某湿法炼锌系统62 m挥发窑工程综述

2019-03-08潘天宇

中国有色冶金 2019年1期

潘天宇

(中冶葫芦岛有色金属集团有限公司，辽宁葫芦岛 125003)

我国湿法炼锌厂大都采用挥发窑处理浸出渣，其优点如下：工艺成熟，生产稳定，挥发窑渣含锌可低至2%，锌回收率高，有价金属富集回收率较高。尽管挥发窑应用广泛，但也存在不足，由于其使用焦粉作为燃料和还原剂，综合能耗较高。另外采用挥发窑处理浸出渣时，银的回收率仅在10%～20%。

某湿法炼锌系统目前年产浸出渣13～14万t，现采用3台Φ内2.2×42 m挥发窑处理浸出渣，随着挥发窑操作熟练程度以及工艺水平的不断提高，挥发窑目前的作业率以及处理能力已达到一个较高的标准，挥发窑年处理量已达近10万t，但仍不能满足生产需求，每年仍有3～4万t浸出渣的余量，其中少量渣送火法冶金系统处理，未处理渣进行堆存，由此而带来环境的污染，并且影响全厂的锌、铅、铟等有价金属的直收率。

1 工程项目主要技术经济指标

62 m挥发窑工程项目的主要技术经济指标如下：设计规模为年处理浸出渣14万t(干基)；主要金属回收率为Zn 89.9%、Pb 90.9%；主要物质消耗为浸出渣14万t、焦粉38 577 t。

2 62 m挥发窑工艺过程和特点

62 m挥发窑工程分为挥发窑本体、余热锅炉、电收尘、脱硫四个主要工序。根据具体情况，在本工程中，积极采取新技术、新材料、新设备，在工艺、设备及自动化控制方面达到了行内先进水平。其工艺设备连接见图1。62 m挥发窑处理浸出渣的工艺过程和特点详述如下。

2.1 挥发窑本体

混合物料(浸出渣和焦粉按一定比例)从仓底部的圆盘给料机均匀加入挥发窑内，挥发窑规格为Φ3.8×62 m，窑斜度约5%，窑内分干燥带、预热带、反应带和冷却带，物料随挥发窑的转动向窑头运动，并与窑内的热烟气充分接触，逐渐被热烟气加热。首先进行水的蒸发，随着物料与烟气的逆向流动，物料温度逐渐提高，窑内反应带温度达到1 100～1 300℃时，窑内物料发生化学反应，产出的窑渣从窑头排出，经水淬后冲入渣坑，水淬渣由抓斗捞出，通过汽车运至渣选矿场。

压缩空气从挥发窑头部鼓入窑内，并直接向高温炉料喷吹，空气中的氧和焦粉充分接触并燃烧，使得反应带保持1 100～1 300℃的温度，使Pb、Cd、Zn、In挥发。在高温下，焦粉和浸出渣中的Zn、Cd、Pb、In等有价金属氧化物发生还原反应，并挥发进入烟气，在后期又和烟气中的氧反应，生成氧化物，并随烟气离开挥发窑进入收尘系统。

挥发窑产生的含尘烟气，先进入窑尾沉尘室，沉尘室收集的粗粒烟尘，含氧化锌较低，通过螺旋输送机和斗式提升机加到窑尾胶带运输机上，返回混合料仓内，再加入挥发窑。烟气经沉尘室后温度约为700 ℃，除尘后的烟气送脱硫处理。

图1 62 m挥发窑工艺设备连接图

2.2 余热锅炉

余热锅炉采用水平直通烟道式结构，强制循环，露天布置。

余热锅炉入口通过柔性织物补偿器与挥发窑烟气出口相接，余热锅炉前部为辐射冷却室，烟气水平流过辐射冷却室，通过辐射换热被冷却到640 ℃左右，辐射冷却室中烟气流速较低，有利于烟尘沉降，辐射冷却室后为对流区，布置凝渣管束和对流管束。凝渣管束和对流管束均由Φ38×5 mm的锅炉钢管和厚5 mm的扁钢弯制，采用顺列布置。烟气通过对流区后温度降到360 ℃左右排出余热锅炉，进入收尘系统。

2.3 电收尘

挥发窑处理浸出渣产生烟气温度高，可能含有未燃烧的CO气体。烟尘为挥发出来的粒度极细的氧化锌烟尘，黏性大，比电阻较高，是一种难回收的烟尘。根据烟气和烟尘特点，电收尘器采取以下措施，确保收尘系统安全并有较高的收尘效率。

1)采用高温电收尘器，既适合烟气温度的要求，又使烟尘比电阻避开此电阻峰值，同时还降低了设备的腐蚀程度。

2)设宽间距。加宽极间距增大了绝缘距离，提高了火花放电电压，以及两极工作电压，烟尘的驱进速度也相应提高，因而能有效捕集高比电阻烟尘。

3)采用合理的板- 线极配形式。电收尘器的放电极为“RS”线，积尘极为“C”形板。“RS”阴极线具有机械性能好，抗变形能力强，不易断线，放电强度大，特别是起晕电压低，伏安特性稳定而击穿电压又较高等优点。在较低的电压下也能有较高的电晕电流，这种特点最适用于捕收粉尘浓度大，比电阻又高的粉尘。

4)加强振打。由于氧化锌烟尘黏附性强，振打方式采用重锤侧部振打，电收尘器每个电场阴极设双侧振打，确保烟尘能及时清理下来。

5)增加电场数。设计采用5电场电收尘器，以延长烟气停留时间，加大收尘集面积。

2.4 脱硫系统

烟气吸收系统主要包括SO2吸收塔、循环泵。烟气进入吸收塔后，90°折向朝上流动，与喷淋层自上而下的浆液进行大液气比接触，烟气中的SO2被吸收浆洗涤，并与浆液中的ZnO发生化学反应，完成烟气脱硫。吸收的SO2以ZnSO3·5/2H2O的形式存在，并在吸收塔内部分转化为ZnSO4溶解在矿浆中。系统向吸收塔内连续补充新鲜氧化锌浆液，同时连续外排一定量的硫酸锌浆液(Zn2+浓度～110 g/L)，脱硫并除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后经尾气烟囱排放。

2.5 电气控制与自动化

本工程DCS控制系统的主要功能包括以下几方面。

1)各控制区域之间相互独立，又通过网络互联。正常情况下操作员负责监视和控制本区域的工艺生产，经过授权后可在任意一台操作站上监视其他控制区域的画面。

2)控制器、电源、通讯(除与第三方设备通讯外)均采用冗余配置，单一部件故障不会导致整个系统瘫痪，系统运行安全可靠。

3)可通过通讯卡与第三方设备间通讯，保证了通讯数据的传递速率和稳定性。

4)在线修改及热拔插功能。在线修改功能成熟可靠，新增或修改组态并下装时不会对系统的正常运行造成影响，CPU、I/0模块、通讯模块及端子排等支持带点拔插。

5)具有数字(离散)控制、模拟控制、顺序控制、逻辑控制、TC输入冷端补偿、PID参数自整定、报警联锁、数据采集、历史长趋势、报表打印等功能。

2.6 工艺设计中的节能措施

本工艺设计中的节能主要从设备大型化、生产连续化、提高生产效率考虑，具体采取的措施有：采用大规模单系列自控程度高的生产线，降低单位消耗；车间布置合理，缩短物料运输距离，减少中转动力设备；充分利用焙烧显热，沉降仓冷却器冷却水并入余热锅炉循环水系统；设备循环及排污器冷却排水收集后作为冲渣循环补水使用，提高回水利用率。