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冶金技术讲座 3铅烧结矿的鼓风炉熔炼（6）-熔炼作业-下

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chengjchyxl

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3.8　铅鼓风炉的供风与焦炭燃烧

3.8.1 焦炭燃烧反应的合理控制

焦炭的燃烧状况对炉内温度和气氛有决定性的影响。

在正常情况下，焦炭主要在风口区附近燃烧而形成高温集中的“焦点区”。焦炭既是发热剂又是还原剂，焦炭燃烧产生CO2和CO，其反应为：

　　C＋O2＝CO2＋408kJ

　　CO2 ＋ C ＝ CO－162KJ

　　C＋0.5O2＝CO＋123kJ

提高CO2/ CO的比值，焦炭燃烧发热量利用率将提高。

3.8.2 焦炭燃烧与炉内还原气氛的控制

3.8.2.1 影响焦炭燃烧的因素

影响焦炭燃烧的因素是焦炭的质量、鼓风压力和鼓风量。

1．焦炭的质量

评价焦炭的质量可从灰分、块度、空隙度、强度等参数考查。灰分少，块度小，空隙度大的焦炭，其反应能力大。

2．鼓风压力和鼓风量

风焦比是指同一时间鼓风炉内的空气量与加入焦炭量之比，它是铅鼓风炉熔炼的重要技术控制条件。

正确的风焦比，应使风口区燃烧生成的CO2/ CO=1左右，这样既能保证有适当的还原能力，又能满足热利用率高(65％以上)，使焦点区集中在沿炉高0.5-0.8m的有限范围内，让焦炭集中在风口区强烈燃烧，并使高温带沿炉宽扩展到炉中央，共产生的高温满足炉料的熔化和产物的过热。

风焦比是指同一时间鼓风炉内的空气量与加入焦炭量之比，它是铅鼓风炉熔炼的重要技术控制条件。

正确的风焦比，应使风口区燃烧生成的CO2/ CO=1左右，这样既能保证有适当的还原能力，又能满足热利用率高(65％以上)，使焦点区集中在沿炉高0.5-0.8m的有限范围内，让焦炭集中在风口区强烈燃烧，并使高温带沿炉宽扩展到炉中央，共产生的高温满足炉料的熔化和产物的过热。

3.8.2.2 炉内还原气氛的控制

影响鼓风炉炉内还原能力的因素有：焦炭消耗、料柱高度、熔炼速度、炉内温度以及风焦比等：

1 焦炭消耗

焦炭消耗增加，风口区还原带厚度增大，在燃烧带产生的CO2通过赤热的焦炭层被充分还原，生成的CO数量就多，炉内还原能力增强。

2 料柱高度

料柱增高，燃烧层厚度增大，CO2与C接触的时间延长，炉子还原能力相应提高。

3 熔炼速度

熔炼速度快，则炉料在炉内停留时间短，还原能力弱，铅氧化物来不及被还原而进入炉渣，故在正常熔炼时，应控制炉料的熔化速度等于或略小于还原速度。

4 炉内温度

炉内温度越高，金属氧化物还原进行得越完全，反应速度越快。反之亦然。特别是焦炭燃烧区的温度，不但影响炉内还原能力，也影响炉料的熔化、熔炼产物的过热和熔融产物分离等过程。

5 风焦比

当焦率不变，鼓入炉内风量不足，在燃烧带生成的CO增加，还原能力增强；而鼓入炉内风量过大时，燃烧带生成的CO2多而CO少，还原能力减弱，渣含铅高，金属回收率降低。在同等条件下，风压越大，则鼓入炉内风量越多。故选定适当的的风压，能加速气体还原剂向炉内扩散速度和气相产物CO2向外排除的速度，有利于还原反应的进行。

铅鼓风炉正常还原能力的标志是：

①熔解量稳定，炉渣和粗铅温度高，流动性正常；

②炉顶温度低，料面无CO燃烧的蓝色火焰；

③有少量的黄渣产生；

④风口表面呈类似蜂窝状的亮光点；

⑤咽喉窝不上涨，咽喉眼位置正常；

⑥渣含铅低。

生产中调整还原能力的方法主要有：

①还原能力过强时。当焦炭量未变，风量减少，相对而言，等于增加了焦炭，遇此情况，可增加风压提高入炉风量；如果是风口情况不好，送风不良，可及时处理风口，同时可用降低料柱的方法使风顺利入炉，从而降低还原能力。当焦率过高，还原能力过强，可采取降低焦率的办法予以调整。若想调整得快，可以采取降低料柱，使焦炭较快地在上部燃烧消耗部分而达到降低还原能力的目的。

②还原能力过低时。采取提高焦率或减少风量及提高料柱加以调整，视具体炉况决定。

3.8.3 焦炭燃烧强度与鼓风炉生产率的关系

焦炭燃烧强度是指鼓风炉风口区每平方米面积上每小时装入的焦炭量。焦炭燃烧强度过大、过小都不利于提高鼓风炉的生产率。只有依据最佳的风焦比，来选定合适的焦炭燃烧强度，才能保证最大的鼓风炉生产率。

实践中，焦炭燃烧强度的剧烈变动，制约着鼓风炉生产率的提高。在一定范围内，焦炭燃烧强度增大时，鼓风炉生产率相应得到提高，但是焦炭燃烧强度过大，由于焦炭层增厚，高温区上移，炉顶温度增高，炉结形成快，作业困难，反而使鼓风炉生产率下降；反之，焦炭燃烧强度过小，由于炉内缺焦，风口区中心温度降低，致使沿风口区水平断面上的高温分布不均匀，炉料在此区域内熔炼速度不均匀，鼓风炉生产率也下降，严重时导致炉渣流动性差，作业极度困难，因此目前各铅厂都根据其实际情况选定合适的焦炭燃烧强度。

3.8.4 热风熔炼与富氧熔炼

1．热风熔炼

采用热风熔炼时．由于热风带入炉内的物理显热增加，使反应物质的活性增强，因而使燃料的燃烧速度和完全程度提高。随着对天然气的开发使用和余热利用的发展，为实行热风熔炼创造了条件。热风对铅烧结块鼓风炉熔炼指标的影响见图3-13.

2. 富氧熔炼

据统计，在炼铅生产中，每生产1t铅，平均需消耗空气（标准状态）11.0×103m3 ，其中铅鼓风炉约占25%。在熔炼过程中起作用的仅仅是其中的氧，随着氧的加入，同时还带入按体积计约4倍于氧的氮，这样既增加了能源消耗，还大大增加烟气的排放量。因此，在炼铅生产中采用富氧空气来强化和改善工艺过程，很早就引起人们的重视。

采用富氧空气熔炼，由于入炉空气中氧的浓度增高．燃料燃烧速度加快，炉温升高，高温区集小，加快了炉料的熔化速度和熔体产物的过热程度．因而可提高炉子的生产能力；另外烟气量减少，烟气处理系统负荷减轻，烟气损失也随之降低．金属回收率提高。

热风对铅烧结块鼓风炉熔炼指标的影响见图3-14.

我国水口山矿务局三厂对富氧熔炼进行了工业试验，其结果列于表3-19

3.9　鼓风炉炼铅的主要技术条件及其控制

3.9.1 鼓风炉炼铅的主要技术条件

1、进料量

鼓风炉的每批进料量随炉子大小差异较大，大型炉可达1～3.5t,小型炉仅为100～500Kg，进料的时间间隔一般为10～20min，要求加料前后料面波动不大于0.5m。

2、料柱高度
铅鼓风炉生产有高料柱（3.6～6.0m）与低料柱（2.5～3m）两种操作方法，一般用前者。

当有下列特殊情况时，可考虑采用低料柱操作方法：

①烧结块含铅品位较高（50%以上），残S较高；

②烧结块强度低；

③为取得较高的床能率指标80～90t/(m2·d) ；

④小型鼓风炉熔炼。

3、鼓风风量和风压

生产中，当采用高料柱作业时，鼓风炉强度为25～35m3/(m2·min)，鼓风炉的鼓风压力主要取决于炉内料柱的阻力，并随炉况而波动，当高料柱作业时，一般为11～20kPa;低料柱作业时，一般为6.7～11kPa，当鼓风炉风口区宽度较大或选用的风口比较小时，应取较高的鼓风压力，反之则取较低的鼓风压力。

4、液铅、熔渣放出温度和炉顶压力

铅液放出温度为800～1000℃，炉渣温度为1100～1200℃。防止炉顶冒烟和大量漏风，应控制微负压操作，炉顶压力一般为-10～-50Pa。

5、焦率

高料柱作业时，焦率一般控制为10%～13%；低料柱作业时，焦率控制为7.5%～10%。

6、鼓风炉水套供水

水套冷却方式有水冷却和汽化冷却两种。当鼓风炉水套用水冷却时，对供水有如下要求：

水套出口水温度一般为60～80℃,水的硬度较大时采用下限，反之则采用上限；

当水套进出口水温差为40～60℃时，单位水套面积耗水量为16L/(m2·min)，也可按吨炉料耗水2～4m3估算；

7、有炉缸鼓风炉铅液面、渣面的控制

当鼓风压力为13.3～17.3kPa时，虹吸铅井的铅液面一般比炉缸内铅液面100～250mm。铅井内铅液面的高低用放铅溜槽的泥堰来控制，炉缸铅液面过高，则咽喉排渣和排锍时会夹带出部分铅液；若太低，锍又不能及时排出而滞留在炉缸内，极易形成炉缸炉结。

当鼓风压力为11～17.3kPa时，咽喉口底面低于虹吸井铅液面50～100mm，咽喉口渣坝高度一般为350～450mm。

3.9.2 鼓风炉炼铅的主要技术经济指标

国内几个炼铅厂鼓风炉熔炼的主要技术经济指标列于表3—24

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