滕國剛

（白銀有色集團股份有限公司第三冶煉廠，甘肅 白銀 730900）

某廠采用“ISP”工藝冶煉鉛鋅，該方法的第一步是鼓風(fēng)燒結(jié)焙燒，主要目的是氧化脫硫，并使粒度較小的精礦燒結(jié)成塊，得到具有多孔和一定強度的燒結(jié)塊。這個過程中需盡可能的提高煙氣中SO2的濃度，以利于制酸，同時力求富集原料中易揮發(fā)的有價金屬，以便于綜合和回收。燒結(jié)焙燒過程非常復(fù)雜，但基本原理是：將制備好的爐料送入燒結(jié)機，點火加熱到1050℃～1150℃，在有氧氣參與的情況下，物料中的金屬硫化物便發(fā)生氧化反應(yīng)，生成金屬氧化物和二氧化硫，其反應(yīng)式為：2MeS+3O2=2MeO+2SO2+Q。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量足夠使焙燒過程的一切反應(yīng)繼續(xù)進行，不需要加任何燃料，另外各種金屬氧化物也會部分相互反應(yīng)，生成各種復(fù)雜鹽類，其中鉛的硅酸鹽和亞鐵酸鹽熔點較低，在燒結(jié)焙燒過程中起粘結(jié)作用，將脫硫后的氧化物料粘結(jié)成具有一定強度、硬度和孔隙度的燒結(jié)塊。

近年來該廠鼓風(fēng)爐核心工藝改造后，鼓風(fēng)爐燒結(jié)塊處理量逐年增加，燒結(jié)塊產(chǎn)量提升勢在必行，但是在燒結(jié)正常生產(chǎn)工藝條件下煙氣出口壓力較工藝技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)微負壓差距逐年升高，最高達到500Pa以上。2008年技改以來該廠硫酸系統(tǒng)已運行長達近12年之久，電收塵運行維護跟近難度較大造成收塵效率下降，大量含塵煙氣進入后部系統(tǒng)，日積月累造成各部塔體、管路等堵塞，正常生產(chǎn)時系統(tǒng)整體抽力不足，造成燒結(jié)煙氣出口壓力在長期處于400Pa以上，2020年5月份通過年度檢修，全面梳理檢修硫酸系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施，疏通各工藝塔體、管道等設(shè)施，年度檢修結(jié)束恢復(fù)生產(chǎn)后，燒結(jié)煙氣出口壓力大幅降低，最好水平達到50Pa，燒結(jié)生產(chǎn)控制條件得到進一步改善，燒結(jié)塊產(chǎn)量、精礦處理量均不同程度提高。因此通過選取檢修前2020年4月1日至4月6日和檢修后2020年9月15日至9月20日兩個正常燒結(jié)生產(chǎn)周期數(shù)據(jù)進行研究、對比、分析燒結(jié)機煙氣出口壓力對燒結(jié)生產(chǎn)過程控制和燒結(jié)塊產(chǎn)量的影響，制定改善維護措施，穩(wěn)定燒結(jié)過程控制條件，從而進一步提高燒結(jié)塊產(chǎn)量，滿足鼓風(fēng)爐生產(chǎn)需要。

1 燒結(jié)機操作控制條件分析

1.1 燒結(jié)機風(fēng)機壓力控制分析

燒結(jié)焙燒過程需要氧氣的參與，因此燒結(jié)機的供風(fēng)十分關(guān)鍵。燒結(jié)機供風(fēng)主要考慮焙燒過程能否均勻順利進行以及環(huán)保因素等。目前燒結(jié)機供風(fēng)形式有兩種，一種是直接鼓入新鮮空氣，另外一種是返煙。所謂返煙，是將燒結(jié)機部分低濃度SO2煙氣通過收塵后鼓入燒結(jié)機參與焙燒，生產(chǎn)實踐中燒結(jié)機供風(fēng)一般同時采用兩種形式。燒結(jié)風(fēng)機壓力在很大程度上能表征出燒結(jié)焙燒過程的好壞，通常正常生產(chǎn)情況下，鼓風(fēng)機壓力越高說明整體床層壓力高，焙燒效果不理想，相反風(fēng)機壓力越小，焙燒效果越理想（特殊非正常生產(chǎn)情況除外）。

從表1、2對比可以看出，2020年大修檢修恢復(fù)生產(chǎn)后，燒結(jié)煙氣出口壓力較檢修前平均下降255.50Pa，在相同鼓風(fēng)總量前提下，燒結(jié)機1-3號風(fēng)機鼓風(fēng)壓力平均下降195～337Pa，因此可以判斷燒結(jié)煙氣出口壓力大小與燒結(jié)鼓風(fēng)壓力在一定條件下成正比關(guān)系，煙氣出口壓力越高相應(yīng)鼓風(fēng)壓力在同等條件下也越高，因此較高的煙氣出口壓力就會造成燒結(jié)過程有效鼓風(fēng)量較低，漏風(fēng)率增加，從而影響燒結(jié)焙燒過程。

表1 4月1日-4月6日燒結(jié)風(fēng)機壓力控制表

表2 9月15日-9月20日燒結(jié)風(fēng)機壓力控制表

1.2 燒結(jié)機穿點溫度控制分析

床層溫度是指燒結(jié)機料層中的實際溫度（也稱料層溫度）。床層溫度在燒結(jié)機的不同位置及料層的不同高度均不相同，在燒結(jié)過程中，鉛和鐵的硫化物容易氧化，但硫化鋅的氧化則較困難，因而燒結(jié)過程中要有較高的溫度才能使硫脫除。有關(guān)研究表明，溫度較低時ZnO的晶格化過程也不能發(fā)生，因此，控制較高的床層溫度對燒結(jié)過程的脫硫和提高燒結(jié)塊強度是很必要的。床層溫度通常是難測定的，一般通過床層阻力和煙氣溫度來判斷，床層溫度高，熔融液相層厚，床層阻力相應(yīng)增加。

大修前期機尾煙氣溫度長期制約燒結(jié)生產(chǎn)工藝條件控制，由于機尾溫度過高造成收塵器布袋頻繁燒損，一方面尾氣排放顆粒物超標(biāo)，另一方面布袋更換勞動強度大且布袋成本較高，因此大修前期控制燒結(jié)機尾部煙氣溫度在180℃以內(nèi)，造成燒結(jié)機車速、精礦處理量、鼓風(fēng)量等操作條件受限，燒結(jié)機產(chǎn)能無法進一步釋放提升。從表3、4對比可以看出，煙氣出口壓力由大修前平均434.17 Pa下降至大修后178.67Pa后，穿點溫度整體提高32℃～51℃，燒結(jié)焙燒效果明顯好轉(zhuǎn)，相反機尾煙氣溫度則下降20℃，很大程度上拓寬了燒結(jié)機操作條件，為燒結(jié)機產(chǎn)能提升提供了前提和保障，主要原因還是隨著系統(tǒng)抽力提高，煙氣出口壓力下降后，大量的高溫高濃度二氧化硫煙氣通過工藝管道進入硫酸系統(tǒng)。

表3 4月1日-4月6日燒結(jié)機穿點溫度

表4 9月15日-9月20日燒結(jié)機穿點溫度

2 燒結(jié)生產(chǎn)效果分析

2.1 垂直燒結(jié)速度分析

垂直燒結(jié)速度是指爐料從開始燃燒到燒穿點出現(xiàn)，燒穿料層的平均速度，就是料層厚度除燒結(jié)焙燒時間之商，而焙燒時間是指點火到燒穿點的有效長度除以小車運行速度。在生產(chǎn)生產(chǎn)實踐中，通常是根據(jù)垂直燒結(jié)速度的大小來確定小車的速度，而小車的速度又決定著燒結(jié)機處理量和燒結(jié)塊產(chǎn)量，因此垂直燒結(jié)速度在燒結(jié)過程環(huán)節(jié)十分重要，在其它條件不發(fā)生變化的前提下，研究煙氣出口壓力變化對垂直燒結(jié)速度的影響十分必要。下面選取檢修前2020年4月1日至4月6日煙氣出口壓力≥400Pa和檢修后2020年9月15日至9月20日煙氣出口壓力≤200Pa正常燒結(jié)生產(chǎn)周期數(shù)據(jù)進行對比分析研究。

（1）4月1日至4月6日燒結(jié)正常生產(chǎn)平均燒穿點溫度在13#風(fēng)箱，因此依據(jù)表2-1數(shù)據(jù)可計算的垂直燒結(jié)速度：

V1=h×v1/L1

=420×1.03/38.5

=11.24mm/min

（h：料層厚度，v：小車速度，L：點火到燒穿點小車運行的距離）

（2）9月15日至9月16日燒結(jié)正常生產(chǎn)平均燒穿點溫度在12#風(fēng)箱，因此依據(jù)表2-1數(shù)據(jù)可計算的垂直燒結(jié)速度：

V2=h×v2/L2

=420×1.18/35.5

=13.96mm/min

（h：料層厚度，v：小車速度，L：點火到燒穿點小車運行的距離）

從以上計算結(jié)果可以得出，煙氣出口壓力≤200Pa時的垂直燒結(jié)速度比煙氣出口壓力≥400Pa的垂直燒結(jié)速度快2.72 mm/min，因此煙氣出口壓力的大小直接影響垂直燒結(jié)速度，主要原因是煙氣出口壓力下降后，燒結(jié)鼓風(fēng)壓力相應(yīng)下降，有效鼓風(fēng)量提高，空氣向料層運動的速度加快，同時接觸面積也增大，垂直燒結(jié)速度則相應(yīng)提高。

2.2 精礦處理量及燒結(jié)塊產(chǎn)量

從表5和表6數(shù)據(jù)計算可得出，4月1日至4月6日燒結(jié)機小時產(chǎn)塊產(chǎn)量平均為673.66/24=28.07噸/小時，9月15日至9月20日燒結(jié)機小時產(chǎn)塊產(chǎn)量平均為716.33/24=29.85噸/小時。

表5 4月1日至4月6日燒結(jié)生產(chǎn)效果數(shù)據(jù)

表6 9月15日至9月20日燒結(jié)生產(chǎn)效果數(shù)據(jù)

從圖1可以直觀的看出，在正常生產(chǎn)周期內(nèi)，煙氣出口壓力≤200Pa時燒結(jié)機精礦處理量和小時塊產(chǎn)量明顯高于煙氣出口壓力≥400Pa時的生產(chǎn)周期，計算可得燒結(jié)機小時塊產(chǎn)量平均提高1.78噸/小時，精礦處理量平均提高2.36噸/小時。

圖1 精礦處理量及燒結(jié)塊產(chǎn)量

3 結(jié)論及措施

通過選取兩個燒結(jié)生產(chǎn)相對穩(wěn)定，燒結(jié)煙氣出口壓力變化較為明顯的生產(chǎn)階段，對燒結(jié)生產(chǎn)過程控制、精礦處理量、燒結(jié)塊產(chǎn)量等生產(chǎn)要素進行對比分析，得出燒結(jié)煙氣出口壓力大小直接影響燒結(jié)焙燒過程反應(yīng)速度，影響燒結(jié)塊產(chǎn)量和精礦處理量的提升，燒結(jié)煙氣出口壓力越高對生產(chǎn)流程影響越大，相反煙氣出口壓力越接近工藝標(biāo)準(zhǔn)微負壓越有利于燒結(jié)過程控制和燒結(jié)塊產(chǎn)量的提高。

控制燒結(jié)煙氣出口壓力接近工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，必須堅持以下措施：

（1）保證硫酸系統(tǒng)風(fēng)機開度穩(wěn)定，在要求工藝條件范圍內(nèi)。在正常生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格控制二氧化硫風(fēng)機開度在控制范圍內(nèi)，嚴(yán)禁由于人為操作習(xí)慣進行頻繁調(diào)整，造成煙氣出口壓力波動，整體抽力減弱，燒結(jié)控制難度增加，燒結(jié)機整體環(huán)境變差，機頭、機尾收塵壓力增加，從而束縛燒結(jié)生產(chǎn)過程控制，被迫調(diào)整燒結(jié)機操作條件，造成生產(chǎn)流程波動，燒結(jié)塊產(chǎn)量、二氧化硫濃度變差，整體工藝流程出現(xiàn)惡性循環(huán)，因此必須嚴(yán)格監(jiān)控風(fēng)機開度穩(wěn)定。

（2）定期檢修疏通硫酸系統(tǒng)各部塔體和管線。充分利用每次修風(fēng)掃除機會對硫酸體統(tǒng)各部塔體、換熱器等工藝設(shè)施進行沖洗、清理、疏通，保證各部塔體通暢。同時對電收塵入口水平管道進行徹底清理，并及時清理運輸送電收塵灰斗積灰。在年度檢修過程中仔細梳理硫酸系統(tǒng)檢修項目，尤其對一個大修生產(chǎn)周期內(nèi)影響生產(chǎn)流程較大的工藝設(shè)施必須進行徹底的更換和檢修，保證大修后生產(chǎn)系統(tǒng)的整體平穩(wěn)性。

（3）定期系統(tǒng)檢查疏通燒結(jié)煙氣輸送管線。同樣利用每次修風(fēng)掃除機會對燒結(jié)系統(tǒng)煙氣輸送管線進行徹底檢查清理和疏通，通過沉降斗積灰清理拉運、人字管道振打器清理管壁、放炮清理管道等方式對煙氣輸送管道進行徹底清理疏通，降低管道輸送阻力。

（4）杜絕燒結(jié)硫酸系統(tǒng)工藝管線、塔體等泄壓漏風(fēng)。在日常生產(chǎn)過程中加強工藝設(shè)施的巡檢和維護工作，尤其針對燒結(jié)煙氣輸送管道放灰人孔門、硫酸電收塵放灰系統(tǒng)、塔體和凈化系統(tǒng)等進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)泄壓情況及時處理，保證系統(tǒng)抽力和出口壓力穩(wěn)定。

（5）穩(wěn)定控制燒結(jié)生產(chǎn)流程，為硫酸系統(tǒng)提供濃度合格穩(wěn)定的二氧化硫煙氣。強化日常生產(chǎn)過程精細化管理，從源頭精細化配料工作入手，確?；旌暇V的均勻性和穩(wěn)定性，控制混合精礦含硫在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，同時根據(jù)生產(chǎn)流程實際生產(chǎn)情況，合理匹配鼓風(fēng)量、燒結(jié)機車速、精礦處理量等關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，及時與硫酸系統(tǒng)溝通，在產(chǎn)出合格燒結(jié)塊的同時保證二氧化硫煙氣濃度，為硫酸系統(tǒng)創(chuàng)造條件，穩(wěn)定二氧化硫風(fēng)機開度，燒結(jié)硫酸系統(tǒng)形成良性循環(huán)，有效提高燒結(jié)機產(chǎn)能。