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煉鉛用奧斯麥特爐及耐火材料介紹

發(fā)布時(shí)間：2022/7/11 16:23:24 點(diǎn)擊率：來(lái)源:保溫磚作者：榮盛耐材

奧斯麥特法熔煉技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種金屬提取過程中，可以熔煉銅精礦產(chǎn)出銅锍、直接熔煉硫化精鉛礦生產(chǎn)粗鉛、熔煉錫精礦生產(chǎn)錫，也可以處理冶煉廠的各種渣料及再生料等。奧斯麥特法是在熔池內(nèi)的熔體—爐料—?dú)怏w之間造成強(qiáng)烈的攪拌與混合，大大強(qiáng)化熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)速率，以便在燃料需求和生產(chǎn)能力方面產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。奧斯麥特法的噴槍豎直浸沒在熔渣層內(nèi)，噴槍結(jié)構(gòu)較為特殊，爐子尺寸比較緊湊，整體設(shè)備簡(jiǎn)單。

奧斯麥特技術(shù)是在原有賽羅熔煉法和艾薩熔煉法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的應(yīng)用性技術(shù)開發(fā)，特別是增加了噴槍外層套筒，使?fàn)t內(nèi)所需二次燃燒風(fēng)可以直接從同一支噴槍噴入爐內(nèi)，使熔池上方的金屬蒸氣和未完全燃燒的碳質(zhì)顆粒得以充分燃燒，并由激烈攪動(dòng)的熔體將其吸收，較大幅度地提高爐內(nèi)反應(yīng)的熱效率，同時(shí)也改善了煙氣性質(zhì)。

奧斯麥特爐結(jié)構(gòu)是由爐殼、爐襯、爐底、爐墻、爐頂、噴槍、噴槍夾持架及升降裝置、加料裝置、上升煙道以及產(chǎn)品放出口等組成。上升煙道設(shè)計(jì)一是保證煙氣通暢，二是盡量防止黏結(jié)堵塞，而且確保發(fā)生黏結(jié)后容易清理。煙道的結(jié)構(gòu)形式有傾斜式和垂直式。煙道內(nèi)襯耐火材料，目的是使進(jìn)入煙道的熔渣可自流回到爐內(nèi)。傾斜式煙道黏結(jié)嚴(yán)重，而且不易清理。垂直式煙道是余熱鍋爐受熱面的一部分，這種形式的煙道內(nèi)壁溫度低、煙塵易黏結(jié)，但黏結(jié)層易脫落，好清理。

奧斯麥特爐熔煉速度快，生產(chǎn)率高，建設(shè)投資少，生產(chǎn)費(fèi)用低，原料適應(yīng)性強(qiáng)，與已有設(shè)備配套靈活、方便，操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高，燃料適應(yīng)范圍廣，有良好的勞動(dòng)衛(wèi)生條件。但是爐壽命較短，噴槍保溫要用柴油或天然氣，價(jià)格較貴。

1、奧斯麥特?zé)掋U熔煉工藝流程

1）車間布置

車間布置如圖1所示。

圖片圖1注：煉鉛熔煉車間布置

2）煉鉛熔煉工藝流程

煉鉛熔煉工藝流程如圖2所示。由圖2可知，在第一階段（熔煉），鉛精礦、鉛殘?jiān)约傲蛩徙U殘?jiān)旌隙趸枰约笆沂黄鹛砑拥綘t內(nèi)。燃料煤、噴槍空氣、噴槍氧氣以及保護(hù)氣通過噴槍進(jìn)行供給。所有階段的煙塵會(huì)在熔煉階段加入。

圖片圖2注：煉鉛熔煉工藝流程

鉛金屬以及含鉛40wt.%的殘?jiān)鼤?huì)在這一階段產(chǎn)生，當(dāng)金屬被階段性排除后，殘?jiān)糇飨乱浑A段反應(yīng)。當(dāng)爐內(nèi)殘?jiān)萘窟_(dá)到上限時(shí)，給料會(huì)暫停。熔池會(huì)降低，起初通過添加鉛精礦與塊煤（還原1），隨后只是添加塊煤（還原2）。在此兩個(gè)還原階段，殘?jiān)械难趸U含量減少形成鉛金屬，殘?jiān)械你U含量在過程結(jié)束后會(huì)從40wt.%降至5wt.%。氧化還原段所加物料時(shí)段如圖3所示。

圖片圖3注：氧化還原段所加物料時(shí)段

2、奧斯麥特爐結(jié)構(gòu)概況

奧斯麥特爐結(jié)構(gòu)如圖4所示，分為三部分：底壁（包括爐床和排放口）、上壁和錐體。爐殼由鋼板軋成并根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸焊接。頂部包括噴槍口、進(jìn)料口、備用燒嘴口、取樣口和余熱鍋爐口，如圖5所示。

圖片圖4注：奧斯麥特爐結(jié)構(gòu)示意圖

圖片圖5注：奧斯麥特爐爐頂示意圖

所有的受熱面都襯有耐火磚。爐床底部主要由高級(jí)粘土質(zhì)耐火磚和搗打混合物組成。除了出渣口周圍區(qū)域，爐殼和椎體的整個(gè)外部表面為由垂直套管焊接在表面的水冷式。爐殼下部有一個(gè)出渣口和一個(gè)排鉛口，由雙層套管（非垂直套管）圍繞。爐體由格床結(jié)構(gòu)支撐。

1）排放口

奧爐熔煉過程產(chǎn)品可通過排放口排出。排放口可通過吹氧管或風(fēng)鎬打開，要關(guān)閉排渣口可使用“泥塞”人工關(guān)閉或通過泥炮槍噴入粘土關(guān)閉排放口，包括金屬排放口，熔渣排放口。

奧爐使用的排放口含兩層（外部或內(nèi)部）水冷銅擋板。排放口用于排出熔爐內(nèi)的熔化物。排放口擋板冷卻系統(tǒng)在熔爐排放時(shí)對(duì)排放口擋板進(jìn)行冷卻，如圖6所示。

降低排放口插入物被腐蝕的程度，保護(hù)水冷降低內(nèi)部排放口擋板后的防火材料的磨損，并能在停止排放后冷卻熔化物，從而幫助排放口關(guān)閉。

圖片圖6注：奧斯麥特爐排放口示意圖

由于排放口擋板插入物承受的熱循環(huán)非常快同時(shí)被腐蝕嚴(yán)重，所以它是奧斯麥特爐磨損最快的部件之一。對(duì)排放口擋板插入物進(jìn)行水冷能降低其磨損率，因此能降低更換它們的頻率。奧爐使用的插入物由加工過的石墨制成，并置于一個(gè)帶彈簧的楔形系統(tǒng)中。在熔爐關(guān)閉前或在“緊急排放”時(shí)，使用金屬排放口作為完全排放口將熔爐內(nèi)的熔化物全部排出。

2）電熱前床

電熱前床是用于容納奧爐產(chǎn)出的含鉛5%左右的終渣，終渣經(jīng)過渣溜槽流入20×3.162m?的電熱前床，電熱前床使鉛進(jìn)一步沉淀后送入煙化爐進(jìn)行鋅渣的煙化作業(yè)，設(shè)計(jì)渣高1.3m，沉淀出的鉛經(jīng)鉛排放口排入鉛包，經(jīng)鉛包吊運(yùn)注入鉛鍋，渣排放口定期將渣放入煙化爐，煙化爐檢修時(shí)前床渣可通過水淬堆存，然后返回?zé)熁癄t。電熱前床通過三根石墨電極對(duì)熔渣進(jìn)行保溫，電源引自鼓風(fēng)機(jī)房10kV配電室，正常工作時(shí)基溫度的控制是通過控制伸入前床的電極和前床變壓器進(jìn)行控制，三只電極通過位于9米高的三只卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行控制。

3）風(fēng)冷底板

奧爐底部由支撐在格床上的鋼質(zhì)底板組成。在熔爐設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，為熔爐鋼質(zhì)外殼受熱膨脹留有富裕量。底部通過爐床上安裝的一層耐火材料進(jìn)行隔熱。風(fēng)冷防止底板因持續(xù)受熱而發(fā)生變形。風(fēng)冷由自然對(duì)流產(chǎn)生。敞開的格床便于底部空氣流通。因此需要特別注意的是底部不可覆蓋，密封或封閉，如圖7所示。

圖片圖7注：風(fēng)冷底板示意圖

4）水冷外殼

熔爐內(nèi)部使用耐火襯里，同時(shí)外部外殼也需要進(jìn)行冷卻，以防止持續(xù)受熱而發(fā)生變形。這一低強(qiáng)度的冷卻方法并不會(huì)對(duì)由耐火襯里傳出的熱量有太大影響，而只能冷卻凝固外殼“熱面”的一薄層爐渣并在耐火材料失效的情況下保護(hù)外部鋼質(zhì)外殼，從而為安全停爐贏得時(shí)間。水冷外殼設(shè)計(jì)采用了并行水冷環(huán)路設(shè)計(jì)，因此在其中一個(gè)環(huán)路失效后水冷系統(tǒng)還能繼續(xù)運(yùn)行，從而能在可控條件下安全停爐。

5）Ausmelt 噴槍

奧斯麥特噴槍結(jié)構(gòu)如圖8所示，內(nèi)部由四只不銹鋼同心套管組成。噴槍內(nèi)部的燃料（粉煤）、混氧風(fēng)，噴槍風(fēng)，套筒風(fēng)都會(huì)連接到屬于各自的管道中，噴槍大體上可以分為兩個(gè)功能區(qū)：噴槍安裝板以上部分和噴槍安裝板以下部分。安裝板以上部分提供了工藝管道的連接，該部分對(duì)噴槍的提升和固定起著重要的作用。支撐板下部是插入到熔爐的同心管。噴槍全長(zhǎng)20.86m，爐內(nèi)長(zhǎng)度低于12.6m。其中混氧風(fēng)管最短，噴槍風(fēng)管最長(zhǎng)，套筒風(fēng)管止于旋流器上方，粉煤管延伸至旋流器下方。

圖片圖8注：噴槍示意圖

6）保溫?zé)?/div>

保溫?zé)斓淖饔糜校阂皇切聽t襯的烘烤和預(yù)熱；二是冷、熱爐的再熱；三是拆除噴槍后的保溫。爐子壓力總是維持在-250～50Pa（表壓），火焰形狀保持長(zhǎng)而窄是非常重要的，因?yàn)槿绻鹧嬷苯記_擊爐壁，則會(huì)導(dǎo)致爐襯的嚴(yán)重剝蝕。在到達(dá)爐膛前，長(zhǎng)焰還可以得到充分的燃燒，減小浪費(fèi)。燒嘴將使用輕柴油作為其主要燃料來(lái)源，使用空氣作為助燃物。在爐子升溫過程中，燒嘴必須以較大的助燃空氣流量和燃料流量以使?fàn)t子升溫，強(qiáng)度從小火流量升至升溫末期的最大流量，備用燒嘴的“標(biāo)稱額定參數(shù)”確定應(yīng)可將爐溫保持在1200℃，供應(yīng)的熱量應(yīng)足以補(bǔ)充爐子的總熱量損失。其中爐子的總熱量損失不包括廢氣排放帶走的熱量。

7）噴槍位置

圖片圖9注：噴槍位置示意圖