多膛炉焙烧钼精矿的温度调节与控制

琚成新,宫玉川

(洛阳钼业集团金属材料有限公司,河南 洛阳 471000)

多膛炉焙烧钼精矿的温度调节与控制

琚成新,宫玉川

(洛阳钼业集团金属材料有限公司,河南 洛阳 471000)

通过对多膛炉焙烧钼精矿温度的研究和实践,找出了采用不同钼精矿焙烧的温度控制与调节,为国内多膛炉运行提供参考。

多膛炉焙烧;温度;调节;控制

0 前 言

国外一般采用多膛炉进行钼精矿氧化焙烧,国内现也已开始采用,其特点为生产能力大,物料机械化搅拌,脱硫效果好,产品质量高,回收率高,产品能满足钢铁工业和钼材加工的要求。

多膛炉焙烧的温度控制在国内外各种文献中已提及,但对于国内钼精矿焙烧的温度尚未有实践数据予以表述。因此,采用多膛炉焙烧钼精矿的温度控制与调节的研究对国内多膛炉焙烧生产厂家有较大的指导作用。

在钼精矿质量相对稳定的情况下,影响钼精矿焙烧的主要因素有焙烧温度、料层厚度、物料搅拌速度、焙烧时间和炉内空气压力及流速等。但焙烧温度是影响焙砂质量好坏的主要因素。

在钼精矿中含有某些杂质,特别是Cu、Pb、Ca、Si、As、P、Sn、Sb是影响焙烧的主要杂质。国外在利用多膛炉焙烧前,要将某些含Cu、Pb、Ca高的钼精矿用各种方法将这些有害杂质除去,以利于冶炼,提高三氧化钼质量,尽而提高钼铁、钼酸铵和钼制品的质量。

在我国的钼精矿中含钙普遍较高,除钨矿山产出的钼精矿外,多含氧化钙1%以上,在焙烧过程中,会呈坚硬的硬壳粘结在炉子的各个部位,影响着钼精矿的转化率和正常作业。采用多膛炉焙烧,如何控制各项参数,特别是温度参数,对保证设备稳定运行和产品质量合格至关重要。

1 多膛炉工艺和国外多膛炉温度分布

多膛炉的工艺流程见图1。

图1 多膛炉的工艺流程

干燥后的钼精矿加入多膛炉第1层,并依次通过炉的各层,最终产品从底层排出。多膛炉烟尘经旋风收尘器及电收尘器,得到烟尘返回多膛炉,尾气采取措施除SO2(如吸制酸等)后排空。

精矿通过多膛炉过程中,依次发生各种反应,炉内可大致分为4区。第1区为顶部,第1～2层及部分第3层,主要为进一步脱水及浮选剂的氧化;第2区,即12层炉子的第3～8层,10层炉子的第2～6层,主要为MoS2氧化成MoO2;第3区,即12层炉子的第8～10层,10层炉子的第7～8层,主要为MoO2氧化为MoO3;第4区,为最下2层,主要用于进一步脱硫。

文献介绍国外的兰格洛斯及恩达科12层炉中各层的物料成分见表1。

国内某些文献中对国外某些多膛炉的温度分布介绍见表2。

兰格洛斯16层炉的各层物相成分见图2。

表1 12层多膛炉中各层物料成分%

表2 某些工厂钼精矿成分及多膛炉的温度分布

图2 各层物相成分

2 国内焙烧炉的温度分布与控制

国内引进多膛炉焙烧后,以12层多膛炉焙烧的工艺及温度控制如下。

钼精矿送入焙烧炉顶部炉膛后,通过使用顶部炉膛上装有的启动燃烧器产生大量的热来点火,产品上带有的浮选油燃烧发生放热反应。通过空气进口往炉膛送入空气,氧化过程可以维持。在1～7层炉膛,每一层上都有4个空气进口;也可以通过工作门上的观察孔输入空气,在所有12层炉膛上,每层有6个工作门。对于1～3层炉膛,要求的运行温度为850～700℃;对于4～11层炉膛,控制的温度范围为560～650℃;对于第12层炉膛,温度为450～520℃。根据钼精矿质量的不同温度的范围可以改变,由操作员改变运行温度的范围。

虽然从二硫化钼转化为氧化钼为放热反应,仍然需要提供额外热量补偿热损失,以便在反应趋弱时仍然能去除硫,因而在第9层、第10层、第11层、第12层炉膛的炉圈上各安装了4个燃烧器。

为了启动方便,在第1层炉膛又安装了4个燃烧器,在第2、4、6、8层炉膛则各安装了2个燃烧器,所有的燃烧器使用天然气为原料,燃烧产物中氮氧化物含量很低,最大提供的功率为275 kW,也可调小到30 kW。第1层炉膛上的燃烧器为套装燃烧器,其他燃烧器为铰链燃烧器。第1层和第2层炉膛上的燃烧器安装时相切于焙烧炉壁,其他燃烧器都径向安装。

由于氧化钼在600℃会升华,在700℃时很容易挥发,所以要严格控制炉膛内的温度。如果温度过高,氧化钼会升华,然后在烟管内凝结,堵塞管道,进一步会导致焙烧炉抽风控制出现问题。所以,在每个炉膛上都装有热电偶元件,记录每个炉膛内气体的温度。除了反应需要的空气以外,还需输入更多的空气来控制炉膛的温度,通过设置空气进口或观察孔可以控制空气流入的量,这方面需要操作员积累操作经验。

控制进入炉膛空气的量是操作时一个重要的考虑因素,过多的空气会降低烟道中SO2/SO3的浓度,这对酸厂的运行不是很有利。

放热反应及燃烧器产生的热需要从焙烧炉内带走,大部分的热通过尾气从烟道中带出来,尾气的量和温度与焙烧料的数量直接相关,随着加料速度的增加,需要更多的空气进入焙烧炉来控制温度。实际上,在生产水平较高时,进入的多余空气的量的变化超过焙烧量变化的指数函数,这就会降低SO2的浓度。如果温度控制不良,又希望消耗的空气量尽可能低,就会导致气体的温度超过气体处理设备允许的设计温度上限,而且温度高时粉尘会有粘性,从而造成粉尘收集系统的效率降低。但是,有时候即使温度控制正确,由于加料速度的快速增加,也会导致气体带走的热量过多,从而造成同样的问题。

热量也会通过焙烧炉中心轴的冷却风机带走,这部分带走的热约占总热量的11%。空气会在轴的底部进入轴中心,在顶部离开进入大气,在顶部时空气的平均温度为175～230℃。在任何条件下此温度不得超过315℃,如果超过这一温度,铸造的钢轴会遭到损坏。冷却风机的设计中考虑了如何避免在最大生产速率下48根耙臂和中心轴的金属部件温度低于此上限。

生产的最终产品离开焙烧炉后会进一步冷却、过筛和包装,这一产品为工业级氧化钼MoO3,须符合特定的规范要求。主要指标为硫的含量,必须小于0.1%。

根据国外钼加工生产单位的生产经验,国外技术支持方对国内多膛炉焙烧温度建议按表3的数值控制,每层炉的物相分布如表3数值。各层的温度、物相变化如图3。

引进的多膛炉的制造商Hankin Environmental Systems inc提供的作业书中炉膛内的炉床和气相温度各层氧化钼和硫的百分含量分布见表4。

通过利用多膛炉对国内钼精矿的焙烧实验,结合国内外的温度控制,经过一年多的探索,在其他工艺参数相对稳定的情况下,炉层气态温度控制(DCS显示)建议采用如下温度:

表3 焙烧炉钼及温度分布

图3 焙烧炉钼及温度分布

表4 炉膛中的炉床和气相温度各层氧化钼和硫的百分含量

表5 建议采用的炉层温度

3 结 论

(1)利用多膛炉焙烧钼精矿在投料量、转速、进气量、炉内压力相对稳定的情况下,控制炉子的温度至关重要。温度太高,烧结区物料溶化,易形成包裹,造成中轴电机电流过载,二氧化钼成分升高,焙砂致密坚硬;炉内物料大量升华造成管道系统易堵塞,影响生产的正常进行,焙烧回收率降低;同时影响耙齿、耙臂的使用寿命;特别是易形成坚硬的炉底、磨损耙齿,造成死炉。温度太低,脱硫不完全,物料不合格。

(2)利用多膛炉焙烧钼精矿温度控制应采用:最上层温度要高,使油和水脱除完全;反应层温度适中,能使反应剧烈进行,不造成料物发粘;下层脱硫完全,不造成燃气的浪费。

(3)利用多膛炉焙烧,钼精矿的质量至关重要。高品质的钼精矿是生产高品质产品的源泉,同时对生产工艺的控制有利。因此钼精矿生产应向国际标准靠近,要生产钼品位高、杂质含量低的钼精矿。

(4)由于利用多膛炉焙烧所使用的钼精矿的钼含量、硫含量,特别是铜、铅、钙、锌、铁等金属杂质含量的不同,对焙烧的温度控制会有所不同,需要在操作中不断观察和总结,探索出适合自己所用钼精矿的温度等工艺参数。

[1] 向铁根.钼冶金[M].长沙:中南大学出版社,2002.5.

[2] 赵乃成.铁合金生产实用技术手册[M].北京:冶金工业出版社,1998.4.

[3] 任宝江.钼精矿焙烧工艺与钼焙砂后续加工的探讨[J].中国钼业,2002.26(5):14-16.

TEM PERATURE ADJUSTM ENT AND CONTROL OF ROASTING MOLYBDENITE INM ULTI-HEARTH ROASTER

JU Cheng-xin,GONG Yu-Chuan
(ChinaMolybdenum MetallicMaterial Company,Luoyang471000,Henan,China)

By researching and practicing the temperature of roasting molybdenites in multi-hearth roaster,it is illustrated how to control and adjust the temperature when molybdeniteswith different grades are roasted.Reference formulti-hearth roaster running is provided.

multi-hearth roaster;temperature;adjustment;control

TF806.13

A

1006-2602(2010)05-0028-04

2010-04-20

琚成新(1965-),男,工程师,现任洛阳钼业集团金属材料有限公司书记、副经理。