无热渣条件下连续冷渣吹炼的烟化炉作业模式优化

孔磊磊，郑 明，李辰寅，郭 力

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459000）

某铅锌冶炼厂现有三条采用富氧底吹工艺的炼铅生产线，年产粗铅 250 000 t左右，98%硫酸236 000 t，次氧化锌 20 000 t［1］。该厂每年处理各类含铅物料510 000 t左右，其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有价元素的高富含铅矿。该厂近年来着力发展循环经济，扩大再生铅产业，目前每年可稳定回收铅酸蓄电池中铅膏150 000 t。另外，该厂锌冶炼系统及铅熔炼深加工系统每月返回到原料工序参与重新配料的各类中间物料在3 000 t以上。

烟化炉系统作为回收矿粉中ZnO的关键工序。目前的烟化炉作业模式主要是将还原炉产出的热渣存于电热前床［2］，后根据烟化炉需要将这部分热渣逐批次投入烟化炉中进行烟化提锌作业［3，4］。因此该工序可能存在两个方面的制约，即还原炉工序是否稳定以及电热前床是否正常。特别是在实际生产中，随着电热前床消耗越来越大，2018年的大修过程中经科学论证直接取消了该道生产工序，这种情况下就对该厂的这条生产线中烟化炉的作业流程提出了更高的要求［5，6］。

为缓解电热前床取消后对整体生产流程的影响，同时尽可能最大化烟化炉系统的作业率，该厂着重讨论了无热渣条件下（即还原炉因故障停机的情况下）烟化炉持续稳定作业的可能性。

1 原先烟化炉生产工艺中存在的问题

1.1 烟化炉工序受还原炉作业率影响较大

在开展验证工作之前，烟化炉的作业方式主要是通过还原炉14炉次／d的正常作业炉时，按频次将其产生的液态还原渣进入前床周转并根据烟化炉情况逐步进入烟化炉进行烟化提锌作业，而还原炉作业频次受其氧枪寿命、氧化炉作业情况等波动较为频繁的影响，直接导致热渣量供应不稳定，导致烟化炉多次启停，影响作业效率。

1.2 电热前床能耗高而容积小

在该厂的直接炼铅工艺流程中，电热前床主要作用是储备一部分的热渣并进行二次沉淀、还原，进而回收一部分铅金属。2018年来，随着该工艺渣铅控制指标的进一步优化，电热前床回收铅金属的作用进一步削弱，而其消耗的电能、电极等逐年升高，效益性差。同时，由于其容积限制，对上游工序的热渣产量也造成了一定的制约。

2 无热渣吹炼作业的可行性分析及试验

2.1 可行性分析

首先在之前的作业模式中，该厂曾多次尝试部分冷渣与热渣协同共进的生产模式，取得了一些基础数据。其次，富氧底吹炼铅工艺具有物料适用性强，能耗低，金属回收率高的特点［3］。因此后续工序中渣型也便于调整，有利于整体的规划提高。最后就是该厂冷渣、磕包渣等积压严重，处理、投用冷渣的压力较大，主观条件完备。最终该厂于2019年2月成立试验小组进行无渣化生产的专项试验。

通过逐步提高冷渣比例的生产试验，该厂进一步掌握了冷渣的配比比例，为进一步开展试验进而实现无渣化生产打好了基础。经过半年的试验探索，目前已经达到了自产冷渣即时投用，在保证作业率的情况下，大幅降低了中间占用。

2.2 无渣化试验

鉴于富氧底吹炼铅炉对物料适应性强、炉时较短、炉况易调整的特点，该厂决定在上述试验验证的基础上，调整渣型，同时暂停热渣投用，开展无热渣化的生产试验验证。

在无渣化投用试验过程中，产生了以下问题：

1.当前渣眼位置偏低，放渣后烟化炉炉内热渣渣量过少，持续运行中容易出现炉内温度下降，流动性较差的工艺问题。

2.粉煤喷吹量不容易把握，导致尾渣指标超标。

3.风煤比控制难度加大，次氧化锌品质降低。

后来经过多次研究，针对上述问题，逐步提出解决方案：

1.对放渣小炉门水套改造，在原先渣眼位置上部增加一个渣眼。

2.改变操作模式，无热渣计划连续吹炼前，用上部渣眼放渣，保证炉内留足够高度的液态渣进行吹炼反应。

3.连续吹炼期间，降低煤频2 Hz，降低风压、风量，调整风煤比，保证炉内火焰温度达到吹炼要求。

4.连续吹炼期间，严格控制工艺参数，每次加冷渣500 kg，每小时加两次，精心精细操作，禁止连续大量投用导致急剧降温，进而死炉。

经过以上措施，历经2个月的试验探索，最终完成了烟化炉无热渣化生产模式的改进优化，如图1所示。改造后，库存的磕包渣、冷轧量也由此得到了大幅下降。

图1 烟化炉小炉门渣眼改造示意图

3 结 语

该厂通过一年多的烟化炉无渣化生产优化实践，有效地提高了烟化炉系统的作业率，目前该厂烟化炉系统的作业率已经稳定在92%以上，较之前的生产模式作业率同比提升10%左右。同时，该厂库存的冷渣量由试验前的6 000 t下降至1 000 t以内，磕包渣库存由3 000 t实现全部即时投用的零库存，中间占用大幅降低，有效减少了资金积压。该厂根据自身的工艺条件和物料结构，对烟化炉作业模式进行了积极的探索并取得了有益的成果，向着产量、效益双增长的目标迈出了坚实的一步，在行业内亦具有积极的推广价值。