降低烟化炉弃渣含锌量的方法研究

张良标，张 磊，王卫新

（安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司，安徽 池州 247099）

安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司烟化炉炉床面积为8.4 m，南北两侧各分布有12 个风嘴，主要处理来自侧吹炉的热渣，每炉炉渣量为20 ～30 t，每炉炉期接近2 h，其间搭配处理部分含锌杂料，产出次氧化锌和弃渣。其中，弃渣作为企业外售产物，控制弃渣含锌量显得尤为重要，弃渣中锌品位越高，意味着锌损失越大。从2018年三连炉投产以来，弃渣锌品位就时有波动，最高可达4%。本公司主要从渣型、煤质、还原时间、冷料加入方式和加入量等方面着手，探索出降低烟化炉弃渣含锌量的有效方法。

1 渣型调整试验

渣型调整分为两方面，一是在进烟化炉之前调整侧吹炉渣型，二是侧吹炉炉渣进烟化炉后再进行渣型调整。侧吹炉炉渣的SiO含量主要由底吹炉渣型决定，侧吹炉不单独补充石英砂，而CaO 含量可由侧吹炉自行调整。正常生产时，底吹炉渣型控制要求为：Fe/SiO=1.5，CaO/SiO=0.3 ～0.5。为了验证渣型对弃渣的影响，按照计划将底吹炉炉渣Fe/SiO逐步调整至1.2，即增加炉渣的SiO含量，提高炉渣的硅酸度，侧吹炉炉渣Fe/SiO随之由1.4 降至1.1，但弃渣锌品位无明显下降。试验结果如表1所示。

从表1 可以看出，调整侧吹炉渣型，并未达到降低弃渣锌品位的目的。从底吹炉调整渣型，再到烟化炉，流程长，不确定因素多。因此，直接在烟化炉炉内调整渣型，烟化炉进渣期间在冷料添加口人工往炉内投加石英砂。为不影响烟化炉正常生产，采用定量添加方式，每炉加入200 kg，持续时间为2 d，经试验分析，弃渣锌品位未有明显变化。

表1 渣型调整试验结果

2 煤质优化试验

一直以来，本公司采购的烟煤品质为：发热量≥19 673 kJ/kg，挥发分≤26%，灰分≤30%，固定碳含量≥45%。与同行对比，其固定碳含量、发热量和挥发分偏低，灰分偏高。为探究煤质对弃渣锌品位的影响，采用发热量更大的粒煤与烟煤混配，然后利用球磨机进行破碎。不同混煤配比（烟煤∶粒煤）条件下，试验结果如表2所示。

表2 煤质优化试验结果

采用混煤后，吹炼温度明显上升，三次风口火光更加明亮，无论采用哪种配比，弃渣锌品位均有不同程度的降低，配比越小，弃渣锌品位越低，但配比不大于2 时，存在燃烧不完全、低压汽包易超压、炉内频繁跳渣等问题。经分析，原因是粒煤挥发分较烟煤低许多，燃点高，难以在进渣前期低温阶段着火。因此，从生产成本和炉况控制等方面来看，配比选择2 ～3 最为经济合理。

3 还原时间试验

烟化炉的常规生产周期为进渣15 min，升温 10 min，还原65 min，再升温10 min，最后放渣15 min，空炉期为5 min，则单炉期为120 min。为探究还原时间对弃渣锌品位的影响，加强现场协调管理，压缩空炉期，取消进渣后的升温期，将还原时间由65 min延长至75 ～80 min，在控制锅炉进口温度≤900 ℃的前提下，将给煤螺旋频率升到最高，加强炉内还原气氛。但从一周的试验结果来看，弃渣锌品位无明显降低，说明常规的生产周期控制还原时间65 min，反应强度足够将炉渣中锌元素吹炼出来，此时弃渣中的锌已无法通过延长还原时间来提取。

4 冷料加入试验

烟化炉处理的冷料主要为含锌杂料，经干燥后，控制水分≤10%，由斗式提升机带至皮带。人工开停皮带来控制冷料加入量，存在加料不均匀现象，且含锌杂料来源不一、成分复杂，一般在精矿库用挖机搅拌均匀后入炉。为解决加料不均匀问题，现场重新制作加料斗，配备计量皮带，通过铲车将冷料加入料斗，设定皮带频率10 Hz，确保匀速入炉。在同等的加料频率下，通过改变加料时间研究弃渣锌品位变化，试验结果如表3所示。

表3 冷料加入试验结果

从表3 可以看出，加入冷料后，弃渣锌品位明显上升，加入量越大，上升越快。经分析，主要原因有两点。一是冷料含有大量硫酸盐，入炉后需要消耗大量热量进行熔化、分解，造成炉温降低，极大地放慢了炉内反应进程；二是冷料入炉后迅速被炉渣包裹，加料区熔融金属溶液流动性、翻涌性变差，反应难以穿透炉渣层，造成冷料中的锌元素无法被吹炼出来。

5 结论

生产试验表明，调整侧吹炉渣型，难以有效降低弃渣锌品位，在现有炉型条件下，还原时间65 min即能保证炉内还原反应充分，而煤质和冷料加入量对弃渣含锌量影响较大，选用发热量、固定碳较高的煤质，不仅能大大加快炉内反应进程，而且有利于降低煤耗，给予主控人员更大的操作空间。原则上，冷料加入时间越短，越有利于降低弃渣锌品位。综合考虑冷料处理效益和指标影响，建议选用混煤配比2、冷料加入时间5 ～10 min 的生产组织方式。