浅谈氧压浸出技术中如何控制调节槽冒槽

景孝德

(西部矿业股份有限公司， 青海 西宁 811600)

目前，氧压浸出技术是世界上最先进的全湿法炼锌工艺，也是今后在很长一段时间内锌冶炼的方向。调节槽是氧压浸出生产工艺设备中的重要组成部分，其作用主要是降温降压和调节硫磺粒度，工艺控制主要是通过前面的设备闪蒸槽控制。工艺控制不好会出现调节槽冒槽现象，造成大量金属损失，增加员工劳动强度，恶化工作环境，设备腐蚀，可能还会造成环保事故等。因此，杜绝调节槽冒槽尤为重要。某公司是中国第二家采用氧压浸出技术生产电锌的企业，2015年10月份投料试生产并取得了成功，但在投料试生产初期调节槽冒槽问题严重影响着生产的稳定运行，通过不断的技改，调节槽冒槽问题已经解决。

1 锌氧压浸出技术介绍

氧压浸出炼锌工艺是将硫化锌精矿与加入的废电解液中的硫酸，在氧压釜内通过氧气进行高温高压浸出反应，得到硫酸锌溶液和浸出渣混合物，再通过闪蒸槽降温降压后经过调节槽进一步降温降压，溢流至浓密机固液分离，上清液为硫酸锌溶液，通过传统工艺净化后进行电积得到金属锌，底流为浸出渣混合物经浮选分离后得到硫磺和尾矿渣。其化学反应为：

2 闪蒸槽的工作原理及作用

闪蒸槽采用“碳钢+搪铅+防腐内衬”的结构形式，内部结构比较简单，为Φ3 600×4 800的筒体立式悬空安装的密闭容器，槽上部配有一层桨叶的搅拌装置，转速为80 r/min，槽体有一进料口和出料口，槽下部为排放口。氧压釜的工作条件为1 100 kPa、150 ℃，氧压釜内的物料根据第七室的液位连续排入闪蒸槽，闪蒸槽的设计工作条件为120 kPa.120 ℃，因闪蒸槽是密闭容器，所以温度是随压力的变化而变化的。因此，物料在闪蒸槽内瞬间闪蒸，降温降压。通过生产的摸索及工艺的要求，逐步对闪蒸槽的工艺条件做了调整。

3 调节槽的工作原理及作用

调节槽采用“碳钢+防腐内衬”的结构形式，内部结构简单，为Φ5 400×12 500的筒体立式安装的常压容器，槽上配有三层桨叶的搅拌装置，转速为59 r/min，电机功率90 kW，槽体有一进料口和出料口(下进上出)，槽下部还有一排料口接事故泵，槽顶部还有一人孔，调节槽冒槽就是槽内矿浆从顶部人孔喷出。闪蒸槽排出的物料在调节槽内进一步降温降压(常压，底部温度为94～96 ℃)，熔融态的硫磺变成固态硫磺颗粒从调节槽上部溢流进入浓密机。调节槽的温度主要受限于闪蒸槽的温度和槽内物料的流量。

4 调节槽冒槽的影响因素及解决措施

调节槽冒槽在氧压浸出工艺生产过程中始终影响着生产的连续稳定运行。中金岭南丹霞冶炼厂是中国第一家采用氧压浸出技术炼锌，并于2009年投料试生产，在很长一段时间内未能很好的解决调节槽冒槽问题，目前用调节槽事故泵缓解这一问题。某公司是国内第二家采用氧压浸出技术，2015年10月份正式投料试生产，虽然取得了试生产的成功，但在试生产前期，即2016年9月份以前调节槽冒槽问题一直影响着生产的稳定运行。经过不断的技改、工艺调整等工作，此问题已彻底解决，其影响因素主要有以下几方面。

4.1 闪蒸槽压力过高

调节槽的工艺条件主要受闪蒸槽的工艺控制。某公司2015年10月份投料试生产后，初期闪蒸槽的工艺参数严格按初步设计控制，压力120 kPa时温度119.6 ℃左右，此时调节槽底部温度95～96 ℃，直到2016年3月份停产检修期间，调节槽冒槽严重影响生产，造成大量金属损失，增加员工劳动强度，恶化工作环境，设备腐蚀。此时冒槽主要是因为闪蒸槽压力过高，从而破坏闪蒸槽至调节槽排料管液封，闪蒸槽内气液混合物直接经排料管冲出调节槽人孔所致。

在出现冒槽情况时，通过微调闪蒸槽压力，或启动调节槽事故泵进行缓解，但都没有有效的解决冒槽问题。因为是新工艺，又是新人员，碍于初步设计的工艺要求以及硫磺的物理特性，大家都不敢有突破，只能对闪蒸槽压力进行微调，因为压力调整过多时温度随之变化也大，所以微调几乎无效果。而启动事故泵主要是在排料量小于事故泵工作流量的情况下，可以降低调节槽的液位，使调节槽内矿浆无法喷出，但若排料量大时也无法解决冒槽现象。

4.2 闪蒸槽压力过低

2016年8月份复产再次投料时，闪蒸槽压力75 kPa，此时闪蒸槽和调节槽的温度分别为111 ℃和94 ℃左右，随着生产的进行，调节槽温度慢慢上升，至98 ℃时调节槽出现冒槽现象，冒槽后温度又降到94 ℃左右。随着生产的继续进行，调节槽温度慢慢上升，至98 ℃时调节槽出现冒槽现象，冒槽后温度又降到94 ℃左右，此现象反复进行，只能逼迫停产分析原因。因闪蒸槽工艺条件控制的不同，本次冒槽现象跟2015年初次投料试生产时有很大的区别。

本次冒槽的主要原因是热量在调节槽底部聚集无法排出，达到一定限度时从底部喷发而出。因为：①闪蒸槽温度低，硫磺在闪蒸槽内就形成了细小的固体颗粒进入调节槽；②调节槽搅拌转速低，加之调节槽又高，底部的颗粒物无法从顶部排出，慢慢在底部越积越多。通过判断分析对调节槽搅拌进行了技改，对闪蒸槽压力又做了调整。

4.3 调节槽搅拌强度

通过调节槽结构和搅拌参数可知，只要有颗粒物形成，如果不启动事故泵，颗粒物是不会全部从调节槽顶部溢流排出去的，而且会越积越多，最终造成严重的生产事故。

通过冒槽现象判定调节槽的搅拌强度是远远不够的，因此又进行了大胆的改造，对调节槽搅拌的桨叶进行加长。尽管对原设计的搅拌的轴、桨叶等物件进行改动是很忌讳的，但这次改动后通过电机运行电流就知道效果大不同：没改前电流110 A左右，改动后150 A左右。

对调节槽桨叶进行改动后投料生产时，将闪蒸槽压力又做了调整，压力90～95 kPa，此时闪蒸槽和调节槽的温度分别为114.5 ℃和95 ℃左右。生产运行后效果明显，再无调节槽冒槽现象出现。

5 结束语

因调节槽属于常压容器，而闪蒸槽属于压力容器，介质从闪蒸槽进入调节槽的方式特殊，再加上介质本身的特殊性，以及当地大气压的不同，还需得出一个闪蒸槽的最佳工艺控制条件，以及调节槽搅拌的参数选定，从而发挥出调节槽的最大作用。

[1] 长沙有色冶金设计研究院有限公司编译.锌氧压浸出技术论文集3[C].湖南：工程设计与研究，2012.

[2] 彭容秋.锌冶金[M].湖南：中南大学出版社，2005.