电炉炼锌工艺及炉龄问题的探讨.pdf

1 4 电炉炼锌工艺及炉龄问题的探讨 李龙生 贵州省冶金设计研究院，贵阳5 5 0 0 0 5 捕曩介绍了电热还原怯生产金■粗锌的工艺特点及其存在炉静相对较短的朗砖。并根据 生产实矗叠出相应的处理措施． 关■词电炉炼锌；炉龄；设计参数 中圈分类号T E 6文献标识码A 电热还原法炼锌工艺早在2 0 世纪6 0 年 代国外已经开始研究，并在工业上应用．7 0 年代国内进行了半工业性的实验，9 0 年代才 在部分小型炼锌厂得到应用．目前，国内已 建成炼锌电炉2 0 多座．由于该工艺具有冶 炼回收率高、工艺设备简单、投资少、热效率 高、环境污染小等优点，适合于中，小型炼锌 厂采用． 尽管电炉炼锌工艺具有以上种种优点， 但也存在着炉龄相对较短的缺陷．目前，已 建成投产的炼锌电炉炉龄一般为3 ～5 月．因此，相对较短的炉龄问题大大削弱了 电炉炼锌工艺的推广应用，已建成投产的电 炉炼锌厂大多处于亏损的状况．解决电炉炼 锌工艺的炉龄问题，已成为电炉炼锌工艺的 技术关键．本文对上述问题作一探讨． 1电炉炼锌工艺生产流程及特点 电热还原法炼锌工艺是以锌焙烧矿、锌 渣、粗氧化锌 兰粉 为原料，配上还原剂焦 炭及熔剂，采用三相电弧炉，在强还原气氛 下进行还原熔炼，将锌还原成锌蒸气，经冷 凝而得到粗锌．电炉炼锌工艺流程如图l 所 示． 作誊■介事龙生0 9 6 7 一 ，男，寞，I i 省贵阳市人，工程师 台锌暂辩熔荆还原拊 丁 烘焙辩 箍最矿气 丁丁工 堆弃 生壹丝堡l 堡篓堡I 广L ] r p 里孚 l [ ] 监 l 空竿矗 I ‘‘苎兰 返烘焙炉 围1电炉炼锌生产工艺淹程图 电炉炼锌工艺具有以下特点 1 备料简单．经过简单的原料、辅料及 熔荆的配料后，人炉料在强还原气氛下进行 还原熔炼，即可产出金属锌． 2 稀贵金属的富集．在放出的锍中， 金、银、镍、钴、铜等金属得到了富集，为综台 万方数据 1 5 回收这些金属创造了条件． 3 热效率高。由于熔炼过程是在密闭 电炉内进行，热效率较高，同时，三废易于集 中处理，对环境产生的危害较小． 4 整个工艺流程设备结构紧凑，主体设 备体积小． 5 易于实现自动控制．整个工艺过程 操作人员少。劳动强度低，生产环境好． 2主要技术经济指标 以] 0 0 0 k V A 炼锌电炉为倒，主要技经指 标如下 1 焙砂质量Z n 5 5 ％，S 1 ％， F e 8 0 ％ 4 渣含锌量 2 ．5 ％ 5 粗锌单耗电量4 0 0 0 ～4 5 0 0 k W h ／t 粗锌，焦炭～4 0 0k g ／t 粗锌，熔剂～1 0 0 k g ／t 租锌． 3问题探讨 目前，国内多家炼锌厂都已取得较好的 技经指标。但存在炉龄相对较短的共同问 题，炉龄仅为3 ～5 月．炉龄较短的问题反 映在炉衬炭砖受到的化学侵蚀太快，由于炭 砖烧损速度过快，电炉不得不停产 部分炼 锌电炉炉衬为镁铬砖，也存在同样的问 题 ． 炭砖及镁铬砖都能承受1 5 0 0 ℃以上的 高温．对于承受合金及炉渣的化学侵蚀能力 则有所不同．炼锌电炉要求反应温度为1 2 5 0 ℃～1 3 5 0 ℃，反应生成的锌以蒸气逸出． 因此，炼锌电炉中炭砖及镁铬砖的烧损，实 际上是以炉渣的化学侵蚀为主．特别是当炉 膛内径过小时，因电极、炉料、炉壁回路上通 过的电流增加，使反应区偏向炉墙，而造成 所谓。坩埚转移”现象，使炉壁烧损加快．高 温熔渣对炉渣的侵蚀，当然与熔渣的成分有 很大关系。炼锌电炉要求炉渣碱度为 0 ．8 ～1 ．4 ，要求人炉料中的主要金属元素如 Z n 、F e 、P b 、C u 等均被焦炭还原．实际操作 中，要完全做到这一点存在一定的难度．因 为人炉料在熔化过程中会发生偏析，使局部 配料产出不平衡． 基于以上分析，要减缓高温熔渣对炉衬 的化学侵蚀，必须存在温度相对较低的炉渣 缓冲层．因此，从设计上必须反思炼锌电炉 工艺设计参数的选取是否合理，特别是极心 圆、龟极直径、炉膛内径等参数．目前，炼锌 电炉炉墙到电极中心的距离一般是电极直径 的3 ．2 ～3 ，5 倍．这一参数的正确与否，对 电炉炉衬的寿命起决定因素． 某小型炼锌厂是利用1 0 0 0 k v A 的铁合 金炉改造的．在1 9 9 8 年以前，炉龄仅为3 个 月左右，后来经技术人员改造，主要是适当 调整电极中心距炉墙的距离，在操作上严格 配料．现在生产累计时间已超过5 个月，且 仍在生产．停产时进炉内检查，发现炉衬炭 砖受到的侵蚀很轻微． 4 结语 1 电热还原法炼锌工艺在工业上推广 使用的条件已基本具备． 2 电热还原法炼锌工艺存在的技术关 键是炉龄问题． 3 电热还原法炼锌工艺炉龄问纛的解 决依赖于电炉参数的正确选取，特别是电极 尺寸及炉墙距电极中心尺寸的选取． 万方数据