调节槽冒槽机理分析及解决方案

陈龙义

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410019）

调节槽冒槽机理分析及解决方案

陈龙义

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410019）

硫化锌精矿直接加压浸出生产过程中，较常见调节槽冒槽事故，尤其高海拔地区沸点低，更容易导致调节槽冒槽。该问题制约了加压浸出工艺的推广应用以及规模的扩大。文章通过对加压浸出湿法炼锌过程中调节槽冒槽机理的分析，提出解决方案：合理控制闪蒸槽操作条件、合理设计调节槽搅拌强度及直径，可有效避免冒槽事故的发生，对加压浸出这种清洁、高效、环保生产技术的推广意义重大。

加压浸出；调节槽；能量聚集；冒槽

硫化锌精矿加压浸出工艺是将硫化锌精矿在高压釜内氧压浸出的全湿法清洁生产炼锌工艺，与常规湿法炼锌工艺相比，加压浸出工艺具有流程短、原料适应性强、环保、综合回收效果好等特点，是国家鼓励的锌冶炼生产工艺，近年来该工艺也得到快速推广［1］。该工艺加压浸出矿浆从高压釜自流排入闪蒸槽，控制闪蒸槽温度约120℃，压力约100 kPa，再从闪蒸槽自流排入调节槽。调节槽为常压槽，液面压力降为常压，温度降为当地沸点温度。

硫化锌精矿加压浸出过程中，直接产出硫酸锌溶液和单质硫磺，硫磺的结晶在调节槽内完成，调节槽的正常运行是后续硫浮选工序成功的重要因素［2］。但在硫化锌精矿加压浸出生产过程中，较常见调节槽冒槽事故。高温高腐蚀矿浆从调节槽顶部冒出，极易发生高温烫伤等安全事故，且腐蚀性矿浆冒槽易造成设备和厂房腐蚀，严重时会造成人力和物力的损耗。因此，通过对加压浸出湿法炼锌过程中调节槽冒槽机理的分析并提出合理可行的解决方案非常必要。

1 调节槽冒槽机理分析

调节槽是一种矿浆下进上出的溢流槽，溢流口距槽顶尚有一段距离，正常情况下，从闪蒸槽进来的矿浆应全部从调节槽溢流口排出。由于进入调节槽的矿浆温度达到约120℃，压力达到约100 kPa，即调节槽实际上是一台降温降压槽。在降温降压槽内矿浆液面会产生沸腾现象，从而导致假液位现象的产生，矿浆沸腾越剧烈，假液位越高，当矿浆剧烈沸腾导致假液位高度超过调节槽溢流口上部空段高度时，就会产生冒槽事故。产生剧烈沸腾导致假液位过高的原因分析如下。

1.1 闪蒸槽工艺参数控制不合理

1.闪蒸槽温度过高。闪蒸槽温度过高导致矿浆带入更多的热量进入调节槽内，从而加剧调节槽内矿浆的沸腾。

2.闪蒸槽温度过低。斜方硫（又称α－硫）熔点为112.8℃，而熔融硫的粘度随温度而变化，一般是初熔时的粘度随温度升高而下降，当闪蒸槽温度低至113℃以下时，硫磺粘度较大，矿浆流动性较差，导致调节槽内高温矿浆不能及时平稳上升，热量在槽底聚集产生高能势区，当能量聚集到一定量时，会急剧向上喷射，导致冒槽事故发生。

3.闪蒸槽液位过低，排料口未浸没在液面以下，导致闪蒸槽内高温气体从排料管排入调节槽，气体从调节槽底上升过程快速搅动矿浆，从而加剧调节槽内矿浆的沸腾。

1.2 调节槽设计不合理

1.闪蒸槽过来的高温高压矿浆从底部进入调节槽，矿浆在上升过程中温度和压力不断降低，矿浆上升至液面时温度达到沸点温度，压力为常压。但当调节槽搅拌器搅拌强度不够，不能使过热矿浆及时平稳地上升时，大量的能量会聚集在调节槽底部无法释放出来，当能量在调节槽底部过度聚集时，会在底部形成高能势区，矿浆温度也会上升，在矿浆里面会产生高压气泡，气泡压力达到临界值时会破裂，产生“放炮”现象。气泡在底部破裂会产生剧烈震动，对设备造成损伤；当气泡上升到液面后破裂则会导致液面剧烈沸腾，产生假液位，导致冒槽现象的发生。

2.调节槽主要功能是控制硫黄结晶过程，此外还要实现矿浆的降温降压。矿浆在调节槽内要从约120℃、压力约100 kPa降至常温常压，在此过程中要释放巨大的热量，这些热量大部分要并通过降温降压过程中产生的蒸汽带走。

根据降温降压槽设计原理，降温降压槽的直径计算公式如下［3］：

式中：d为降温降压槽直径／m；W为降温蒸发时产生的蒸汽量／kg·h－1；V为沸点饱和水蒸汽的比容，常数／m3·kg－1；s为水蒸气上升速度／m·s－1，一般取0.3。

从上述公式可以看出，降温降压槽设计的关键尺寸为槽子的直径。矿浆量越多、降温越多，蒸汽量越大，要求降温降压槽直径越大。因此，如果调节槽设计尺寸偏小，会导致槽内矿浆能量不能及时释放，槽内液面剧烈沸腾形成假液位，最终导致冒槽现象的发生。

2 调节槽冒槽解决方案

综合上述冒槽机理分析，调节槽冒槽的主要原因是调节槽底部高温矿浆带入热量大，能量聚集在槽底部不能及时平稳地排出，导致槽底部形成高势能区，进而导致液面剧烈沸腾，并形成假液位而发生冒槽现象。

基于上述分析，要避免调节槽冒槽，关键是要使调节槽内能量快速平稳地释放，防止调节槽液面剧烈沸腾而导致假液位的产生。经分析提出以下解决方案。

2.1 合理控制闪蒸槽工艺参数

1.温度及压力不能太高，矿浆温度太高，通过矿浆带入调节槽的能量也大，槽内矿浆剧烈沸腾从而易导致冒槽现象发生。

2.温度和压力也不能太低，当温度接近硫磺熔点时，硫磺粘度加大，导致矿浆流动性下降，高温矿浆进入调节槽底部后不利于及时上升，易导致能量聚集。

3.闪蒸槽液位必须高于闪蒸槽排料口上方，从而避免高温高压蒸汽通过闪蒸槽排料管排入调节槽，加剧调节槽液面的沸腾。

2.2 合理设计调节槽

1.调节槽搅拌器强度要足够大，能将过热矿浆快速抬升，从而避免能量在槽底部聚集。

2.调节槽直径选择要合理，在可能的情况下尽量将调节槽直径扩大。

3 结 论

本文通过对调节槽冒槽机理的分析，提出一系列有效的解决方案，可杜绝加压浸出湿法炼锌过程中调节槽冒槽现象的发生。我国青藏高原地区采用加压浸出生产工艺的某湿法锌冶炼厂在试生产过程中发生较严重的调节槽冒槽现象，对工厂的正常生产造成较大影响，同时产生一定的安全隐患。通过合理控制闪蒸槽压力和温度、加大调节槽搅拌强度，目前该厂调节槽冒槽现象得到彻底解决。

此外，调节槽冒槽问题的解决，对其它金属硫化矿加压浸出过程中调节槽的设计有重大借鉴意义，对加压浸出这种清洁、高效、环保生产技术的推广意义重大。

［1］ 仝一喆.锌氧压浸出工艺的应用及推广［J］.矿冶，2011，20（4）：94－97.

［2］ 孙香，袁学敏，何强.一种调节槽［P］.中国专利：201793684，2011－04－13.

［3］ 《重有色金属冶炼设计手册》编委会.重有色金属冶炼设计手册（铜镍卷）［M］.北京：冶金工业出版社，2012.

The M echanism and Solution of the Conditioning Tank Overswelling

CHEN Long-yi
（CINF Engineering Corporation Limited，Changsha 410019，China）

In the zinc pressure leading of zinc sulphide concentrate，the conditioning tank overswelling is common.Especially in high-altitude areas，it ismore likely to lead to the conditioning tank overswelling.The problem restricts the popularization and application of pressure leading process and the expansion of scale.Based on the analysis of the mechanism of the conditioning tank overwelling，this paper proposed solution：with the help of reasonable control of flash tank operating conditions and reasonable design of the conditioning tank＇s stirring intensity and diameter，overswelling accidents can be effectively avoided.Besides，it is of great significance to the promotion of the pressure leaching technology which is clean，efficient and environmental friendly.

pressure leaching；conditioning tank；energy focus；overswelling

TF803.2＋1

A

1003－5540（2017）06－0044－02

陈龙义（1983－），男，工程师，主要从事有色冶金工程设计与咨询工作。

2017－10－13