锌熔铸车间的工艺设计.pdf

4 0 有色冶炼 1 9 9 8 ． 7 ． 一 蛾 锌熔铸车间的工艺设计 株洲冶炼厂魏邦 摘 要 介绍工厂在锌产品结构发生变化的情况下所进行的工艺流程选择及主要冶炼设备的选型等情 况 ， 并对几种炉型进行 比较。 关 键 词 竺三 蛩 堡 哗 哪 Pr o c e s s De s i g n o f Zi nc Ca s t i ng Pl a n t Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c l e s s e l e c t i qm 0 f p r o c e s s’m c 6 n g p l 觚 t a n d ma i n me l t i n g e q I 婀n f o r z i n c me l m“ i n e a B et h e p o d ． c tm i x h a s b e e n c l Ia r I a n d c 0 口 Ⅲi 8 0 r I b e t w I s e v e n d o f f u rna c e ， K e yw o r d s s m e l d n g z i n c a l l D y t e c I u 【 l 0 l c a l p mc e s s s e l e e t in n 0 f ∞ i l l g e q l b 帆t 1 前言 我厂是国内大 型湿 法炼 锌厂之一 ， 现 有 冶炼锌能力为 1 5 万 t／ a 。锌产品远销西欧及 东南亚各国， 产品出口量占总产量的 5 0 ％。 随着国际市场 的不 断变化 ， 以锌 基为主的多 种锌合金 的需求量不断增大。为了占镁国际 市场 ， 需开发生产质量高 、 品种多的锌合金产 品。为此 ， 在我厂新扩建 的 l 0万 t ／ a炼锌厂 中 ， 对熔铸车间的工艺设计要求 以生产锌 合 金产品为主， 同时考虑仍能达到一定规模 生 产 电锌来调节锌合金产量。 根据 以上所提要求 ， 锌熔铸车 间的设计 要求炉型种 类多 、 产品 品种 转换 快 、 生产灵 活 。 对市场的应变能力强。在 产品质量上 。 能 满足外商的要求。由此 。 本设计总体考虑以 生产锌合金产品为主， 并将锌基合金大致分 为热镀 锌台金 和铸造锌 舍金 两类。设计规 模 热镀锌合金 3万 t ． 铸造锌台金 4 ． 8万 t ， 电锌能力至少 2 ， 2万 t ， 为 了调节合 金产 量， 电锌生产能力设计为 7 万 t 。 2 工艺流程的选定 2 ． 1 目前生产现状 我厂现行生产热镀锌台金仍以 3 0 t 有芯 感应电炉为主。析 出锌 的熔化 。 锌合 金 的配 制均在同一台炉子中进行， 作业周期长， 单台 年产量在 1 万 t 左右。铸造 锌舍金 的生 产由 于产量不断增大 ， 不能满足要求， 工厂采用反 射炉来生产铸造锌台金， 生产中以进冷料 锌 锭 配制台金。浇铸系统均采用人工完成， 劳 动强度大， 需要大量的劳动力 ， 产品质量不稳 定， 台金产品易夹带氧化渣， 且由于工人操作 失误而影响产品质量的概率大。该 系统年产 量一直在 5 O O O一8 O 0 Ot 之 间， 机械化 、 自动化 程度以及劳动生产率都较低。其工艺流程图 维普资讯 锌熔铸车间的工艺设计 魏邦 4 1 见 图 1 。 2 ． 2 工艺漉程的选择 在我厂工程技术人员与西安 电炉研究所 技术人员 的共同努力下 ， 安装 了 1台 3 t 无芯 炉生产铸造锌合金已获得成功。但炉子 的坩 锅使用寿命不长， 目前正在攻关解决 。 铸造锌合金 圈1 锌合金生产工艺流程 一 铸造锌台金 热镀锌音金 圈 2 锌舍金生产工艺流程 二 基于要生产多种锌合 金产 品， 并形 成工 业化生产规模 。 在工艺上需将 析 出锌 的熔化 过程和合金配制过程进行分炉处理 ， 为确保 产品质量 、 产量 以及生产的连续性。在锌舍 金产品的生 产过程 中， 我们采用 了国内外较 为先进的生 产方法 ， 用大容量的感 应 电炉作 熔锌炉 ， 熔化析 出锌产出 的锌 水提供给合金 配制炉一无芯炉 ， 再 用直线 铸锭 机浇铸 成舍 金锭。见图 2工艺流程 图 二 ， 与 图 1比较 具有如下优点 1 生产工艺得到优化 ， 减少生产工序一 道 。 降低 了工人 的劳动强度 ， 提高劳动生产率 2 0 ％ 3 0 ％ 。 2 能耗和加工成本较低 ， 无芯感应炉 比 烧煤气 的反射 炉， 浮渣率 要低 1 5 ％ 一2 ％， 相应提高金属回收率 。 3 在合金生产过程 中， 避免 了锌水 与加 热燃气接触而产生较多 的氧化锌 ， 产 品 中气 体与夹杂物的含量较低 ， 产品质量稳定 ， 为产 品进入国际市场 ， 提供可靠 的质量保证。 4 全过程采用 电加热 ， 生产环境大大改 善。 5 产量高 、 易实现机 械化， 能组织 工业 化规模生产。同时 ， 生产灵活 、 易更换产品品 种 、 合金 与电锌的产量 能够在一 定范围内进 行调节 。 由于流程 二 有上述优点， 因此 ， 新扩建 的 1 0万 t ／ a锌 厂熔 铸 车间 采用 了该 工艺流 程。车间配置示意图见图 3 。 3 主要冶金炉 的选型 3 ． 1 熔锌炉的选择 熔锌炉炉型有好几种 。国内较为广泛使 用的仍以有芯感应 电炉为主 ， 也有一些企业 使用反射炉。在生产技术 、 设备 的可靠性上 ， 大多数工厂采用 5 4 0 k W 以下 的有芯感 应电 炉。国外 ， 已有 9 0 0 k w 感 应 电炉熔 化析 出 锌 。 其主要优点是 熔化能力大， 占地面积小 ， 技术经济指 标先进 ， 可为多 台合金配制炉提 供 4 5 o 4 8 0 ℃的锌 水 ， 能较好地满足铸造锌 合金工业化规模生产的要求。目前能开发生 芏 薹 }． 维普资讯 4 2 有色冶炼 1 9 9 8 ． 7 I 一 一 1 』 I △ ，lO _蛆- ’ 卫 _ 口 D D 刁 0 L l I。 ， I ． J n H 旧 卜 1口 圭 A ‘ - 兰 也 r 胃 唧一 童 4 图 3 锌二系统熔铸车间工艺配置 l 一有茹感应电炉9 0 0 k w， Q 4 5t ； 2 一圆盘铸锭机 Q 4 h ； 卜 直线铸型机 Q 9 I ； 4 一无芯感应电炉 4 0 0 k W， Q 6 l } 5 一无苍感应电炉 3 0 0 k w， Q 3‘ ； 6 一电阻保温炉Q 4 7 t ； 卜 直线铸型机 Q 3 ； 8 一合金挠 铸机 ； 9 一有甚感应电炉 5 4 0 k w， Q3 0‘ ； l 0 一桥式起重机 产这种炉型的有西安 电炉研究所 、 西安 电炉 厂。西北铅锌冶炼厂 已将 9 0 0 k w 有芯感应 电炉投入使用 ， 取得 了一些经验 。这次委托 西安 电炉研究所 设计制造 的 9 O O k w 有芯感 应电炉在炉型结构上进行了一些改进， 设备 的技术性 能有 了提高 ， 生产 的灵 活性及 可靠 性更进一步得到保障。为此， 设计只需选配 两台这种炉 型 即可满 足 l O万 t 熔锌 能力的 要求 。 对于 5 4 0 k w有芯感应电炉， 我厂有多年 的生产 实践经验 ， 炉子使用情况良好 ， 用于熔 化析出锌直接铸 电锌较为可靠 ， 能满足生产 要求。但在技 术经济 ， 炉型结构 等方面还不 够先进。炉子熔 化能力低 ， 熔沟耐 冲击 能力 差 ． 按 1 0万 t 生产 能力 配 5 4 0 k W 有芯感 应 电炉至少需 4台炉。熔化 炉子多 ， 占地 面积 大， 建设场地不能满足要求。 以上两种炉子的技术性能见表 1 。 综上所述 ， 设计选用 9 0 0 k W有芯感应电 炉作为析出锌的熔化炉 。 表 1 有芯感应 电炉性能 维普资讯 锌熔铸车间的工艺设计魏邦 4 3 3 ． 2 锌合金炉的选择 热镀锌合金生产设备 已经 摸式化 ， 采用 3 0 t 有芯感 应 电炉配 制合金 ， 其功率 为 5 4 0 k W。为 了提高 炉子的作业 率 ， 采 用 9 0 0 k W 熔锌 电炉提 供锌水 。 年 生产能力 可达 到约 3 万 t 。 铸造锌合金的生产 ， 大多数生产厂采 用 反射炉熔化 锌锭 、 配制合 金。浇铸系统采 用 人工 浇铸 、 脱模。其缺点是加工成本高 ． 金属 损耗大， 生产能力低 下， 劳动强度大 ， 产 品易 夹带氧化物等杂物 ， 并且产量低 ， 因而此种生 产方式未被采用。 无芯感应电炉 巳在我厂铸造锌合金生产 中投人使用， 现有两种炉型， 其容量分别为 7 5 0 和 3 t ， 前一种炉型 能正 常运行 ， 满足 生产需要 ， 后一种炉型还有点 问题 。主要问 题是坩埚寿命短， 坩埚材料采用钢制内喷钢 玉的复合材料或用石墨与熟料烧制． 也可采 用耐火料分段捣制等办法来解决。这次设计 仍以 3 t 无芯炉为主来生产铸造锌合金， 同时 试用 1台 6 t 无芯炉。用两 台 3 t 无芯炉 和 1 台 6 t 无芯炉配制合金 ， 其年生产能力分别为 3 万 t 和 1 ． 8万 t ， 铸造锌合金 的配制 能力 每 年可达到 4． 8 万 t 。 4 主要浇铸设备选配 目前 ， 国内大小炼锌 厂浇铸 电锌的设 备 通常使用圆盘和直线 浇铸机 ， 锌 合金的浇铸 大多采用浇铸溜子 、 浇铸包 ， 人工操作 ， 所 以 产品质 量 、 生 产 能力 都不 能满足设 计要 求。 本次设计 中将浇铸电锌的直线 浇铸机改造成 铸造锌合金浇铸机 ， 实现了机 械化生产。热 镀锌合 金每 锭在 11 ． 7 t ， 每 次浇 铸 l 0 1 5 t ， 按 我 厂 目前 的生 产 方式 能 满 足要 求。 设备具体配置为 1 热镀锌合 金的铸锭选用 圆盘浇铸 机 1 台 ， 其生产 能力为 3 ． 2万 t 。 2 铸造锌合 金的铸锭选用 直线铸锭 机 3台， 锭模设计 为每锭 1 O k 异左右 ， 单 台铸 锭 机的生产 能力 为 2 ． 9 t ／ h ， 总 的生产 能力 为 5 ． 4万 t 。 3 在 1 0万 t ／ a 锌品熔铸中， 其 中合金的 生产能力 为 7 ． 8 万 t ， 还有 2 ． 2万 t 锌水直接 铸成 电锌锭 。为此 ， 设计 中在两台 9 O 0 k W 熔 化炉一侧配置 1台 帕5 8 0圆盘铸锭机 、 1台直 线 铸 锭 机 ，它 们 的 生 产 能 力 分 别 为 4 ． 5～5 t ／ h、 7 t ／ h 。 上述 电锌浇铸设备能力偏高是考虑无芯 炉在未投入正常生产前 ， 必须将熔 化的锌水 浇铸成锌锭 ， 同时也可起到调 节合金产量 的 作用。 5 节能降耗效果 1 年多的生产 实践表明 ， 4 5 t 大容量感应 电炉生产稳定 ， 熔化升温速度快 ， 生产 时间较 2 0 t 小容量感应 电炉长 ， 非生产保 温时 间缩 短 ， 炉产量相应提高 ， 正常生产每 台炉生产能 力达到 7 ． 0 t ／ h ， 节能效果明显。 r 锌合金直接采用大容量感应 电炉提 供的 4 8 0℃锌液 ， 每吨合金 为 1 1 0 k W h ． 合 金直收率提高 0 ． 8 ％ 一1 ． 0 ％。 2 大容 量感应 电炉的能耗指 标 为 1 1 0 k W h ／ t锌 锭 ， 比 2 0 t小 容 量 电 炉 降 低 1 0 k W h 锌锭 。 3 大容量感 应电炉的炉 寿予计 可达到 8 0 O d以上． 是小感应 电炉的 3倍 。 6 结语 在湿法炼锌厂的技改扩建工程 中， 锌品 熔铸车间的工艺设计特别是冶金炉型的选择 显得十分重要 。9 O 0 k W 感 应电炉 的应用， 标 志着国内在熔 锌炉的生产技术上迈进了一大 步。该炉容量大 、 生产率高 ， 可同时为多台合 金配制炉提供锌水 ， 大大缩 短了合金 炉的生 产周期 ， 对于提高合金生产能力 ， 起 了关键性 的作用。 在产品质量方面， 由于采用 了无 芯感应 电炉生产锌合金 ， 要 比其它炉型生产 的合金 维普资讯 4 4 有色冶炼 l 9 9 8 ． 7 产品质量好， 台金中的氧化夹杂及机械夹杂 要少得多 ， 从而使产 品进人 国际市场有 了质 量保证。另外 ， 铸造锌合金的生产成本也相 应降低 ， 劳动强度、 生产环境也得到了改善。 在熔铸车间 的设备设计 中， 与 以往 的设 计不同， 除具 有熔铸 7 ． 8万 t 各种锌 合金能 力 ， 2 ． 2万 t 电锌 的生产 能力外 ， 还考虑 到合 金与 电锌 的产 量随 时能进行调整 ， 这样做满 足了生产的要求， 使设计也更趋合理。 参考文献 j 王振 东等感 应电炉冶炼 ． 冶金工业 出版杜 ， 1 9 8 6 ， J 0 2 西安电炉 研 究所 ． 9 ∞ k w 熔锌 感应 电炉 ． 3 t 、 6 L 无 芯 炉 ． 产 品样本 ． 1 9 9 3 ， 儿 上接 第 l 8页 1 正常生 产状态下， 将 炉内渣液面降至 最低 ， 约 4 1 0l 珊1 高 距渣口炉底标高 ， 下 同 ； 2 拆除 放渣 口溜槽 ， 炉 内渣液 面排 至 2 3 0l 珊1 高 ； 3 将接渣漓槽降至可以接纳事故放谴 口的流渣为准 ， 打开操作位景的事故放渣 口， 将炉内液面排至炉底 ； { 搬 l I 摭 1 1 。 垛 匦 般 图 2 Q S L反应器放空时熔体液面变化 4 放铅口区域安装弧形放空漓槽， 打开 事故放铅 口， 将 氧化段熔体排尽 ； 5 打开隔墙检修孔， 将隔墙区域熔体排 空 ； 6 按降温 曲线逐步降温。 以上过程如图 2所 示， 在进行 以上 工作 过程 中， Q S L反应器转动频 繁， 要求重油喷咀 工作状况 良好， 目的是要维持炉温 ， 否则将会 造成大量熔渣沉积 ， 严重影响后续检修工作。 4 结语 西北铅锌 冶炼 厂 Q S L反应 器 的开停炉 方法选择 ， 主要是根据其 自身的特点来进行 ， 1 9 9 0年 、 1 9 9 5年 、 1 9 9 6年三 次试 生产实 践证 明， 该方 案安 全 、 经 济。若将 来 Q S L反 应器 加热设施得到改造， 相信开炉方法可以进一 步改进 。 责任编辑陈莉 通 告 有色冶炼 杂志已赳规新成立的法人企业“ 北京海淀恩菲期刊发行服务部” 管理， 请各位 尊敬的用户在联系业务时注意企业名称和帐号 。 企业名称 北京海淀恩菲期刊发行服务部 开 户 行 北京工行西客站支行 帐 号 3 抛 叭 l 1 0 0 6 02 2 有色冶炼 编辑部 ’ l 9 9 8． 9 ． 2 5 维普资讯