炼锑反射炉天燃气供热工业试验

2021-06-23金贵忠

湖南有色金属 2021年3期

罗燊，金贵忠

（锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南冷水江 417500）

目前，锑冶炼企业大部分采用火法工艺，其工艺主要是：鼓风炉挥发熔炼—反射炉还原熔炼。反射炉炉体结构为火室和炉膛连接，火室燃烧烟煤后提供热量供炉膛锑氧还原熔炼和精炼，其还原机理如下：

为了反应的顺利进行，反射炉采用间接供热保证反应所需要的温度，升高温度可以改善固体表面的活性，提高反应速度［1］。

燃煤反射炉由于烟块煤在火室中集中燃烧，造成局部高温，特别是在加煤和打溜子时，温度变化较大。在生产过程中，通常是因为火室与炉膛连接部——火间墙损坏，而不得不进行维修；燃煤反射炉在燃烧的过程中，产生低浓度SO2和含煤焦油等挥发物，不符合国家环保政策要求，也加快了布袋室布袋的损耗；燃煤反射炉劳动强度较大，火室与炉膛连通，会造成少量锑含量损失；燃煤反射炉炉膛温度只有650～900℃，熔化还原速度慢，冶炼时间长。现根据锡矿山闪星锑业有限责任公司天然气供热的试验数据分析，为炼锑反射炉使用清洁能源提供依据，同时提高炼锑反射炉的生产效率，降低冶炼成本。

1 试验方案

1.1 理论依据

煤的燃烧效率为55%，热利用率为85%，天然气的燃烧效率为95%，热利用率95%。根据热值换算公式：

天然气用量×天然气热值×95% ×95% ＝煤用量×煤热值×55%×85%

煤与天然气对比见表1。

表1 煤与天然气对比表

1.2 试验原料

试验原料为锑氧粉和液化天然气，其成分分别见表2和表3。

表2 锑氧粉成分 %

表3 天然气成分 %

1.3 试验方法及装置

对炼锑反射炉进行改造，取消反射炉火膛。液化天然气经槽车装运到厂区，连接汽化器汽化，通过输气管道进入反射炉燃烧装置，燃烧装置经由自动控制系统控制一定的风气比，使天然气与空气混合在炉膛内集中燃烧，对反射炉炉膛直接加热。天燃气试验装置示意图如图1所示。

图1 反射炉天燃气试验装置示意图

1.4 试验情况

本次试验从2020年8月4日开始至11月5日结束，首次对炼锑反射炉进行了15批次试验，并取传统反射炉2018年、2019年及2020年1至8月综合数据进行了对比，其主要技术经济指标见表4、表5。

表4 反射炉天燃气供热生产技术经济指标

（续表4）

表5 天燃气供热与烟煤供热生产技术经济指标对比

1.5 试验结果分析

1.5.1 温度对比

和传统反射炉相比，在反射炉熔炼阶段，天然气供热反射炉炉温明显升高，熔体表面温度持续稳定在1 000℃以上，而传统反射炉烟煤因间断燃烧，火焰温度波动大，且炉头炉尾温度波动大，炉膛熔体表面温度为650～900℃。熔炼期监测每班炉内温度的情况如图2所示。

图2 反射炉天然气试验熔炼区温度情况

1.5.2 单位冶炼时间对比

因天燃气供热反射炉能持续提供高温，在锑氧配料（还原煤、纯碱）充分的情况下，尤其是改为双喷嘴以后，每班可进料3～4次，而同等情况下，传统反射炉每班最多进料2次。由表5可知，双喷嘴天燃气供热反射炉平均单位冶炼时间为1.82 h/t，而传统反射炉单位冶炼时间近3年最好为2.11 h/t，故单位冶炼时间缩短了0.29 h/t。

1.5.3 泡渣含锑率对比

双喷嘴天燃气供热反射炉还原熔炼温度高于传统反射炉，泡渣含锑率为7.96%，而传统反射炉泡渣含锑率近3年最好为10.28%，故泡渣含锑率下降了2.32%。

1.5.4 单位能耗对比

因天燃气热值达35 700 kJ/m3，在充分燃烧下，天燃气利用率高，尤其是双喷嘴改造后，火焰直接作用于物料，其热利用率高。传统燃煤反射炉近三年烟块煤单位产品消耗最优为292.93 kg/t，吨锑能耗为292.93×25 200＝7 381 836（kJ）；单喷嘴天燃气反射炉吨锑消耗为155.78 m3/t，吨锑能耗为155.78×35 700＝5 561 346（kJ），为燃煤反射炉的 75.34%；双喷嘴天燃气反射炉吨锑消耗仅为144.99 m3/t，吨锑能耗 144.99×35 700＝5 176 143（kJ），为燃煤反射炉的70.12%。