回轉窯處理鋅浸出渣系統設計分析

王 興

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011）

回轉窯處理鋅浸出渣系統設計分析

王 興

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410011）

介紹了回轉窯處理鋅浸出渣系統的各生產工序，結合實際生產和工程設計經驗，配料系統宜采用減壓倉和濕式圓盤給料機，回轉窯揮發系統需控制好反應溫度，供風系統風壓宜選擇0.1～0.12 MPa，煙氣脫硫系統應充分考慮煙氣量和溫度波動的影響。

回轉窯；鋅浸出渣；設計分析

在濕法煉鋅生產中，會產生大量的鋅浸出渣［1］。該渣含鉛、鋅、銀等有價金屬，仍具有一定的資源價值和經濟價值。同時，這些廢渣具有毒性、腐蝕性等危險特性，屬于認定的危險固廢HW48（321－004－48），應按危險固廢貯存污染控制標準GB18597－2001進行貯存，相關處置企業應到省級環保部門辦理“危險固廢處理利用經營許可證”。鑒于該渣的危險性，國家環保部門不允許進行長期堆存。目前，國內大部分鋅冶煉廠的鋅渣采用回轉窯工藝進行處理［2］。

1 原料、燃料主要成分及性質

鋅浸出渣是某鋅焙燒礦酸浸壓濾后得到的，含水25%～30%。熔煉過程中需要加入焦粉作為燃料和還原劑，含水8%～10%。鋅浸出渣和焦粉的成分見表1和表2。

表1 國內某廠鋅浸出渣主要元素組成%

表2 煤粉主要元素組成%

2 工藝過程及其在設計中應該注意的問題

根據回轉窯處理工藝，可將其分為干燥窯系統、配料系統、回轉窯揮發系統、供風系統、循環水系統、煙氣處理系統等。

2.1 干燥窯系統

由于鋅浸出渣含水較高，一般需要采用干燥窯進行預干燥。含水分過高，窯體溫度難以提高，預熱帶易結團。物料與物料之間易粘結成球，難以燒透，棄渣中含鋅較高，鋅金屬回收率降低。同時，煙氣中水分過高也會影響收塵效率和布袋的使用壽命。含水分過低，會產生大量鋅浸出渣粉塵并隨煙氣帶走，影響次氧化鋅煙塵的產品質量。因此，一般將鋅浸出渣干燥到含水12%～18%。

設計中應注意的問題：干燥窯在選擇時，一般選擇窯長為12～15 m，內徑1.2～2.2 m。窯內襯耐火材料時，可選擇高溫干燥，窯頭溫度控制在1 000～1 100℃，窯尾溫度控制在300～350℃。

2.2 配料系統

配料系統主要由抓斗吊車、配料倉、給料設備、電子計量皮帶秤、膠帶輸送機等組成。干燥后的鋅浸出渣和焦粉采用半地下礦倉堆存，通過抓斗吊車將物料抓配至配料倉內，鋅浸出渣和焦粉的配比為1∶0.5。物料分別經配料倉底的給料設備給料至電子皮帶秤計量后，通過膠帶輸送機從窯尾加入回轉窯內。

設計中應注意的問題：（1）配料倉應設計成減壓倉形式。常規料倉和減壓倉形式如圖1所示。常規料倉內，隨著物料的增多倉內壓力越來越大，物料容易壓緊、結拱，下料容易堵塞。減壓倉可釋放倉內的壓力，物料下料通暢；（2）配料倉底宜采用濕式圓盤給料機。配料倉底一般采用常規的圓盤給料機，由于鋅浸出渣含水較高，物料易在圓盤上粘結，不易下料。濕式圓盤給料機上配有刮刀，物料落在圓盤上之后，被刮刀刮落至電子皮帶秤上，圓盤上不易粘結；（3）回轉窯窯尾進料處采用溜斗斜插入窯內，溜斗的角度應大于60°。由于窯尾溫度為600～700℃，溜斗不能選擇普通的鋼材，應選擇耐高溫的材質。

圖1 減壓倉與常規倉形式比較

2.3 回轉窯揮發系統

鋅浸出渣和焦粉在窯內熔化后，鉛、鋅等氧化物被還原后揮發進入煙氣中，窯渣水碎后通過溜槽流入渣池中。窯內按照溫度梯度分為干燥帶（600～700℃）、預熱帶（700～1 000℃）、反應帶（1 100～1 200℃）和冷卻帶（650～750℃）。

設計中應注意的問題：（1）窯體應做好密封，控制窯內負壓為50～80 Pa。窯尾和沉降倉法蘭連接處，應確保不漏風。窯內負壓過小，空氣量不足，反應不充分，窯渣含鋅增高。窯內負壓過大，空氣量增多，窯尾溫度升高，進料溜子易損壞；（2）窯身轉速應控制在2／3～1 r／min為宜。轉速過大，爐料在窯內停留時間短，物料反應不完全，渣含鋅升高。轉速過小，爐料在窯內停留時間長，物料翻動差，窯的處理量降低；（3）應根據物料的熔點和性質，控制窯內適宜的溫度。窯內溫度過高，鉛鋅、鋅氧化物的還原速度越快，但對窯襯磚的腐蝕越大，會降低窯的壽命。窯內溫度過低，影響鉛鋅氧化物的還原，金屬回收率降低。

2.4 供風系統

回轉窯揮發過程中，鋅浸出渣和焦粉反應需要助燃空氣，一般采用風機供風。

設計中應注意的問題：供風風機應選擇離心風機等噪音小的設備，靠近窯頭布置。風壓選擇時要考慮管路損失等因素，供風風壓一般為0.1～0.12 MPa。

2.5 循環水系統

回轉窯窯渣需要用高壓水進行水碎后流入渣池中。水碎渣池設有沖渣池、沉定池和澄清池。渣水混合物經過這三個池子后，在澄清池里面基本分離。澄清池后設置循環水池，采用泵將水打回沖渣系統循環使用。

設計中應注意的問題：（1）沖渣采用工業水，沖渣水∶渣量＝（8～10）∶1，水壓為0.1～0.2 MPa；（2）循環水系統屬于濁循環，水中還含有少量細顆粒渣，容易堵塞管道。循環水泵應采用臥式泵，立式長軸泵容易堵塞發生故障；（3）沖渣池大小按照可貯存一個班（8 h）的渣量，渣池有效利用系數取0.5～0.6。

2.6 煙氣處理系統

回轉窯煙氣處理系統一般由余熱利用系統、收塵系統、煙氣脫硫系統組成。回轉窯出口煙氣溫度為700±50℃，采用余熱鍋爐回收煙氣中的熱量，生產低壓蒸汽可并入廠區蒸汽管網，供鋅冶煉濕法生產過程使用，余熱鍋爐收下的煙塵返回配料系統。余熱鍋爐出口煙氣溫度約為350℃，進入電收塵器中收塵，收下的煙塵返回配料系統。電收塵后的煙氣溫度約為300℃，送脫硫系統處理，脫硫達標后排放。

設計中應注意的問題：（1）應充分考慮回轉窯煙氣量和溫度的波動范圍，合理選擇設備，以避免設備過大增加投資或設備過小能力不夠的問題；（2）回轉窯處理鋅浸出渣排出的煙氣中粉塵顆粒細，粘性大，且煙氣中含有一定量的SO2，根據國內同類廠生產經驗，設計應選用電收塵工藝；（3）回轉窯系統大部分屬于鋅冶煉廠，煙氣脫硫應采用氧化鋅脫硫工藝，脫硫系統的硫酸鋅溶液也可返回鋅冶煉系統。

3 結 論

鋅浸出渣處理屬于綜合回收項目，在設計上除了考慮以上內容外，還應該注意以下幾點：

1.鋅浸出渣屬于危險廢棄物，臨時堆存場地或半地下礦倉應做好防腐蝕、防滲漏處理。

2.配料系統各進料點、出料點產生的粉塵以及回轉窯放渣溜槽處排放出來的廢氣要進行通風除塵處理，確保清潔生產。

3.風機的進、出口應增加消聲器，風機房墻體采用隔音好的材質，降低噪聲污染。

4.沖渣溜槽應采用耐磨、耐高溫材質，普通的鑄鋼材料使用壽命較短。

［1］ 北京有色冶金設計研究總院.重有色金屬冶煉設計手冊（鉛鋅鉍卷）［M］.北京：冶金工業出版社，1996.

［2］ 付運康.鋅浸出渣不同處理工藝淺析［J］.四川有色金屬，2003，（1）：35－38.

System Design and Analysis of Zinc Leaching Residue Treatment by Rotary Kiln

WANG Xing
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.Of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

This artical introduces the production process of zinc leaching residue by rotary kiln.Combined with the actual production and engineering design experience，batching system should adopt the decompression chamber and wet disc feeder，rotary kiln volatilization system should control the reaction temperature，the supply air system pressure should choose 0.1～0.12 MPa，and flue gas desulfurization system should fully consider the influence of flue gas quantity and temperature fluctuations.

rotary kiln；zinc leaching residue；design and analysis

TF806.12

A

1003－5540（2016）05－0037－02

2016－06－18

王 興（1984－），男，工程師，主要從事有色冶金設計和咨詢工作。