研究與實踐表明,影響鼓風(fēng)爐爐渣含鋅的因素很多,密閉鼓風(fēng)爐煉鋅過程中主要從以下方面控制渣含鋅。
一、選擇合適的爐渣成分
選擇合適的爐渣成分是降低渣含鋅的主要方法。爐渣是火法冶金的一種產(chǎn)物,其主要作用是使礦石和熔劑中的脈石與燃料中的灰分集中,并在高溫下與主要的冶煉產(chǎn)物金屬等分離。所以要合理地選擇爐渣成分,使之具有物理化學(xué)性質(zhì),如適當?shù)娜刍瘻囟群退釅A度,較低的粘度和密度等。選擇鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐渣型應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面來考慮。在實際生產(chǎn)中,則根據(jù)進廠原料性質(zhì)和成分的特點以及密閉鼓風(fēng)爐的操作要求,選擇較合理的渣成分。
在鼓風(fēng)爐煉鉛鋅的生產(chǎn)實踐中,CaO含量高能使渣含鋅大幅度地降低,因此通常采用高鈣渣型。這樣做主要有以下三點原因:f1)一般情況下,40%的ZnO在固體狀態(tài)被還原,60%的ZnO在熔渣中被還原。但是由于通過此帶致風(fēng)爐)后的爐料將熔化造渣,熔渣中的ZnO活度數(shù)值變小,使還原變得更加困難,導(dǎo)致渣含鋅量增加,因此ZnO以固體狀態(tài)還原愈多愈好。然而ZnO在此帶能否以固體狀態(tài)盡量被還原,主要取決于爐渣的熔點。易熔爐渣通過高溫帶時會很快熔化,使ZnO不能完全從渣中還原出來,所以為了使氧化鋅充分還原,鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐采用熔點較其它熔煉稍高的渣型,即高鈣渣型。增加CaO使得渣的熔點得到提高,有利于提高焦點區(qū)溫度,使爐內(nèi)反應(yīng)更趨于完全,而且熔煉產(chǎn)物經(jīng)風(fēng)口區(qū)得到充分過熱,更利于鋅的揮發(fā)。f2)Eh于CaO是爐渣中堿性最強的氧化物,能將渣中溶解的鋅即ZnO.SiO 置換成極易被CO和固體C所還原的ZnO,因此CaO高還可提高渣中ZnO活度,有利于爐渣中的鋅更好地還原揮發(fā)。(3)CaO還能分解ZnS為金屬鋅,其反應(yīng)式如下:znS+ca(卜_CaSO +Zn。這對于降低以ZnS形態(tài)鋅損失也是有利的。
FeO也是組成爐渣的主要成分,它對爐渣熔點影響很大,在CaO SiO 2FeO相圖中,CaO/SiO2<1時,爐渣熔點隨FeO含量的增加而提高翻。近年來,鼓風(fēng)爐煉鋅爐渣成分有了很大變化,CaO/SiO,比值普遍下降,有的已經(jīng)降至0.6 .7,而FeO含量相應(yīng)提高了許多,甚至在50%以上。在這種比值的操作下,渣量減少,使熔煉時渣中鋅損失降至3.5%,渣相落在方鐵礦相區(qū),爐子仍易操作,鋅的回收率由89%提高至93%園。
二、控制較強的還原能力
鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐還原熔煉比鉛鼓風(fēng)爐、銅鼓風(fēng)爐等控制更為復(fù)雜。要最大限度地盡可能完全將zn還原出來,同時避免金屬Fe的產(chǎn)生,這就要求加強操作和技術(shù)條件控制,創(chuàng)造爐內(nèi)良好環(huán)境。要保持最好的熔煉狀況,正常爐況熔煉,特別是要創(chuàng)造集中的焦點和控制較強的還原能力,主要依靠以下方面的調(diào)節(jié)。
1、焦率與熱風(fēng)溫度
焦率為爐料中焦炭與燒結(jié)塊的重量比,當鼓入爐內(nèi)的風(fēng)量一定時,合適的焦率是保證其有充分還原能力的前提。提高熱風(fēng)溫度能增加爐內(nèi)的顯熱,同時又使風(fēng)口區(qū)焦炭燃燒速度加快,對提高焦點區(qū)溫度十分有利,不僅保證了燃燒帶有足夠的高溫,又不降低燃燒中CO的含量,保證了ZnO的還原。鼓人鼓風(fēng)爐的熱風(fēng)溫度一.艘控南蝻生800-1 000 ,有的工廠風(fēng)溫達1 000 cc以上。
2、料柱高度與還原時間
如前所述,氧化鋅約有60%在爐渣中還原揮發(fā),40%在固體還原,在固態(tài)下還原時間較長。如果液態(tài)熔渣流過高溫區(qū)時間過快,則還原得不到保證。為了延長爐料與還原劑接觸時間,通常采用熔點高的爐渣,同時保證料柱高度。通常料柱高度為6 000+150 mm,還原能力隨料柱高度增加而增大。
3、風(fēng)焦比
風(fēng)焦比即風(fēng)口鼓風(fēng)量與焦炭量之比。一般而言,大風(fēng)量操作,燃燒帶產(chǎn)生CO 含量大,焦點區(qū)溫度高,生產(chǎn)能力大。但鼓風(fēng)量不是越大越好,是與爐體設(shè)計能力相適應(yīng)的。當風(fēng)量控制超過爐子額定風(fēng)量時,最初雖會因燃燒所產(chǎn)生CO 量增加而提高生產(chǎn)率,并獲得溫度較高的爐渣,但若不及時調(diào)整,降低風(fēng)量,就會使焦點區(qū)上移而影響爐況。此外,當焦率不變時,鼓人爐內(nèi)的風(fēng)量不足,爐內(nèi)還原氣氛加強,會影響提高爐子的生產(chǎn)能力和降低渣含鋅,使鐵被還原,同樣也是不合適的。所以要綜合爐體設(shè)計與產(chǎn)量要求來選擇合適的鼓風(fēng)量、風(fēng)焦比。正常的風(fēng)焦比約為4 500~5 000 Nm3/t焦。
三、入爐物料的物理規(guī)格和化學(xué)成分
爐料(燒結(jié)塊和焦炭)的物理性質(zhì)主要是指爐料的塊度、強度、粒度。這些因素關(guān)系到爐料入爐后的空隙度分布,會影響密閉鼓風(fēng)爐的透氣性;而化學(xué)性質(zhì)f如S成分)主要是影響燒結(jié)塊的還原和爐子結(jié)瘤。由于以ZnS狀態(tài)存在的鋅難以被還原,所以要盡可能降低燒結(jié)塊中殘硫量,以減少與硫結(jié)合所帶走的鋅損失。此外,當燒結(jié)塊中含硫>l%時,會有較多znS成冰銅包裹物狀態(tài)分散在渣中,ZnS比重為4.7,熔點1 690 cC。除了增加比重之外,這種情況更會導(dǎo)致爐渣難熔,使渣很粘稠,給操作放渣帶來困難。閡此,要力求降低燒結(jié)塊中殘硫量。
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