單套制酸系統對應鉛鋅冶煉生產的成功應用

段林喬

(江銅鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500)

1 引言

鉛鋅冶煉行業目前普遍采用鉛鋅冶煉分別配制煙氣制酸系統的工業化生產模式，大多存在鉛冶煉爐窯漏風率比較高，煙氣二氧化硫濃度偏低，鋅冶煉焙燒強度偏低，二氧化硫濃度也不高，為此，與之配套的煙氣制酸系統配置較低，產酸能力都偏小［1］。江銅鉛鋅金屬有限公司為響應江西省政府提出整合全省鉛、鋅資源的號召，決定建設400kt/a 鉛鋅冶煉項目，綜合回收銅冶煉產出的含鉛鋅物料。項目分兩期建設，一期200kt/a 鉛鋅(鉛、鋅各100kt/a)，本工程的廠址為九江市湖口縣金沙灣工業園區。100kt/a 鉛冶煉項目主要爐窯基輔賽特豎爐采用從意大利全套引進，配套設施由長沙有色冶金設計研究院設計;100kt/a 鋅冶煉焙砂采用國內比較成熟的沸騰焙燒爐技術，全套設計由長沙有色冶金設計研究院完成;回收100kt/a鉛冶煉和100kt/a 鋅冶煉共同產生的二氧化硫，用于配套生產硫酸300kt/a 的煙氣制酸系統由中國瑞林工程技術有限公司承擔設計。經過江銅鉛鋅金屬有限公司項目全體人員與兩家設計院通力合作，最終設計和運行成功單套制酸系統對應鉛鋅冶煉兩個冶煉系統的生產格局。作為鉛鋅聯合企業，首次三個系統高集成的模式運作成功，自2012年4月運行以來，至今已連續穩定運行達11 個月。

2 相關工藝流程簡介

2.1 鉛冶煉工藝簡介

(1)基輔賽特豎爐煉粗鉛特點。基輔賽特豎爐煉鉛在國內雖然是第一次建設，但是在國際上該技術是成熟可靠的。具有氧化還原在一座爐內連續完成;原料適應性強;金屬回收率高;密閉性好;產生的煙氣SO2濃度高;能耗低等［2］，綜合經濟效益高［3］。

(2)鉛冶煉工藝煙氣流程見圖1。

圖1 鉛冶煉工藝煙氣流程簡圖

2.2 鋅冶煉工藝簡介

(1)鋅冶煉工藝特點。鋅冶煉采用常規濕法煉鋅工藝，技術成熟，可溶鋅率高［4］，直收率高。

(2)鋅焙燒工藝煙氣流程見圖2。

圖2 鋅冶煉工藝煙氣流程簡圖

2.3 煙氣制酸工藝簡介

(1)煙氣制酸工藝特點。煙氣制酸采用成熟的煙氣制酸工藝。凈化采用動力波洗滌配電除霧;干吸采用一級干燥兩級吸收;轉化采用兩轉兩吸，低溫位余熱回收;制酸尾氣采用最新的動力波氧化鋅工藝。

(2)煙氣制酸工藝流程見圖3。

圖3 煙氣制酸工藝流程簡圖

3 相關工藝參數

(1)鉛冶煉設計相關參數如見表1。

表1 鉛冶煉設計參數表

(2)鋅沸騰焙燒相關設計參數見表2。

表2 鋅沸騰焙燒爐設計參數表

(3)鉛鋅混合冶煉煙氣設計相關參數見表3。

(4)煙氣制酸相關設計參數見表4。

表4 冶煉煙氣制酸設計參數表

4 鉛、鋅煙氣與煙氣制酸系統的無干擾對接

鉛基輔賽特豎爐冶煉煙氣與鋅冶煉沸騰焙燒爐煙氣都是冶煉煙氣制酸的原料氣，兩個系統各自擁有獨立的收塵系統和排煙系統，如何實現兩個系統在分別送、停風時，不能相互干擾在運行系統的正常運行，同時確保硫酸系統能夠正常平穩的接、停氣。在風量大幅變化，濃度大幅變化時，硫酸系統如何有效應對，觸媒溫度的控制，風量調節等都是非常具有難度。經過工程技術人員不斷的改造和崗位操作人員的精心摸索，探索了一整套適合本集成系統的接煙氣的操作規程，非常有效的應對鉛鋅煙氣的組合變化。并編制了相關操作規程教材《接鉛基輔賽特豎爐冶煉煙氣操作規程》、《接鋅沸騰焙燒爐煙氣操作規程》、《接鉛鋅混合煙氣操作規程》，該操作規程保證了鉛鋅煙氣與煙氣制酸系統的無干擾對接，實現了鉛鋅聯合冶煉的單套制酸系統對應鉛鋅冶煉煙氣的設計配置和正常運行。

鉛鋅煙氣與硫酸系統簡易流程圖見圖4。

圖4 鉛鋅煙氣與硫酸系統簡易流程圖

5 存在的問題

(1)鉛冶煉排煙風機采用國產風機，軸密封一直無法得到徹底解決，有少量二氧化硫泄露，風機房里面比較嗆，操作環境不是很理想。同時，鉛冶煉排風機采用變頻控制，由于風機選型時略微偏大，而鉛冶煉基輔賽特豎爐密閉性非常好，漏縫率非常低，造成排風機在最小頻率下運行，很容易造成變頻器溫度過高而使風機停止運行。

(2)鋅冶煉沸騰焙燒排煙風機與混合煙道距離過近，排煙風機啟動時，會造成鉛冶煉排風機出口壓力短時間突然上漲，排風機轉速快速上升的現象。

(3)鋅冶煉沸騰焙燒爐在運行過程中，由于漏風率比較高，煙氣中二氧化硫濃度相對比較低，尤其是在沸騰爐工況不是很穩定的情況下，濃度會有忽高忽低的情況。

(4)混合鉛冶煉和鋅冶煉沸騰焙燒煙氣用的混合煙道偏小，一定程度上造成兩個系統任何一個系統有波動時，制酸一級動力波入口壓力都會有較大幅度的變化，這樣無形中增加了制酸崗位員工的操作難度。

(5)兩個冶煉爐體排風機出口煙道和混合煙道，設計時采用了較多的伸縮節來消除熱脹冷縮的應力，但是在伸縮節和煙道焊接部位由于不同金屬材質連接，容易出現化學腐蝕穿孔現象，煙氣也會出現泄露。兩個冶煉爐體升溫和保溫都采用的是天然氣作為主要燃料，一定程度上增加了煙氣中的水分，也會增加煙道的腐蝕概率。

6 結語

鉛鋅冶煉企業大都因冶煉工藝限制，采用一個火法系統對應一個制酸系統的配置模式設計和生產運行。這樣的模式下，煙氣制酸系統大多產能小，設備自動化程度低，設備國產化率比較高，二氧化硫轉化率低，總硫利用率比較低，尾氣二氧化硫含量比較高，設備投資重復率比較高。而單套煙氣制酸系統對應兩個冶煉系統的成功應用，大大提升了鉛鋅冶煉配套煙氣制酸系統的產酸能力，節約了設備投資，節省占地面積，同時更加有利于制酸尾氣中二氧化硫的集中治理，保護環境。鉛鋅聯合模式在鉛鋅行業來說具有與生俱來的優勢［5］，資源可以相互利用，大大提高金屬的回收率。本套系統的成功設計和運行，在一定程度上促進了鉛鋅產業的升級換代，同時也為多金屬品種冶煉采用聯合［6］企業運作模式樹立了標桿。也為行業發展奠定了基礎，明確了方向。實現了社會效益、經濟效益和環境效益協調可持續發展。

［1］紀羅軍.“十一五”我國硫酸工業回顧及“十二五”展望(一)——有色金屬冶煉與煙氣制酸［J］.硫酸工業，2011(2):1 -11.

［2］賀菊香.基夫賽特直接煉鉛技術的應用前景［J］.湖南有色金屬，2011，27(6):20 -23，67.

［3］劉博.基夫賽特煉鉛項目技術經濟分析［D］.長沙:中南大學，2010.

［4］穆隴生.鋅精礦焙燒工藝條件對濕法煉鋅總硫利用率及鋅浸出率的影響［J］.中國有色冶金，2009(1):27 -28，46.

［5］王輝，譚善沛，劉斌，等.大型鉛鋅聯合冶煉企業的能耗現狀及其節能技術發展趨勢［J］.有色冶金節能，2007，24(3):7 -11.

［6］張楠楠，王伯鐸，王清芬，等.鉛鋅冶煉行業工業共生模式實例研究［J］.環境科學研究，2008，21(2):203 -206.