奥斯麦特炉

澳斯麦特炉炼锡工艺与生产实践

宋兴诚黄书泽

(云南锡业集团有限责任公司，云南个旧661000)

[摘要】简要描述了云锡集团引进澳斯麦特炉取代原有的反射炉、电炉等锡精矿还原熔炼炉的工艺过

程和对配套的工序进行全面的技术改造后形成的新的炼锡系统，以及试生产的实践。

[关键词】澳斯麦特技术；锡冶炼；工艺；试生产 [中图分类号】TF814 [文献标识码】B [文章编号】 1002—8943(2003)02—0015—07

1、前言

澳大利亚澳斯麦特技术(Ausmelt Technology)也被称为顶吹沉没喷枪熔炼技术(top submergedlance technology)，它是由澳大利亚澳斯麦特公司在赛罗熔炼技术(Sirosmelt Technology)基础上开发成功的有色金属强化熔炼技术。1999年通过反复论证，云锡公司决定引进澳斯麦特技术，用一座澳斯麦特炉取代所有的锡精矿还原熔炼反射炉和电炉。并对锡精矿还原熔炼车间及其配套工序和设施进行全面改造，使云锡公司的整体锡冶炼技术达到世界领先水平。工程于20o0年11月1日破土动工，2002年4月11日点火烘炉，4月18日炼出第一炉锡， 5月14日完成引进合同规定的对澳方的72 h验收指标考核，正式验收。5月20日澳方人员撤离现场，转入试生产阶段。在试生产过程中，利用云锡长期积累的丰富经验，除很快掌握了基本操作外，还对澳方提供的炉渣渣型、喷枪风煤比、二次燃烧(套筒)风等工艺条件进行了调整和改进的探索，取得显著成效，多项指标超过了澳方人员指导热调试阶段的水平，各项技术指标全面达到或超过设计指标。因炉衬损坏，9月3日停炉整改至此第一炉期结束，期间连续运行了303周期(炉)，共处理锡物料24 731．159 t，产出粗锡9 139．52 t，炉床能力达到14．62 t ／(m ·d)，粗锡品位在90％以上；共发电715．68万kW·h，日发电量已达90 000 kW·h，基本满足澳斯麦特系统用电需要；熔剂率接近零，充分体现了澳斯麦特炉炼锡系统优质、高效、节能、低消耗的特点。但同时也暴露出诸如因烟尘量过大致使锡直收率低，收尘系统不适应等问题。停炉后除更换渣线附近的耐火砖外，同时针对发现的问题进行了全面整改。本文对云锡澳斯麦特炉炼锡工艺以及在第一炉期内的试生产的实际情况作一简要的描述。

2 澳斯麦特炉炼锡系统的组成

澳斯麦特炉炼锡系统由炼前处理、配料、澳斯麦特炉、余热发电、收尘与烟气治理、冷却水循环、粉煤供应和供风系统等8个部分组成(见图1)。

2．1 澳斯麦特炼锡炉

澳斯麦特炉是一个高8．6 m、外径5．2 m、内径4．4 m的钢壳圆柱体，上接呈收缩的锥体部分。圆锥体通过过渡段与余热锅炉的垂直上升烟道连接，炉子总高约12 m，炉子内壁全部衬砌优质铬镁砖。炉顶为倾斜的平板钢壳，内衬带钢纤维的高铝质浇注料，其上分别开有喷枪口、进料口、备用烧咀口和取样观察口。在炉子底部则分别开有相互成90゜角的锡排放口和渣排放口，渣口比锡口高出200mm。

熔炼过程中，经润湿混捏的物料从炉顶进料口加入熔池，燃料(粉煤)和燃烧空气

以及为燃烧过剩的含CO、C和SnO、SnS等的二次燃烧风均通过插入熔池的喷枪喷入。当更换喷枪或因其它事故需要提起喷枪时，则从备用烧咀口插入。备用烧咀以柴油为燃料。喷枪是澳斯麦特技术的核心，它由特殊设计的三层同心套管组成，中心是粉煤通道，中间是燃烧空气，最外层是套筒风。喷枪被固定在可上下运行的喷枪架上，工作时随炉况的变化由DCS系统或手动控制上下移动。

澳斯麦特炉炼锡分三个阶段周期性进行：

(1)熔炼阶段。锡精矿还原熔炼温度1 150℃左右，连续6 h不间断加入物料，最终熔池深度1．2 m，炉渣含锡约15％。其间放粗锡三次，粗锡放入炉前锡锅，经适当冷却捞出浮渣后泵入锡罐车，送精练车间处理。放完第三次粗锡后，进入渣还原阶段。

(2)渣还原阶段。加入还原煤，对炉渣进行深度还原，使炉渣含锡由15％降到5％左右。这时熔池温度上升到1 250℃，持续时间约1 h。

(3)排渣阶段。还原阶段结束后，停止加入一切物料，提起喷枪，开渣口排出炉渣，用渣包运送烟化炉处理，直到渣池深度下降到350 innl左右为止；渣还原阶段生成的高铁锡合金则留在炉内参与下阶段反应。

上述过程全部DCS系统自动控制。包括各种物料的配比、喷枪的风煤比及鼓风量、燃烧空气过剩系数、喷枪进入炉内程序、喷枪高度、炉内温度和负压等参数的检测，控制，记录以及备用烧咀的升降等，也包括对余热锅炉的状况(蒸气量、蒸气温度、蒸气压力等)，烟气处理系统各工序的进出口温度和压力等监测。整个熔炼过程基本实现自动控制。

2．2 炼前处理系统

个旧地区相当一部分锡精矿中含有大量的As、S和Fe(具体成分见表1)，如将这部分精矿直接进行熔炼，会产生大量的浮渣(如硬头、离析渣、锅渣、炭渣和

铝渣等)和烟尘，使粗锡质量下降和大量的锡在流程中反复循环。这不但降低了熔炼炉的实际处理能力，积压资金，更致命的是返回品的多次反复产出及处理增加了加工成本，严重影响整体经济效益

中As和S的质量分数均低于0．8％。经过焙烧的精矿中，大部分Fe由FezO，转化为有磁性的Fe304，因此采用弱磁机通过一段干式磁选就可以把锡精矿含锡由40％左右变为50％，高级精矿回收率可达90％t2J。

2．3 配料系统

配料系统由料仓、电子皮带秤、皮带运输机和双螺旋混捏机组成。分装在7个料仓中的锡精矿、石英、石灰石、还原煤、返回烟尘、焙烧析渣等物料，按控制室的指令经皮带秤计量后，汇人1#皮带送人双螺旋混捏机中加水混捏成团，以防止粉状的精矿、烟尘等物料在加入炉子跌人熔池时被抽人烟道中。经润湿混捏的物料顺序由2#、3#、4#和5#皮带运输机送到炉顶，从进料口直接加入炉内。2．4 余热发电系统

澳斯麦特炉在熔炼过程中产生大量高温烟气，但锡冶炼过程基本不用蒸气，而本公司有长期利用余热发电的经验，因此采用余热发电方案。考虑到锡冶炼过程会产生大量烟尘以及发生炉渣喷溅粘结堵塞上升烟道的可能性，因此采用了新型的带有膜式全水冷壁垂直上升烟道、强制循环和新型带弹簧垫锤式振打清灰装置的余热锅炉(图2)，每小时产出30 t的2．5 MPa、400℃过热蒸气，供6 000 kW 汽轮机发电机组发电。

澳斯麦特炼锡过程是周期性的，在放渣阶段或更换喷枪时烟气量大幅下降，以至余热锅炉产出的蒸气量甚至不足以推动汽轮机空负荷运行，这将会造成机组的损坏，对汽轮发电机组的运行是不允许的。为此，配置了一台能力为10 t／h 的燃煤蒸气锅炉，平时可作为中心锅炉站向全厂提供蒸气，而在余热锅炉蒸气不足时，集中供汽轮机发电组发电。由于余热锅炉蒸气量的频繁变化，给系统的控制带来很大的困难，为此采用DCS对汽机运行时的各参数检测、控制和汽机保护联锁以及设备状态的监测等，并在汽机组上设置了先进的数字式电液调节系统

DEH (Digital Electro Hydraulic Control of Turbine)，保证系统安全可靠运行。

2．5 烟气处理系统

烟气处理系统由3部分组成：①余热锅炉的水平段，3 200 m 的表面冷却器和3 390 m 布袋收尘器组成的收尘工序(图2)；②由二级高效湍冲洗涤器及相配套的浆液循环、沉降、过滤等设备组成的SO?洗涤工序；⑧作为湍冲洗涤器的SO ?洗涤吸收剂的石灰石乳制备工序。

从澳斯麦特炉排出的高温烟气经余热锅炉降温到300~350℃并在水平段沉降一部分烟尘后，进入表面冷却器。在表面冷却器中烟尘进一步沉降并使烟气温度降到150~200℃。此后，再进入布袋收尘器。在锅炉水平段沉降的烟尘由设在其底部的刮板运输机刮人储灰斗，并定期从储灰斗放出烟尘，用真空输送至制粒。表面冷却器和布袋收尘器灰斗中的烟尘，也同样定期真空输送到制粒系统，经制粒后的烟尘直接返回配料系统或进行焙烧脱砷处理后再返回配料系统。

通过布袋收尘器除尘后的烟气经二级串联的高效湍冲洗涤器，用石灰石乳淋洗，烟气中的SO：达到排放标准后，经800 kW 引风机排人烟囱。脱硫过程生成的石膏泥浆泵人沉降槽，底流送板框压滤机过滤，滤液返洗涤器，石膏渣送堆渣场。石灰石乳制备站日处理100t石灰石，外购一5 mm石灰石粒经二段球磨，石灰石乳粒度100％通过250目(见图3)。产出的石灰石乳除供澳斯麦特炉炼锡系统烟气洗涤用外，还供烟化炉和炼前处理烟气洗涤脱SO?使用。

2．6 冷却水循环系统

采用炉壁喷淋水强制冷却的方式，以延长炉衬耐火材料寿命。冷却水经软化处理循环使用。如图1所示，冷却水从循环水泵房冷水池泵到30 m处的高位冷水箱，自流到澳斯麦特炉。为保证炉壁各个部分形成均匀的水膜，分别在炉体圆柱部分、锥体部分和平炉盖上设置相应的喷水管，而在出渣口和出锡口则采用铜水套强化冷却。各路回水最终沿炉壁流下经汇水槽汇入低位集水箱，再自流到循环泵

房的热水池，最后回冷水池循环使用。为保持水的清洁，在循环中部分回水要进行过滤处理。在循环水泵房中还有一循环系统，负责风机房各类风机冷却水的供给和处理。

2．7 燃煤供应系统

澳斯麦特炉用粉煤做燃料。燃煤供应系统由粉煤制备、粉煤仓、粉煤计量器、螺旋输煤泵和载煤风干燥装置组成。(见图4)。由粉煤制备车间气动输送来的粉煤进入顶部粉煤仓，经给料器使粉煤均匀流入环状天平计量器计量后，进入螺旋输煤泵，被载煤压缩空气(载煤风)裹载，通过喷枪喷入熔池。为防止载煤风中的水份和油雾造成送煤设备和管道的粘结，在输煤泵前设置了一套除水、除油装置。

2．8 供风系统

澳斯麦特技术的核心是喷枪，燃煤和燃烧空气通过喷枪喷入熔池，二次燃烧风则通过外层套管在熔池上方鼓入炉内。由于喷枪插入熔池，并使熔池保持一定程度的搅动状态，要求燃烧风有恒定的大于0．2 MPa的风压，而二次燃烧(套筒)风的压力为80 kPa。此外，由于在三个熔炼阶段的供风量变化幅度很大(见表2)，因此要求鼓风机在保持恒压的前提下有较宽的风量调节余地。

心压缩机和一台16650 m3／h、风压90 kPa的单级离心压缩机，分别作为

燃烧风、载煤风和套筒风的供风设备。供风系统还包括3台供备用烧咀雾化风和布袋收尘器反喷吹除灰用压缩空气的4L一20／8型压缩机，一台作仪表动力用风的螺杆压缩机。

全系统的抽风依靠设在系统尾端的两台800kW引风机(一开一备)。

3 试生产实践

3．1 对澳斯麦特公司设计

指标考核前的试车情况

云锡的澳斯麦特炉，于2002年3月建成，通过空负荷试车后，4月11日点火投入热试车，到9月3日完成第一阶段的试车任务，历时145d。其间曾因设备故障等各种原因数次停炉保温处理。在这一阶段的试车和试生产过程中，前后共熔炼了303个周期(即303炉)，共处理含锡原料24 731．159 t，产粗锡9 139．520 t，利用余热发电715．68万kW·h

3．1．1 试车的物料

云锡澳斯麦特炉试车用物料主要是含锡原料、熔剂、还原剂、燃煤等，各种物料的成分和粒度基本按照澳斯麦特公司的设计要求提供。

(1)含锡原料。云锡澳斯麦特炉试车用原料，主要成分见表3。

(2)熔剂。试车用熔剂主要是石灰石和石英砂，其成分见表4。表4 试车用熔

度比澳斯麦特公司设计要求低一些。所以加入方式也与澳斯麦特公司要求的在混料机之后加入的要求不同，而是采取和物料一起加入的方式。试车用燃料是用烟煤经过球磨后的煤粉，粒度为一100目。还原剂和燃煤的主要成分见表5，其灰份的主要成分见表6。