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2013
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密闭鼓风炉与敞开鼓风炉在铜镍矿的区别

密闭式鼓风炉与原敞开式鼓风炉从炉型结构、砌筑方式、冷却方式、炉料的分布、炉气的分布、温度分布、供风制度等方面有不同。

喀拉通克铜镍矿冶炼车间于1989 年建成投产, 其熔炼设备选型为敞开式鼓风炉,特征为半自热氧化熔炼, 只能处理块状物料。原矿破碎后产生30%~40%的粉矿,用土法烧结成块后返回熔炼工序处理, 烧结中浪费大,污染环境。随着矿山资源的减少, 直接处理粉矿及回收烟尘, 以提高资源的利用率就越显得重要。2000年底,冶炼敞开式鼓风炉改造为密闭式鼓风炉的工程启动, 20013月密闭式鼓风炉投料开炉。现就改建后密闭式鼓风炉与原敞开式鼓风炉从以下几个方面予以比较。

一、炉型结构、砌筑结构及冷却方式

1炉型结构比较

A.炉型结构最大的变化是在炉口结构上,改造后的密闭式鼓风炉炉口结构由箱形梁、U形支脚、加料斗及炉顶水套组成。加料斗沿炉子纵向中心线分布, 是炉口结构的重要组成部分, 对烟气浓度、烟尘率、劳动条件等有很大影响。加料斗呈长方体形状,其选型原则:长尽量靠近端水套,长度不够,焦炭、转炉渣、特富矿等块料两头分布少,易起炉结。我车间加料斗与端水套间距为200mm;宽一般取侧水套上端间距的1/4~ 1/3。太宽,两侧的烟气通道断面减小,料面太平,中心料柱加宽,不利于熔炼;太窄,影响进料量;高过深,加料斗下沿容易粘结炉料产生棚料,同时受热过高时易变形损坏,降低料斗寿命;过浅,不利于料封。此次鼓风炉改造, 加料斗选型为: 长x宽x高= 8000mmx400mmx1600mm, 敞开式鼓风炉炉口敞开,两侧加料, 无上述设备。

B密闭式鼓风炉烟道在炉子后端,而敞开式鼓风炉烟道在炉子正上端。

C. 敞开式鼓风炉为半水套结构,密闭式鼓风炉为全水套结构。

2本床砌筑结构比较

鼓风炉改造为密闭式后,本床由敞开式的半水套改为全水套,故本床砌筑结构有较大变化。

敞开式鼓风炉半水套本床砌筑结构为:铸铁底板上砌本床死底,死底上砌炉缸大墙, 炉缸大墙砌好后再砌缸活底,水套座在炉缸大墙上。密闭式鼓风炉为全水套结构,水套直接座在铸铁底板上,本床砌筑结构只有炉缸而无死底及大墙。密闭式炉缸砌体厚度为740mm,敞开式本床死底加炉缸活底,厚度为1310 mm。即密闭式本床厚度比敞开式减小570mm,为原敞开式本床厚度的56%。砌法上也有很大不同,主要体现在密闭式鼓风炉炉缸在砌筑中,于纵、横向竖缝上预留膨胀缝,而敞开式没有留。从生产实践看,预留膨胀缝后,本床膨胀变形比敞开式小多了。敞开式开炉3 个月左右,本床后端尾板就变成弧形,需用槽钢做框架及工字钢做支架另行加固。

3冷却方式的比较

水套的冷却,由敞开式的水冷改为汽冷。水冷用一般工业用水,而汽冷使用软化水。汽冷与水冷比较,优点主要体现在以下3个方面:

A.节约用水。因汽化冷却时冷却水循环快,效率高,故用水量大大减少。一般来说,汽冷用水量是水冷的1/10。铜镍矿工业用水来自地下水,近年来,地下水水位下降,供水已出现较大压力。故汽冷的节约用水,对铜镍矿的可持续发展有很重要的现实意义;

B.节约燃料。汽冷产生的热量,一部分用做冶炼车间浴室供热,取代了原有的锅炉房;

C. 延长水套使用寿命。因汽化冷却用水经过软化处理,水套内不产生水垢,各处温度均匀,温差小,无敞开式时的局部过热现象,从而延长了水套的使用寿命。

二、炉内炉料、炉气、温度的分布

1.炉料的分布

铜镍矿的密闭式鼓风炉是在原敞开式的基础上改建而成的, 采用两侧加料, 通过加料主皮带布料溜槽把炉料送到炉中心的加料斗中, 与中间布料效果一致。炉料离开加料斗后, 块料往两侧偏析, 夹带少量粉矿;中间是大量粉矿夹带少量块料形成中心料柱。而敞开式则是两边进料, 炉料在炉子两侧形成斜坡料面, 物料中夹带的少量粉料偏析在两侧, 块料偏在中间。

2炉气分布

炉料的分布状态, 决定了炉气的运行状态。密闭式鼓风炉内两侧以块料为主, 炉气上升的自由通道面积大, 从而形成炉气的两侧分布状况, 即所谓的周边行程。而中心部分, 因炉料以粉状物料为主, 炉气上升的自由通道面积小, 料层阻力大, 炉气分布少; 在敞开式鼓风炉中, 炉气相对来说是中间运行比两侧好。

3温度的分布

温度的分布主要由炉料的分布及炉气的分布决定, 因密闭式鼓风炉块料偏析在两侧, 炉气也主要由两侧运行, 导致两侧的温度比炉中心高。这种温度分布差, 在预备区上部很明显, 而在预备区下部及焦点区逐渐减小, 在风口区附近基本趋于一致。在敞开式鼓风炉中, 则是中间温度高于两侧, 中间为主要熔炼区域, 也是在预备区上部很明显, 而在预备区下部及焦点区逐渐减小, 在风口区附近基本趋于一致。

三、风压

敞开式鼓风炉所有物料都呈现块状, 块率达90%左右, 极限鼓风量大, 风压比密闭式鼓风炉开得高。在密闭式鼓风炉中, 炉料含粉状物料( 混合精矿、烟尘、石灰粉、特富粉矿等) , 物料块率为50%~ 60% , 极限鼓风量比敞开式小, 风压相对要低。否则会破坏料层的稳定性, 大量出现穿洞等故障, 使出炉烟气温度升高, 水平烟道造成损坏( 2004 年大修时, 尾部斜烟道由锅炉钢板内衬耐火材料式改为水套烟道, 抗高温性能大大提高; 但其后的水平烟道仍是由锅炉钢板轧卷而成) , 且烟尘率急剧上升, 降低直收率。

四、脱硫率、床能率降低及其原因分析

密闭式鼓风炉因物料的偏析, 处理粉矿中心料柱的存在, 使炉气分布不均, 减小了物料与炉气的接触面积, 使炉料中高价硫化物的离解、氧化、造渣反应受到抑制。加上鼓风量没有敞开式的大, 即弱化了冶金反应, 导致在同样的条件下( 指空气熔炼状态) 脱硫率、床能力相对敞开式鼓风炉较低。

2006 3 , 冶炼车间制氧站投入使用, 富氧熔炼使脱硫率与床能力都有所提高。空气熔炼时, 正常情况下, 密闭式鼓风炉床能力为38~ 42 t / m2 # d; 富氧熔炼时, 床能力一般能达到45~ 48 t / m2 # d。调整物料, 增加易熔物料时, 可达48~ 52 t / m2 # d

空气熔炼时, 脱硫率为46% 左右, 富氧熔炼时可达48% ~ 50%。敞开式鼓风炉, 床能力为70 t/ m2 #d 左右, 脱硫率为48% 左右。

五、密闭式鼓风炉的生产实践

从以上密闭式鼓风炉与敞开式鼓风炉的对比分析可以看出, 密闭式鼓风炉的生产特点是块状物料向两侧偏析, 炉气呈周边行程。炉温两侧高, 中间低, 冶金反应集中在两侧, 即两侧是主要的熔炼区域。因此, 要操作好密闭式鼓风炉必须注意好以下几个方面:

1严格控制风压。风压过高, 使烟尘率增大, 降低直收率。另外, 会造成上燃, 生成炉结、穿洞等故障, 降低床能力, 并提高出炉烟气温度, 不利于炉口及炉口烟道的维护。正常情况下, 风压宜稳定为7. 8~ 8. 5 kPa

2保持料封。料封达不到要求, 造成加料斗冒烟, 操作环境恶化, 出现跑空风, 空气利用率降低, 且焦点区上移, 影响床能力。

3强化炉结处理。炉子两头易形成大炉结, 两侧部位易出现穿洞, 操作中必须经常捅打炉结, 封堵穿洞或破开穿洞洞壁, 否则会使炉况恶化。

4针对密闭式鼓风炉两头炉气运行差易长炉结的特点, 布料操作时应两头适当多加块料, 少加混合精矿, 这样可改善两头炉料的透气性, 提高两头温度,抑制炉结的生成。

5布料时实行往返布料, 力求布料均匀。配料中有些物料配料量较小如石英石、石灰石, 布料时布到一半就没有了, 那么下一批同种物料, 就应从反方向加料, 这样就可保证相邻两批料在加料中相对应的部位上, 料量符合配料比例。

6严格控制混合精矿水分为13% ~ 15%。水分过高, 加料斗斗壁粘结物料严重, 易造成料斗棚料; 水分过低, 中心料柱不易形成, 粉料脱离加料斗后向两侧熔炼区域散, 促进炉结的生长, 且烟尘率大增。

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