来冶50+m2锡反射炉还原熔炼工艺优化.pdf

2 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 来冶5 01 2 2 2 锡反射炉还原熔炼工艺优化 赵纯权1 ，王伟1 ，钟胜奎2 1 ．柳州华锡集团来宾冶炼厂，来宾5 4 6 1 1 5 ；2 ．桂林工学院材料与化学系，桂林 5 4 1 0 0 4 摘要介绍来冶5 0m 2 炼锡反射炉在近年来的生产实践，通过对反射炉炉体结构改进、供热和物料配比 等工艺进行优化，提高了生产能力，降低了生产成本。 关键词反射炉；结构改进；工艺优化 中图分类号T F 8 1 4文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 7 0 3 0 0 2 2 - - 0 4 O p t i m i z a t i o no fR e d u c t i o nS m e l t i n gP r o c e s so f5 0m 2 T i nR e V e r b e r a t O r yF u r n a c ei nL a i b i nS m e l t e r Z H A OC h u n q u a n l ，W A N Gw e i l ，Z H O N GS h e n g k u i 2 1 ．L a i b i nS m e l t e r ，L i u z h o uH u a x iG r o u p 。L a i b i n5 4 6 1 1 5 C h i n a ； 2 ．D e p a r t m e n to fM a t e r i a la n dC h e m i s t r y ．G u i l i nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，G u i l i n5 4 1 0 0 4 ．C h i n a A b s t r a c t T h ep l a n tp r a c t i c eo f50 m 2t i nr e v e r b e r a t o r yf u r n a c ei nL a i b i nS m e l t e ri nr e c e n ty e a r si si n t r o d u c e d ．T h ep r o d u c t i v i t yc a ni m p r o v e da n dt h ec o s ti sr e d u c e db yo p t i m i z i n gt h es t r u c t u r eo fr e v e r b e r a t o r y f u r n a c eb o d y ，h e a t s u p p l ya n dm a t e r i a lr a t i o ． K e y w o r d s R e v e r b e r a t o r yf u r n a c e ；S t r u c t u r ei m p r o v e m e n t ；O p t i m i z a t i o np r o c e s s 柳州华锡集团来宾冶炼厂 以下简称来冶 2 台 5 0m 2 炼锡反射炉是目前亚洲最大的炼锡反射炉， 承担着来冶生产粗锡重任，设计炉床能力为 1 ．2t ／m 2 d ，1 9 9 1 年开始投产，但2 台反射炉的生 产能力远远不能满足实际生产要求，在市场经济的 推动下，对5 0m 2 反射炉进行参数优化成为来冶锡 冶炼系统扩大生产能力、降低生产成本的关键问题 之一。经过几年的生产实践，通过对供热系统改造 和炉体结构改进，以及人炉物料配比、风煤比等方面 不断优化工艺条件，使反射炉达到了提高生产能力、 降低燃煤率的目的。 1物料性质 1 ．1 含锡物料 现来冶反射炉主要熔炼物料有锡焙砂、锡精矿、 制粒砂、进口砂、锡烟尘、冷富渣、长窑渣等。锡焙砂 是指各含S 、A s 高的锡精矿经过炼前处理硫态化沸 作者简介赵纯权 1 9 7 7 一 ，男．1 程师 腾炉脱S 、A s 后的产出物。锡精矿、制粒砂、湖南 砂、进口砂来源于大厂矿区和国内各地的锡精矿。 锡烟尘是指粗炼车间各反射炉、烟化炉、保温炉的烟 尘，长窑渣是指精炼车间的C 、S 渣同乙锡、熔析渣 等迸短窑熔析，经长窑焙烧后的产物；冷富渣是反射 炉、保温炉渣包结壳渣。表1 为反射炉还原熔炼人 炉含锡物料化学成份。 1 ．2 辅助物料 辅助物料主要是煤和熔剂，煤分为燃料煤和还 原煤，燃料煤要求粒度一0 ．1 5m m 占1 0 0 ％、其中一 0 ．0 7 4m m 占8 0 ％以上，含水量≤1 ．5 ％。 熔剂主要为生石灰或石灰石，生石灰用在烟尘 制粒配入相应的熔剂，石灰石用在反射炉还原熔炼。 2 存在的问题 2 ．1 料斗分布 反射炉原设计1 0 个料斗，料斗从炉头至炉尾以 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 2 3 炉内中心线两边1 ／4 线分布成两排，两排料斗从炉池，此时物料除表面接受炉体辐热外，料坡底部与大 头至炉尾均匀分布，投料后各料堆产生高温熔化锡熔池充分接触，这部分料进入熔池熔炼状态，物料还 液和炉渣从料堆表面流下，分别集中于各料坡下周原速度加快，池不断扩大，使整炉物料还原速度成倍 围，在各料堆交汇处形成多个小锡渣池，这些小锡渣急剧加快，直到全部物料还原熔化。全部物料还原 池渣锡少，同其他物料热交换能力不够，造成物料反熔化过程中，前2 ／3 的料用时占冶炼时间的6 ／7 ，后 应速度慢，能耗高，当各料堆还原熔化2 ／3 时，各料1 ／3 的物料只占总时间的1 ／7 。因此，要缩短冶炼耗 堆周围的小锡渣池相互汇集成一片，形成一个大熔时，必须加快前2 ／3 物料还原熔化速度。 表1 反射炉入炉含锡物料化学成份 T a b l e1 T h ec h e m i c a lc o m p o n e nt so fr a wm a t e r i a l ／％ 名称 S nP bZ nSA sS bC uB i S i 0 2 C a OF e A 1 2 0 3 锡焙砂 5 5 ．0 30 ．2 0 0 ．4 8 0 ．6 4 0 ．3 4 0 ．1 0 0 ．0 1 0 ．0 2 5 ．4 21 ．4 2 1 4 ．7 00 ．4 4 锡精矿 5 1 ．9 50 ．3 90 ．4 52 ．8 70 ．1 70 ．2 20 ．0 10 ．0 25 ．0 21 ．7 21 1 ．7 70 ．3 4 制粒砂 5 2 ．1 50 ．0 40 ．0 60 ．6 10 ．1 30 ．1 10 ．0 10 ．0 15 ．8 l1 ．2 99 ．7 2 湖南砂 锡烟尘 冷富渣 长窑渣 4 ．2 31 ．3 84 ．3 2 7 ．4 61 ．3 03 ．7 5 2 3 ．2 79 ．5 9Z 8 ．5 17 ．9 7 1 5 ．7 2 2 ．2 供热工艺 2 ．2 ．1 燃烧系统 来冶反射炉采用烟粉煤为燃料，以双管式烧嘴 作燃烧器，原采用大同煤，成本高，现主要采用贵州 煤，但贵州煤的特性与大同煤成份不同，原有的燃烧 工艺参数不适用于贵州煤，必须对风煤比进行调节 优化，确保粉煤完全燃烧。 2 ．2 ．2 炉体料斗 原反射炉料斗从炉头至炉尾均匀分布，而炉头 两个料斗正对着粉煤烧嘴，投料后，料堆挡住烧嘴， 火焰喷在料堆上，火苗短，炉尾物料受热须等炉头物 料熔化，料堆下降才能充分受热，造成炉尾物料难还 原熔炼，增加了还原熔炼时间。同时，堆料挡在炉 头，粉煤从一次风管喷出后，与二次风混合受阻，造 成粉煤燃烧不完全，导致煤耗高。同时，由于料堆阻 挡，使喷出的粉煤难以雾化，炉膛内粉煤分布不均， 集中在炉头，造成炉头火力集中，煤灰排出受阻，炉 头易结底，炉中、炉尾物料难熔。 2 ．3 炉体结构 2 ．3 ．1 炉尾烟道口 烟道口的大小直接关系到反射炉的热效率，烟 道口过大，热量在给炉体供热时间短，直接进入烟 道，炉体升温速度慢。烟道口过小，炉气在炉内流动 不畅通，煤灰不能及时排出，积在炉料表面，阻止物 料受热，物料难熔。经生产对比研究发现原烟道口 偏大，能耗高。 2 ．3 ．2炉顶、炉墙 来冶反射炉原采用3 0 0m m 高铝砖作炉顶耐火 材料，炉墙用T 一3 高铝砖。高铝砖作炉顶砖不耐 冲刷，寿命短，每年需要修3 ～4 次炉顶。而炉墙为 T 一3 ，砖缝多，并且当砖被冲刷4 ／5 时，此砖掉落， 另1 ／5 砖未起到保护炉墙效果，1 ／5 砖进入炉内，同 炉渣排出，易堵放锡口。 2 ．3 ．3炉底 反射炉炉底原采用镁砖和玻璃水捣固料，由于 反射炉部分炉料水分高，造成镁砖寿命短，同时玻璃 水捣固料密度低，锡易渗透进入炉低，炉底便成块浮 起，炉底寿命只8 ～9 月。反射炉大修时，炉体全部 拆除，耐火材料损耗大。 2 ．4 物料配比 来宾冶炼厂所处理的原料以大厂锡精矿为主， 同时收购部分湖南砂、进口砂、贺州砂、云南砂、新疆 砂等外购砂。大厂矿为高铁中硅低钙，杂质主要为 铁、砷、铜、锑、铅，而湖南砂等外购矿主要为低铁高 硅低钙矿，杂质含量比大厂矿区低，但含钨高、含氟 高，矿渣熔点高，如果在配料时湖南矿搭配量多，便 出现炉温高、物料难熔、冶炼时间长、渣型差等现象。 3改进与优化 3 ．1 调整料斗分布 针对炉头烧嘴喷火困难和需要加快物料前2 ／3 熔炼速度，将反射炉原设计1 0 个料斗，改为1 4 个料 斗，增加传热面积，同时料斗由原从炉头至炉尾成以 炉内中心线两边中1 ／4 线分布成两排，改为偏向两 边炉墙；炉头、炉尾向炉中靠 见图1 。这样确保粉 煤雾化喷射畅通，投人物料形成料坡，物料熔化时迅 速在炉中产生熔池，加快熔炼速度。 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 改造后A 改造前B 改造后B 图1反射炉料斗改造前后对比图 F i g ．1 T h ec h u t ed i s t r i b u t i o no fr e v e r b e r a t o r yf u r n a c eb e f o r e ／a f t e rr e c o n s t r u c t i o n 3 ．2 根据粉煤来源。合理调节风煤比 当使用大同煤时，将一次风量调到2 4 0 0 ～2 5 0 0 m 3 ／h ，二次风量调到3 8 0 0 ～3 9 0 0m 3 ／h ，并将烧嘴回 扩散阀向炉头拉1 0m m 左右；当用贵州煤时，给煤 量在原基础上变动不大，但将一次风量调至1 9 0 0 ～ 2 0 0 0I T l 3 ／h ，二次风量调至4 0 0 0 ～4 1 5 0m 3 ／h ，扩散 阀向炉尾推1 0m m 左右。 3 ．3 改进炉体结构 3 ．3 ．1 烟道口 原烟道口宽度不变，将高度减小5 0 0m m ，使烟 道口的抽风面积面积缩小1m 2 ，确保炉气能在炉内 流动畅通、煤灰能及时排走的同时，减少炉内负压， 降低高温烟气流速，延长高温烟气的停留时间，使传 热过程更充分，加快物料升温速度，缩短物料熔化时 间。 3 ．3 ．2 炉顶 炉顶采用高铝质新型耐冲刷的耐火材料，并将 原长度为3 0 0m m 的炉顶砖改为3 8 0I T l m ，同时取消 炉顶捣固耐火材料，确保炉顶合理散热。 3 ．3 ．3 炉墙 炉墙砖由原T 一3 的高铝砖改为3 8 0m m 2 4 0 m m 1 2 0m m 大砖；炉墙上部厚度和耐火材料仍用 高铝砖，针对炉墙渣线以下冲刷强度大，渣线部分加 厚2 4 0m m ，并由原高铝砖改为铬渣砖 如图2 图2 炉体结构改造前后对比图 F i g ．2 T h es k e t c hm a po fr e v e r b e r a t o r yf u r n a c e ss t r u c t u r eb e f o r e ／a f t e rr e c o n s t r u c t i o n 3 ．3 ．4 炉底 为了减少锡渗入炉底，炉底捣打层采用新型不 定耐火材料连体浇注，增加炉底的强度和密度，并将 炉底砖加大加长，采用长3 8 0m m 铝铬大砖，使炉底 大砖更耐水分的冲刷。 3 ．4 优化物料配比 针对大厂矿、湖南砂、进口砂、贺州砂、云南砂、 新疆砂等物料特点，以大厂矿为主体，合理配入湖南 砂、进口砂以及其它各地含锡物料和锡烟尘等，尽量 减少熔剂加入量，将渣的硅酸度控制在1 ．2 5 左右， 确保各炉物料熔炼状态良好。表2 为来冶5 0m 2 反 射炉部分优化物料配比配料单。 下转第3 7 页 纂麓 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 3 7 F e 2 影响的研究口] ．矿冶工程，2 0 0 4 4 3 6 3 8 ． [ 5 ] 胡凯光，胡鄂明，康泉，等．细菌浸矿机理和影响因素 [ J ] ．中国矿业，2 0 0 4 4 7 3 7 7 ． [ 6 ] 郑志宏，张卫民，刘亚洁，等．7 2 1 矿山南铀矿石微生物稽 浸的适应性试验研究E J ] ．华东地质学院学报，2 0 0 2 9 1 9 0 1 9 4 ． 4效果 来冶在1 9 9 8 年对反射炉的炉体结构进行改进， 对工艺参数进行优化后，反射炉炉床能力由1 9 9 8 的 1 ．2 3t ／ m 2 d 提高到2 0 0 2 年2 ．1 2t ／ m 2 d 。 反射炉炉墙、炉顶寿命由原来的3 ～4 个月提高到 1 0 个月，炉底大砖使用寿命由原来的8 个月提高到 2 0 个月，炉底捣打层寿命由原来的8 个月提高到4 8 个月。燃煤率由3 4 ．6 5 ％降低到2 3 ．5 6 ％。工序单 耗每吨物料降低了1 1 6k g 标煤。2 0 0 2 年后，虽然 来冶原料锡精矿供应严重不足，物料杂质成份高，入 炉物料平淡均品位只有4 0 ％左右，使反射炉处理返 回品的比例由原来的1 5 ％提高到7 0 ％，生产仍然保 持良好状态，炉床能力还有1 ．8 5t ／ m 2 d 左右。 2 0 0 4 年来冶反射炉共处理返回品金属量达10 2 3t ， 盘活资金8 0 0 多万元。2 0 0 5 年处理中间返回品金 属量12 3 lt ，盘活资金近9 0 0 多万元。虽然返回品 。及外购低锡物料大量投入，但反射炉的燃煤率保持 在2 7 ％左右，工序单耗保持在每吨物料3 5 0k g 标煤 左右。表3 为来冶反射炉1 9 9 8 ～2 0 0 5 年各项技术 经济指标 2 台5 0m 2 反射炉平均指标 。 表3 来冶反射炉技术经济指标 T a b l e ．3T h et e c h n o l o g ye c o n o m i ci n d e xo ft h er e v e r b e r a t o r yf u r n a c ef r o m1 9 9 8t o2 0 0 5 年度 1 9 9 819 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 5 1 ．2 3 1 ．5 7 1 ．9 2 2 ．2 22 ．0 11 ．9 01 ．7 l1 ．8 1 3 4 ．6 S3 3 ．1 83 0 ．2 62 3 ．5 6Z 9 ．3 82 8 ．8 2 7 ．2 62 5 ．1 5 4 3 94 2 83 7 23 2 33 4 73 5 03 5 63 3 8 炉床能力／ t m 一2 d 一1 燃煤率／％ 工序每吨物料耗标煤／k g 表3 说明，来宾冶炼厂的炼锡大反射炉经过炉 体结构改进和工艺参数优化后，提高了生产能力，降 低了燃料消耗，从而提升了反射炉生产应用的竞争 能力。 5结论 来宾冶炼厂的反射炉经过对炉体结构改进、供 热工艺和物料配比等工艺参数优化后，提高了生产 能力，降低了燃料消耗，从而也降低了生产成本，丰 富和发展炼锡反射炉的冶炼技术，提升了自身的竞 争能力。 万方数据