頂吹爐處理錫中礦的研究

李俊杰，李家福

（1.云南錫業(yè)股份有限公司錫業(yè)分公司，云南 紅河 661000；2.云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云南 文山 663000)

1 原理

工業(yè)生產(chǎn)原理主要包括錫的煙化揮發(fā)、高價(jià)硫化物的熱解、硫化物的氧化及造渣反應(yīng)等。

1.1 錫的煙化揮發(fā)主要反應(yīng)如下

FeS2于300℃開始反應(yīng)，560℃激烈進(jìn)行，680℃時(shí)，分解壓Ps2=69.06kpa，分解出的S2將繼續(xù)氧化生成SO2進(jìn)入煙氣中。

1.2 生產(chǎn)技術(shù)路線

（1）通過控制過剩風(fēng)系數(shù)保證爐內(nèi)弱還原氣氛，加入黃鐵礦使SnO2或Sn生成SnS從爐內(nèi)揮發(fā)出來經(jīng)二次燃燒風(fēng)氧化成SnO2進(jìn)入收塵系統(tǒng)。

（2）利用FeO與SiO2的親和力，使過量的鐵造渣除去。根據(jù)技術(shù)路線，將每一個(gè)周期分成熔煉階段和煙化階段。

1.3 生產(chǎn)原則工藝流程圖

工業(yè)生產(chǎn)工藝原則流程圖見圖1所示。

圖1 頂吹爐處理錫中礦原則工藝流程圖

2 生產(chǎn)方案

入爐主要物料為低品級(jí)錫富中礦，配料控制入爐錫品位7%～8%左右，通過鉛頂吹爐噴槍噴入富氧和粉煤，為燃燒所提供必須的熱量，通過控制過剩風(fēng)系數(shù)a或配比還原煤保證爐內(nèi)還原氣氛，將SnO2還原SnO或Sn，加入硫化劑，使得錫生成SnS從爐內(nèi)揮發(fā)出來，SnS氧化成SnO2通過ESP收塵捕捉，得到較高品位的煙塵。

（1）周期作業(yè)，每周期5h，熔煉階段連續(xù)加料2h，投入低錫精礦60t/周期～70t/周期，煙化階段2h，排渣更換噴槍1h。留渣池深度500mm～700mm。熔煉階段溫度1150℃～1200℃，期間部分SnS直接揮發(fā)進(jìn)入煙塵，錫的氧化物與硫反應(yīng)揮發(fā)，高價(jià)硫化物分解成為低價(jià)硫化物，鐵的氧化物與石英造渣。

（2）煙化階段溫度1200℃～1250℃，快速、大量間斷性投入黃鐵礦，殘余Sn繼續(xù)硫化揮發(fā)，同時(shí)硫勢(shì)增強(qiáng)。

（3）熔煉段加入富氧，氧氣量0Nm3/h～3500Nm3/h，氧氣濃度在20.95%～32%之間調(diào)節(jié)。控制混合后的噴槍富氧空氣總量在16000Nm3/h左右，使鼓入爐內(nèi)的噴槍風(fēng)量保持恒定，確保熔池充分?jǐn)噭?dòng)。

（4）爐渣達(dá)到Sn＜0.35%。

（5）渣型選擇。根據(jù)物料性質(zhì)低品級(jí)錫精礦含F(xiàn)e為34.82%，硫精礦含F(xiàn)e為45.56%，均為高鐵物料，為避免沖渣爆炸，選出合理渣型，硅酸度K控制大于0.8，根據(jù)FeOSiO2-CaO三元系相圖，獲得最佳爐渣熔點(diǎn)及流動(dòng)性有利于爐渣排放并使金屬錫與爐渣易分離，獲得較好熔煉煙化效果，渣型成分控制范圍：0.8＜K＜1.1；CaO/SiO2＜0.5；棄渣Sn＜0.35%。

圖2 1250℃時(shí)FeO-SiO2-CaO三元系等粘度線

各個(gè)階段渣成分在三元系中的位置（見圖2），粘度均小于0.5Pa.s。本次工業(yè)生產(chǎn)沒有比較硅酸度K值高低對(duì)錫的揮發(fā)率速度的影響。

（6）加硫制度。煙化段硫精礦加入方式為熔煉結(jié)束進(jìn)入煙化段后加入硫精礦，經(jīng)“簡(jiǎn)易投料控制器”控制投入，每周期投入硫精礦20t左右，入爐錫品位控制在7%～8%左右；熔煉段，投入1t/h～1.5t/h還原煤控制還原氣氛，煙化段根據(jù)情況投入還原煤1.5t/h。

結(jié)果表明：頂吹爐由于物料落差高，上部溫度高，硫精礦粒度細(xì)，從料口在下落到熔池過程FeS2容易被受熱分解，硫精礦消耗率過高，提高黃鐵礦利用率成為本次煙化揮發(fā)關(guān)鍵。硫精礦在煙化段投入爐內(nèi)進(jìn)行煙化，其效果比較明顯，與上次熔煉過程持續(xù)加入方法相比較，渣含錫明顯下降，但消耗仍然過高，影響技術(shù)指標(biāo)，由于工業(yè)生產(chǎn)后期使用“簡(jiǎn)易投料控制器”，使硫精礦利用率有效提高，降低了硫精礦使用量，因此在后期對(duì)“硫精礦投料控制器”有待進(jìn)一步優(yōu)化。

（7）參數(shù)控制。圍繞熔煉階段和煙化階段的氣氛、保證攪拌以及硫勢(shì)控制條件，本次工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了大量嘗試，得出本次工業(yè)生產(chǎn)的最佳控制參數(shù)，見表1～表2。

表1 熔煉階段技術(shù)參數(shù)表

表2 煙化階段技術(shù)參數(shù)表

2.1 投入產(chǎn)出情況

本月生產(chǎn)有效時(shí)間計(jì)算從1月1日11點(diǎn)46分2659周期投料起，至1月21日7點(diǎn)44分2644爐放渣結(jié)束止，總時(shí)間為：20天。

當(dāng)月實(shí)際熔煉：64爐，熔煉有效作業(yè)時(shí)間為17.04天，設(shè)備有效開動(dòng)率為85.18%。投入含錫物料：3805.96t（錫量：270.127t）投入硫化礦1661.2t，產(chǎn)出錫煙塵591.204t，含錫平均品位為40.42%，(錫量：238.951t)，拋渣3875.985t(錫量：12.644t)，含錫平均品位為0.33%。硫酸產(chǎn)品2025t。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本次實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的原料含錫7.8%，經(jīng)過頂吹爐熔煉、煙化處理后，錫直收率為88.46%，渣含錫0.33%，取得較好的技術(shù)指標(biāo)。

3 結(jié)論

通過本次工業(yè)實(shí)驗(yàn)，與錫頂吹爐、煙化爐煙化技術(shù)指標(biāo)和作業(yè)成本分析，頂吹爐進(jìn)行低錫物料煙化生產(chǎn)工藝上可行。為公司處理高雜物料打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。