貴冶一系統閃速爐給料系統改造運行實踐

葛劉生，邱小英，葛根法，柯兆華，鄭艷玲

（1.江西離子型稀土工程技術研究有限公司，江西 贛州 341000；2.國家離子型稀土資源高效開發利用工程技術研究中心， 江西 贛州 341000；3.江西銅業股份有限公司德興銅礦，江西 德興 334200）

1 引言

江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴冶）一系統采用閃速熔煉、PS轉爐吹煉、回轉式陽極爐精煉、永久不銹鋼陰極電解、兩轉兩吸制酸的主工藝流程［1］。貴冶失重給料系統由攪拌器、失重呼吸收塵系統、精礦給料螺旋、失重計量倉負荷傳感器構成。

本文對生產過程中失重給料系統存在的料量波動大、物料計量不準確、下料不均勻導致偏析等一系列問題進行了簡單概述。針對這些問題，對貴冶現有的給料系統和煙灰給料系統進行了相應的升級改造，達到了閃速爐下料均勻的效果。

2 閃速爐給料系統原理

一系統閃速爐通過失重計量螺旋給料及振動給料，向精礦噴嘴內輸送銅精礦［2］。失重給料控制系統通過料倉總成重量的減少來計算投料量，并根據該投料量與設定值進行的比較結果，控制給料螺旋的速度，使投料量與設定值一致。投料控制器持續工作，直至稱量倉總成的重量達到預設的下限值。當達到下限設定值時，稱量倉上面的球面閥會自動開啟并開始向稱量倉加料，直至稱量倉的重量達到預設的上限設定值。此時球面閥再次關閉，開始新一輪失重控制循環［3］。

稱量倉內的排料量無法精確計量，只能依靠歷史數據進行體積流量估算。失重控制器通過控制輸出信號調節投料螺旋轉速，保證投料量相對準確。因此要嚴格控制加料時間，不宜太長，否則會造成投料偏差增大而影響爐膛內物料反應［4］。

3 閃速爐給料系統存在的問題及原因分析

改造前，一系統閃速爐入爐物料從振動布料器兩側進入精礦噴嘴中，通過調節埋刮板轉速和螺桿機料層厚度來控制煙塵計量，以手動分料閥方式進行煙塵分料［5］。上述給料方式容易帶來以下問題：

（1）物料數量波動大、物料計量不準確、布料不均勻。螺旋機最大允許波動值為5t，但在實際操作中，螺旋機最大波動超過30t，波動幅度遠大于設計值。給料螺旋給料量波動趨勢如圖1所示。這會對閃速爐爐況造成很大的影響［5］。

圖1 改造前給料螺旋給料量波動情況

（2）給料螺旋給料量波動大，會導致反應塔內下料出現偏析，富氧空氣與精礦的氣固相混合不均勻，存在精礦過氧化和欠氧化現象。直觀表現為反應塔側壁溫度易出現局部高報事故，冰銅品位波動大，閃速爐渣含銅高達2%以上。

4 失重給料系統改造

（1）對原有的通過失重計量螺旋給料和振動給料將銅精礦送入精礦噴嘴的閃速爐精礦給料系統進行了改造。改造后的系統拆除了精礦噴嘴振動給料器，在每根精礦計量螺旋出料口處增設了能力為Q=100t/h的1#、2#風動溜槽各1根。出料口的這2根風動溜槽匯入1根能力為Q=200t/h的3#風動溜槽中。通過3#風動溜槽將銅精礦送入精礦噴嘴中。同時，對精礦噴嘴的入口接收箱分布器進行了整改，使進入精礦噴嘴的物料能均勻地進入閃速爐中。

（2）煙塵失重技術應用及控制優化，可以使煙塵計量更精確，且可抑制料量波動，為了將煙塵精確計量均勻加入到精礦噴嘴中，對煙塵給料系統進行了改造。用1個有效容積相當的圓柱形煙塵倉替換原有煙塵倉，改造后的煙塵倉外形尺寸為Φ4000mm×5600mm。此外，為了避免因風機振動對失重計量帶來的計量精度問題，煙塵失重計量裝置支撐梁采用吊掛結構，支撐結構與風機平臺脫開。同時將風機基礎改為混凝土基礎，并采取適當的減振措施。在新建的煙塵倉下設置1臺能力為Q=30t/h的煙塵失重計量裝置，失重計量裝置下設1根計量給料螺旋，螺旋出料口接煙塵風動溜槽。煙灰通過風動溜槽送至3#精礦風動溜槽中，與精礦混合后通過精礦風動溜槽進入精礦噴嘴中，達到煙塵精確計量和均勻給料的目的。

圖2 給料系統改造前后對比圖

5 改造成果

在精礦裝入量穩定前提下，改造前后閃速爐的主要技經指標及控制參數對比如表1所示。減少渣含銅既能改善閃速爐原材料的適應性，又能有效地提高銅冶煉綜合總回收率［6-7］。影響渣含銅的因素很多，如冰銅品位、爐內氧化氣氛的強度、閃速爐渣類型、操作溫度、磁性氧化鐵的含量、爐渣澄清的程度［8］。這些因素絕大部分與閃速爐給料系統和煙灰給料系統的穩定性密切相關。改造后閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，處于銅冶煉行業領先水平。SO3發生率的升高會增加鍋爐煙塵的粘結，提高后續廢酸處理工藝的費用，同時會增加后續廢酸處理工序的成本；另外，SO3發生率升高會使煙氣露點增加，使排煙系統設備腐蝕加重，同時也會使電收塵器的收塵效果下降，嚴重地限制了工廠長周期生產運行［9］。改造后SO3發生率由1.84%大幅下降至0.82%，極大地提高了系統性能。

表1 閃速爐改造前后主要技經指標變化

如圖3所示，改造后的閃速爐給料螺旋運行非常平穩。給料螺旋給料量波動最大值從30t下降到4t（螺旋機設計容許的波動值最大為5t），波動幅度明顯減小，解決了反應塔中局部過熱和爐況波動的問題，提高了物料的均勻性［10］，為系統適應高作業率、高精度提供了強有力的保證，這對穩定閃速爐爐況有重大意義［11］。

圖3 改造后給料螺旋給料量波動情況

6 結論

對生產過程中出現的物料計量不精確、料量波動大、布料不均勻、渣含銅品位高等問題進行了相應的技術改造。改造后，閃速爐渣含銅由2.0%降到1.37%，可減少銅損失28980t/a，年增加收入6.7億元，SO3發生率由1.84%下降至0.82%，減少了設備的腐蝕，使閃速爐大修周期從2a變成3a，延長了閃速爐的使用壽命。

通過將近1a的生產實踐表明，改進后的失重給料系統無論是工藝還是設備性能都比改進前更適合生產特點，確保了生產的安全順行，也改善了操作現場的環境。