艾萨炉粉煤喷吹强化熔炼实践

张龙1，朱兴朝2，撒庭闯3

摘要：会泽冶炼厂艾萨炉采用克莱德粉煤喷吹技术，采取合理的渣型，优化入炉物料，稳定合理的操作等措施，生产指标不断优化，艾萨炉点火后连续稳产高产，实现了强化熔炼。

关键词： 艾萨炉；克莱德喷吹；强化熔炼；

0 前言

艾萨炉的技术核心，是使用顶吹喷枪通过喷枪内独立的富氧空气管道和粉煤管道，将富氧空气和粉煤鼓入熔池。气流通过旋流器的作用在熔池内形成旋流状搅拌环境。艾萨炉能够处理高硫自热硫化铅精矿的能力。同时由于具有强烈的搅拌环境和粉煤燃烧提供的热能，因此艾萨炉富氧顶吹熔炼具处理物料复杂多样性的特点。

1 克莱德粉煤喷吹

喷煤系统安装在煤粉料仓下。包括两个压力容器（锁气罐、发送罐）和一个定容积的给料器，可以连续并精确的将煤粉喷入熔炉中。空气在给料器出口处进入以便于能沿着输送管线输送物料。氮气用于在两个压力容器中流化物料。在锁气罐和发送仓的进口和锁气罐的出口都安装有克莱德公司的气控圆顶阀。这些阀门充气密封后可以防止压力泄漏。发送仓可供应稳定的物料量到给料机中。给料仓的流化是用通过孔板提供的氮气进入流化设备完成的。氮气通过一个阀环路控制后提供给每一个流化点。

2 顶吹喷枪

2.1 喷枪结构

艾萨炉喷枪由同心煤管、工艺风管组成，喷枪上部设置有橡胶制波纹膨胀节。该装置的能够保证喷枪端部在熔池内搅动时对顶部产生的力，通过膨胀节进行释放，防止喷枪受到应力剪切而折断。喷枪内部设置有旋流器，旋流器的主要作用是将喷枪鼓入的垂向气流，通过旋流器后改变气流方向。使之形成垂向与横向交叉的旋转气流。旋流形成情况直接关系着炉内熔池的搅拌反应情况。

序号	旋流器角度	旋流器与喷枪口的距离	煤管与喷枪口的距离	使用效果
1	45°	700mm	500mm	喷枪摆动较好，但是喷枪喷溅太大
2	65°	900mm	700mm	喷枪喷溅较小，但是摆动较差
3	55°	900mm	700mm	喷枪使用效果较为理想，喷溅不是太大，摆动较好

通过不断的试验摸索，从旋流器的角度、安装位置着手，找出了对喷枪损伤最小、搅动最优、喷溅最小的旋流器参数，并运用于生产中取得了较好的效果。

2.2 延长喷枪使用寿命

影响喷枪使用寿命的原因：渣型不稳定、炉温不平稳、渣含铅波动较大、喷枪插入熔池深度过深。

渣型控制：通过对铅精矿、铅渣和烟尘等入炉物料成分的提前取样分析和上一炉渣型成分的分析结果，结合冶金计算确定熔剂配入量，以控制艾萨炉的熔炼渣型为：Fe/SiO2=0.60～0.90，CaO/SiO2=0.30～0.60。渣温控制：在渣型确定后，熔炼的渣温也随之确定，同时熔炼过程通过调整喷枪的氧气量和粉煤量以控制熔渣的过热温度。生产过程中，以稳定工艺风量10800Nm3/h和调整氧气量 2000～3400Nm3/h、粉煤量0.3～1.0t/h调整熔炼渣温在1000～1080℃。渣铅的控制：合适的渣含铅可确保渣温在控制范围并最大限度减少喷枪的浸蚀，生产过程主要根据熔炼物料的含铅情况和熔炼调整控制，结合熔渣取样分析的含铅情况、探渣判断炉内铅熔池深度情况以确定艾萨炉的放铅频次和量，最终稳定控制渣含铅在45～50%。喷枪压力控制：为确保熔炼的传热和传质效果，根据生产实践控制艾萨炉喷枪的端压15～30kPa、背压60～100kPa，进而控制喷枪的插入熔池深度和搅拌强度，以尽可能降低熔渣对喷枪的浸蚀。

3 艾萨炉顶吹熔池熔炼关键控制

熔炼控制艾萨炉熔炼的富铅渣主要为“PbO-CaO-SiO2-Fe”渣型。熔渣中的硅具有粘度大的特性，而Fe当被氧化为Fe3O4具有较高的熔点同样会造成粘度上升。粉煤喷吹熔池熔炼过程，粉煤喷入熔池燃烧后需要渣型能够满足将燃烧产生气泡快速穿透，需要确保熔渣熔点、粘度偏低。当熔渣具有较高的粘度时，熔池内产生的气泡不能快速穿透熔池。产生一个熔池聚集气泡的环境，达到一定的静态压力后存在瞬时释放的可能。释放的气泡将会把熔渣带出造成泡沫渣产生。因此艾萨炉生产时需要控制氧气量，确保氧气能够满足粉煤燃烧、PbS反应所要需量。但氧气过剩系数不得过高，不然熔池内的铁会被氧化为Fe3O4造成泡沫渣产生。

通常艾萨炉SiO2：Fe一般为在0.8左右。当渣中的Fe3O4达到7%左右是必须进行处理，一般是加入块煤和石英石溶剂，进行还原作业，降低渣中Fe3O4的含量。熔渣的温度越高则相应粘度就会降低，如果艾萨炉发生熔池泡沫恶化情况时，需要将喷枪提至高位。从熔池上部向下逐步搅动，当熔渣温度足够高时熔渣粘度降低，也可以确保气泡的穿透能力大于熔池静态压力。

4 结束语

对比其它炼铅工艺艾萨炉克莱德粉煤喷吹熔炼具有，可以通过调节配料、空气系数、富氧浓度等参数及时调节炉况。一台炉子既可以进行铅精矿的氧化造渣，也可以对反应生成的铅金属和炉渣进行处理。

参考文献

[1]陈卓如主编．工程流体力学．北京：高等教育出版社，1992

[2]彭容秋．铅锌冶金学．北京：科学出版社，2003．1

[3]黄希祜．钢铁冶金原理．北京：冶金工业出版社，2006