購(gòu)的冷料渣。本項(xiàng)目設(shè)置了1臺(tái)煙化爐（12m2）、2個(gè)粉煤倉(cāng)和2套給煤機(jī)裝置，粉煤制備利用該廠原有的粉煤制備車(chē)間。鼓風(fēng)爐熔煉后的熱渣通過(guò)鼓風(fēng)爐溜槽流進(jìn)渣包，然后用吊鉤橋式起重機(jī)（25/5t）將渣包中的熱渣吊運(yùn)至煙化爐溜槽流入煙化爐內(nèi)。冷料渣和硫化劑則由汽車(chē)運(yùn)至廠房?jī)?nèi)指定地點(diǎn)堆存，在大傾角波紋擋邊皮帶輸送機(jī)上部設(shè)置冷料渣倉(cāng)2個(gè)和硫化劑倉(cāng)1個(gè)，加冷料渣和硫化劑時(shí)，用裝載機(jī)將堆存的冷料渣和硫化劑稱(chēng)量后分別加入到各自的倉(cāng)內(nèi)，然后通過(guò)大傾角波紋擋邊皮帶輸送機(jī)、水平膠帶輸送機(jī)和溜管將冷料渣送入煙化爐內(nèi)。

煙化爐采用間斷作業(yè)方式，操作周期：120～180min，其中加料時(shí)間15～75min，吹煉時(shí)間為90min，放渣時(shí)間為15min。

煙化爐吹煉用的空氣由設(shè)在煙化爐風(fēng)機(jī)房的離心鼓風(fēng)機(jī)供給。

煙化爐吹煉用粉煤由粉煤制備車(chē)間經(jīng)氣力輸送裝置送至粉煤倉(cāng)，粉煤通過(guò)螺旋給料機(jī)計(jì)量后由一次空氣通過(guò)螺旋泵送入噴嘴，在噴嘴內(nèi)再與二次空氣混合后鼓入煙化爐內(nèi)。

煙化爐及其余熱利用裝置余熱鍋爐采用煙化爐-余熱鍋爐一體化裝置，該裝置能有效回收吹煉產(chǎn)出的高溫?zé)煔庥酂?，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱后，煙氣進(jìn)入袋式除塵器進(jìn)行煙氣收塵，煙氣收塵后的煙氣則通過(guò)風(fēng)機(jī)后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，袋式除塵器收下的煙塵通過(guò)氣力輸送送至指定地點(diǎn)。

煙化爐吹煉所產(chǎn)生的爐渣有價(jià)金屬含量低，沒(méi)有回收價(jià)值，直接作棄渣處理。采用渣?；到y(tǒng)，減少循環(huán)水量的消耗，大大改善現(xiàn)場(chǎng)的操作環(huán)境。具體配置如圖1所示。

圖1 煙化爐硫化揮發(fā)工藝配置圖

5 主要設(shè)備

煙化爐及余熱鍋爐一體化裝置由煙化吹煉池、直升煙道、煙氣冷卻室、省煤器、鍋爐內(nèi)循環(huán)管路、汽包等部分組成。煙化吹煉池為矩形水冷箱式結(jié)構(gòu)。煙化爐設(shè)有熱渣口、冷料口和硫精礦加料口、兩個(gè)放渣口。爐底設(shè)自然通風(fēng)道，風(fēng)道之上鋪設(shè)耐火磚，耐火磚四周設(shè)鋼制水冷水套。熔池風(fēng)口區(qū)域采用銅水套,銅水套熱側(cè)開(kāi)設(shè)燕尾槽，粉煤和空氣從風(fēng)口噴入煙化爐。渣線以上設(shè)兩層鋼水套，水套內(nèi)表面焊若干數(shù)量的銷(xiāo)釘并搗制一定厚度的耐火澆注料，形成一層保護(hù)性渣皮，減少爐渣腐蝕損害。煙化爐頂部由水冷壁直升煙道構(gòu)成，為余熱鍋爐的一部分,水冷壁由φ51×5的無(wú)縫鋼管和δ=6的扁鋼構(gòu)成，管子間距為100mm。直升煙道整體吊在鍋爐頂架上。余熱鍋爐煙氣冷卻室由輻射段、對(duì)流段構(gòu)成，煙氣經(jīng)省煤器降至260℃。余熱蒸汽技術(shù)參數(shù)如下所示。

蒸汽壓力（表壓） 2.0MPa；

蒸汽溫度215℃；

平均蒸汽量21t/h；

最大蒸汽量24t/h。

主要特點(diǎn)：采用了銅水套煙化爐設(shè)備，可以極大的延長(zhǎng)爐體壽命，提高硫化揮發(fā)的作業(yè)率，降低生產(chǎn)成本。

6 主要技術(shù)指標(biāo)

主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 主要技術(shù)指標(biāo)

7 結(jié)論

采用煙化爐硫化揮發(fā)處理低錫物料具有生產(chǎn)能力大、廢渣含錫低、富集比大、

金屬回收率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)煙化爐-余熱鍋爐一體化裝置充分回收利用高溫?zé)煔庥酂?，提高能量利用，同時(shí)，采用銅水套結(jié)構(gòu)顯著提高了煙化過(guò)程作業(yè)率，提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，是處理錫爐渣及低錫物料行之有效且較有前途的方法之一。