单套制酸系统对应铅锌冶炼生产的成功应用

段林乔

(江铜铅锌金属有限公司，江西 九江 332500)

1 引言

铅锌冶炼行业目前普遍采用铅锌冶炼分别配制烟气制酸系统的工业化生产模式，大多存在铅冶炼炉窑漏风率比较高，烟气二氧化硫浓度偏低，锌冶炼焙烧强度偏低，二氧化硫浓度也不高，为此，与之配套的烟气制酸系统配置较低，产酸能力都偏小［1］。江铜铅锌金属有限公司为响应江西省政府提出整合全省铅、锌资源的号召，决定建设400kt/a 铅锌冶炼项目，综合回收铜冶炼产出的含铅锌物料。项目分两期建设，一期200kt/a 铅锌(铅、锌各100kt/a)，本工程的厂址为九江市湖口县金沙湾工业园区。100kt/a 铅冶炼项目主要炉窑基辅赛特竖炉采用从意大利全套引进，配套设施由长沙有色冶金设计研究院设计;100kt/a 锌冶炼焙砂采用国内比较成熟的沸腾焙烧炉技术，全套设计由长沙有色冶金设计研究院完成;回收100kt/a铅冶炼和100kt/a 锌冶炼共同产生的二氧化硫，用于配套生产硫酸300kt/a 的烟气制酸系统由中国瑞林工程技术有限公司承担设计。经过江铜铅锌金属有限公司项目全体人员与两家设计院通力合作，最终设计和运行成功单套制酸系统对应铅锌冶炼两个冶炼系统的生产格局。作为铅锌联合企业，首次三个系统高集成的模式运作成功，自2012年4月运行以来，至今已连续稳定运行达11 个月。

2 相关工艺流程简介

2.1 铅冶炼工艺简介

(1)基辅赛特竖炉炼粗铅特点。基辅赛特竖炉炼铅在国内虽然是第一次建设，但是在国际上该技术是成熟可靠的。具有氧化还原在一座炉内连续完成;原料适应性强;金属回收率高;密闭性好;产生的烟气SO2浓度高;能耗低等［2］，综合经济效益高［3］。

(2)铅冶炼工艺烟气流程见图1。

图1 铅冶炼工艺烟气流程简图

2.2 锌冶炼工艺简介

(1)锌冶炼工艺特点。锌冶炼采用常规湿法炼锌工艺，技术成熟，可溶锌率高［4］，直收率高。

(2)锌焙烧工艺烟气流程见图2。

图2 锌冶炼工艺烟气流程简图

2.3 烟气制酸工艺简介

(1)烟气制酸工艺特点。烟气制酸采用成熟的烟气制酸工艺。净化采用动力波洗涤配电除雾;干吸采用一级干燥两级吸收;转化采用两转两吸，低温位余热回收;制酸尾气采用最新的动力波氧化锌工艺。

(2)烟气制酸工艺流程见图3。

图3 烟气制酸工艺流程简图

3 相关工艺参数

(1)铅冶炼设计相关参数如见表1。

表1 铅冶炼设计参数表

(2)锌沸腾焙烧相关设计参数见表2。

表2 锌沸腾焙烧炉设计参数表

(3)铅锌混合冶炼烟气设计相关参数见表3。

(4)烟气制酸相关设计参数见表4。

表4 冶炼烟气制酸设计参数表

4 铅、锌烟气与烟气制酸系统的无干扰对接

铅基辅赛特竖炉冶炼烟气与锌冶炼沸腾焙烧炉烟气都是冶炼烟气制酸的原料气，两个系统各自拥有独立的收尘系统和排烟系统，如何实现两个系统在分别送、停风时，不能相互干扰在运行系统的正常运行，同时确保硫酸系统能够正常平稳的接、停气。在风量大幅变化，浓度大幅变化时，硫酸系统如何有效应对，触媒温度的控制，风量调节等都是非常具有难度。经过工程技术人员不断的改造和岗位操作人员的精心摸索，探索了一整套适合本集成系统的接烟气的操作规程，非常有效的应对铅锌烟气的组合变化。并编制了相关操作规程教材《接铅基辅赛特竖炉冶炼烟气操作规程》、《接锌沸腾焙烧炉烟气操作规程》、《接铅锌混合烟气操作规程》，该操作规程保证了铅锌烟气与烟气制酸系统的无干扰对接，实现了铅锌联合冶炼的单套制酸系统对应铅锌冶炼烟气的设计配置和正常运行。

铅锌烟气与硫酸系统简易流程图见图4。

图4 铅锌烟气与硫酸系统简易流程图

5 存在的问题

(1)铅冶炼排烟风机采用国产风机，轴密封一直无法得到彻底解决，有少量二氧化硫泄露，风机房里面比较呛，操作环境不是很理想。同时，铅冶炼排风机采用变频控制，由于风机选型时略微偏大，而铅冶炼基辅赛特竖炉密闭性非常好，漏缝率非常低，造成排风机在最小频率下运行，很容易造成变频器温度过高而使风机停止运行。

(2)锌冶炼沸腾焙烧排烟风机与混合烟道距离过近，排烟风机启动时，会造成铅冶炼排风机出口压力短时间突然上涨，排风机转速快速上升的现象。

(3)锌冶炼沸腾焙烧炉在运行过程中，由于漏风率比较高，烟气中二氧化硫浓度相对比较低，尤其是在沸腾炉工况不是很稳定的情况下，浓度会有忽高忽低的情况。

(4)混合铅冶炼和锌冶炼沸腾焙烧烟气用的混合烟道偏小，一定程度上造成两个系统任何一个系统有波动时，制酸一级动力波入口压力都会有较大幅度的变化，这样无形中增加了制酸岗位员工的操作难度。

(5)两个冶炼炉体排风机出口烟道和混合烟道，设计时采用了较多的伸缩节来消除热胀冷缩的应力，但是在伸缩节和烟道焊接部位由于不同金属材质连接，容易出现化学腐蚀穿孔现象，烟气也会出现泄露。两个冶炼炉体升温和保温都采用的是天然气作为主要燃料，一定程度上增加了烟气中的水分，也会增加烟道的腐蚀概率。

6 结语

铅锌冶炼企业大都因冶炼工艺限制，采用一个火法系统对应一个制酸系统的配置模式设计和生产运行。这样的模式下，烟气制酸系统大多产能小，设备自动化程度低，设备国产化率比较高，二氧化硫转化率低，总硫利用率比较低，尾气二氧化硫含量比较高，设备投资重复率比较高。而单套烟气制酸系统对应两个冶炼系统的成功应用，大大提升了铅锌冶炼配套烟气制酸系统的产酸能力，节约了设备投资，节省占地面积，同时更加有利于制酸尾气中二氧化硫的集中治理，保护环境。铅锌联合模式在铅锌行业来说具有与生俱来的优势［5］，资源可以相互利用，大大提高金属的回收率。本套系统的成功设计和运行，在一定程度上促进了铅锌产业的升级换代，同时也为多金属品种冶炼采用联合［6］企业运作模式树立了标杆。也为行业发展奠定了基础，明确了方向。实现了社会效益、经济效益和环境效益协调可持续发展。

［1］纪罗军.“十一五”我国硫酸工业回顾及“十二五”展望(一)——有色金属冶炼与烟气制酸［J］.硫酸工业，2011(2):1 -11.

［2］贺菊香.基夫赛特直接炼铅技术的应用前景［J］.湖南有色金属，2011，27(6):20 -23，67.

［3］刘博.基夫赛特炼铅项目技术经济分析［D］.长沙:中南大学，2010.

［4］穆陇生.锌精矿焙烧工艺条件对湿法炼锌总硫利用率及锌浸出率的影响［J］.中国有色冶金，2009(1):27 -28，46.

［5］王辉，谭善沛，刘斌，等.大型铅锌联合冶炼企业的能耗现状及其节能技术发展趋势［J］.有色冶金节能，2007，24(3):7 -11.

［6］张楠楠，王伯铎，王清芬，等.铅锌冶炼行业工业共生模式实例研究［J］.环境科学研究，2008，21(2):203 -206.