《锌精矿沸腾焙烧工艺》PPT课件

（Suitableforteachingcoursewareandreports）锌精矿沸腾焙烧工艺1、备料工序硫化锌精矿是生产锌的主要原料，成分一般为：Zn45~60%,Fe5~15%,S30~33%，浮选精矿粒度较细，90%为0.07mm，堆密度1.7~2.0g/cm3。锌精矿等级见下表：锌精矿的等级标准一锌精矿焙烧工艺介绍锌精矿来源较广，成份复杂，为了使焙烧能有一个相对稳定的工艺条件，必须对精矿进行配料以使精矿万分稳定控制在焙烧操作允许范围内，并且不发生大的波动，这还关系到整个锌冶金的稳定性。除了对成份进行控制外，还需对精矿进行预处理，以控制粒度和含水量。配料采用仓式配料，将来源不同或成份不同的精矿分仓堆放，根据成份进行配料计算，得到配料比例。配料设备有配料圆盘和电子皮带秤，控制各种精矿的流量比例，就能使混合精矿成份保持相对稳定。由于精矿在运输、贮存过程中，会因干燥冰冻等因素结块，必须进行破碎，破碎设备有鼠笼破碎机。精矿采用自然干燥和配料调整的方法来保证含水量在8~10%。一锌精矿焙烧工艺介绍2、沸腾炉工序锌厂使用炉床面积为109m2的沸腾炉。该炉为鲁奇式，它有一个锥型的扩大段，采用无前室加料系统，设有物料排出口及直通式风帽，炉子加料口设有紧急闸门，在炉况异常时，保护抛料机。与传统道尔式沸腾焙烧炉相比，它有一个锥形的扩大段，在这一扩大段内，炉气上升的速度比沸腾层相比要慢，使气体与物料有充分的反应时间，提高了焙烧矿的质量。备料工序送来的混合锌精矿送入炉前仓，再由仓下调速胶带给料机、定量给料机，计量后由分配圆盘分别加到两台抛料机上，将混合精矿抛入焙烧炉内。焙烧炉产出的焙砂经两台流态化冷却器和高效圆筒冷却机进一步冷却至150℃左右。冷却后的焙砂经埋刮板运输机送到球磨机室进行球磨，磨细后的焙烧矿与烟尘混合用汽化喷射泵送制液车间浸出制液。沸腾焙烧炉产出的烟气经余热锅炉回收烟气余热后，经两段旋涡收尘器、电收尘器收尘后由排烟机送制酸系统。一锌精矿焙烧工艺介绍1．锌精矿焙烧的目的将精矿中的ZnS尽量氧化成ZnO，同时让铅、镉、砷等杂质氧化变成易挥发的化合物从精矿中分离。使精矿中硫氧化成SO2，产出足够浓度的SO2烟气供制酸。2．锌精矿焙烧的要求尽时能完全地氧化金属硫化物，并在焙烧矿中得到氧化物及少量硫酸盐；使砷和锑氧化，并以挥发物状态从精矿中除去；在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌，因为铁酸锌不溶于稀硫酸溶液；得到细小粒子状的焙烧矿以利于后序工作浸出的进行。二焙烧的目的和要求1、锌精矿焙烧反应一般规律流态化焙烧的理论基础是固体流态化，当气体通过固体料层的速度不同时，可将料层变化分为三种状态：即固定床、膨胀床及流态化床。锌精矿沸腾焙烧就是利用具有一定气流速度的空气自上而下通过炉内矿层，使固体颗粒被吹动，相互分离而呈悬浮状态，达到固体颗粒（锌精矿）与气体氧化剂（空气）的充分接触，以利化学反应的进行。主要化学反应为:2ZnS＋3O2＝2ZnO＋2SO2......................(1)ZnS＋2O2＝ZnSO4……………………….(2)ZnO＋SO2+1/2O2＝ZnSO4………………(3)3ZnSO4＋ZnS=4ZnO＋4SO2…………….(4)最新的理论认为硫酸锌的生成实际上要经历一个生成碱式硫酸锌的过程：3ZnS+11/2O2=ZnO·2ZnSO4+SO2………(5)ZnO·2ZnSO4+SO2+1/2O2=2ZnSO4……..(6)三沸腾焙烧原理2、锌精矿焙烧动力学过程及机理金属硫化物的氧化反应是一个气、固相的多相反应过程，过程很复杂。反应分成以下几步骤：1）氧分子经扩散到达硫化物表面；2）氧分子在硫化物表面被吸收，并分解成为活性氧原子；3）氧原子向硫化物晶格中扩散，与金属离子和硫阴离子结合生成金属氧化物和吸附态的SO2；4）SO2分子从固体表面解吸扩散到气相中。三沸腾焙烧原理硫化物的焙烧氧化过程是从表面向内部进行的，反应前期生成的氧化物层必然会对氧分子的向内扩散和SO2分子的向外扩散起阻碍作用，使反应速度下降，固体颗粒越大，扩散所需的时间越长，也就是完成反应的时间越长，如果在生产条件下不能满足这个时间的要求，氧化过程就不能进行彻底，造成焙烧产物含硫上升，质量下降。所以硫化矿的粒度是焙烧质量的一个重要条件。当处于低温焙烧时，SO2通过氧化物层扩散，还会与氧气和氧化物进行反应，使得硫酸盐大量增加。一方面,由于SO2、O2在气相中的扩散速度，和它们的浓度有密切关系。增大烟气中的O2浓度和减少SO2浓度都有利于总反应速度的提高。在工业上采用提高O2浓度的方法来强化焙烧过程。除此之外，温度对扩散过程有决定性的影响，较高的温度能加速气体的扩散，在工业上将控制焙烧温度作为控制焙烧反应速度的重要手段。三沸腾焙烧原理3、传热原理流态化床的热传递可分为三种形式，即固体与气体间、流态化床内各部分之间、流态化床与管壁之间的热传递。传热方式主要是对流。由于流态化床内固体与气体之间接触多，有效传热面积大，故总的传热效率比固定床大。由于流态化床内固体颗粒快速循环以及气流使床层激烈搅动，因而流态化床内各部分的温度几乎一致，就是在大量放热反应的焙烧过程中，床层内积分的温度仍能保持均匀一致，这对焙烧过程是非常有利的条件。在生产实践中可以控制床层内温度差在±10K波动。三沸腾焙烧原理锌精矿的氧化过程是复杂的多相反应过程，与许多因素有关，为保证焙烧炉的的正常操作，应加强对主要影响因素的控制。1．开炉正常开炉是指焙烧炉从常温开始升温到达正常条件的全操作过程，开炉所用时间48～72h，临时停炉后的开炉是指从当前状态开始达到正常工艺操作条件的全操作过程。1）临时停炉后的开炉临时停炉后，焙烧炉保持着较高的炉温。首先以20000～45000Nm3/h的鼓风量来回鼓风2～3次，确认炉况良好后，保持20000～25000Nm3/h的鼓风量。可以以较快的速度升温，炉温到850℃时开始投料，同时增大鼓风量到35000～45000Nm3/h，以20～27t/h的投料量，当炉温稳定在900℃以上后，开炉成功。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素２）正常开炉109m2焙烧炉升温分成四个阶段，第一阶段：常温～350℃升温，升温速度为40℃/h，同时向炉内鼓风20000～25000Nm3/h，烟气出口压力控制在+30～-30Pa之间；第二阶段：当温度升到350℃时，恒温16～24h，在此期间向炉内加入种子焙砂（俗称“底料”）120～140t，使炉内形成厚600～800mm的沸腾层。鼓风量应根据沸腾情况及时调整。如果沸腾不良，应停止焙砂加入的作业，反复增大鼓风量操作使沸腾完全好转，仍保持20000～25000Nm3/h的鼓风量。种子焙砂尽量选择溢流焙砂，要控制总硫量在2%以下，壁免给烟气系统带来低温腐蚀；第三阶段：以30℃/h的速度升温到650℃，恒温8~16h；第四阶段：以40℃/h的速度升温，当温度升到850℃时，向炉内开始投锌精矿，当温度上升到950℃时，鼓风量增加到44000Nm3/h，以27t/h（湿）的流量向炉内加料。严格注意炉温的变化，炉温稳定在900℃以上时，开炉完成。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素3）新建焙烧炉的开炉①升温曲线(见下图)四锌精矿焙烧操作控制及影响因素　　3）新建焙烧炉的开炉　　②新建焙烧炉的开炉前空试和阻力测定　新建或炉体大修后的焙烧炉先进行空试和阻力测定。空试是测试风帽的阻力。在一定的鼓风流量下，用流量计测量风帽的流量，各个测试区域内的平均伴之差不大于10%，说明阻力分布正常，否则要找出原因并做出调整。阻力测定是测量炉床的流量一压力降特性曲线。炉床的压力降就是阻力。以不同的鼓风量向炉内鼓风，由于这时炉床是唯一的阻力层，因此风箱压力就是炉床的压力降，通过连接不同鼓风量可以做出炉床的流量————压力降特性曲线，这个曲线作为今后工艺操作的参考。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素3）新建焙烧炉的开炉　　③沸腾焙烧炉系统投产整个过程分为三个部分：a、木柴烘炉：一般在炉底上铺1～2mm厚钢板，再在钢板上燃烧木柴或木碳，热气通过炉气出口和烟气系统其它孔洞排出。也可以在内箱内用电炉丝或燃烧器加热烘烤。木柴烘炉温度控制在100～120℃，恒温时间8天。b、油枪燃油烘炉：油枪燃油升温度每小时升温速度＜5℃，升至250~350℃恒温低温烘炉时间适当延长，有利于物理水蒸发（炉顶砌筑时会淋过雨，且拱角砖后背砖取消，改为浇注料，含水分高），在此期间，可铺底料200～300mm厚，铺底料期间，逐台试抛料机，调试好抛料机落点，并开启鼓风机，吹平炉内焙砂。恒温8天后，仍按每小时升温5℃的速度升温至650℃，恒温4～5天后（到分解砌体所含结晶水的目的），整个沸腾炉烘炉完成。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素　3）新建焙烧炉的开炉　　　③沸腾焙烧炉系统投产整个过程分为三个部分：c、投料生产：加足种子焙砂，静止高度厚达650～700mm，鼓风机对炉内连续鼓风，炉内呈微沸腾状况，焙砂全部受热至900℃以上，即可投入锌精矿，关闭油枪，打开一旋入口和电收尘入口的闸门，打开电收尘出口φ2000蝶阀，打开至制酸阀门，关闭至开炉烟囱阀门，关闭开炉烟道入口阀门，烟气转换工作完成。流态化冷却器送水、供风，冷却圆筒送水、运行，球磨机启动运行，焙砂系统开启完成。电收尘器在通烟气前24h，开启电加热，接通烟气后，温度达到250℃，可对电场送电。给料系统按沸腾炉投料量需要，保证正常供料。整个过程严格按升温曲线进行。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素2正常操作条件的控制与调整1）．物料的物理化学性质。物料颗粒愈小，比表面积愈大，就愈有利于焙烧，但颗粒也不宜太细，如颗粒过细，在生产中会形成过多的烟尘量，影响焙烧的正常运行工况。锌精矿成分控制表四锌精矿焙烧操作控制及影响因素2）．沸腾层温度流化层的温度主要是通过调整加料量、鼓风量以及二者之间的比例来控制的。在正常操作下流态化层的温度都是比较稳定的，有时由于精矿含硫品位、加料量和鼓风量的波动会使温度发生变化。随着温度的升高，氧化过程的总速度加快。但是温度太高，会发生烧结现象不利于焙烧。沸腾炉正常运行工况下，沸腾层温度控制在850℃～950℃。在正常操作中，沸腾层温度分布均匀，各点温差不超过10℃，而且温度变化趋势也很一致，当温差变化大或温度趋势发生背离时，应考虑到炉内出现局部不沸腾等故障。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素3）．烟气温度烟气温度只作为操作参考而不作为控制对象。烟气温度测点设于炉顶或烟气出口，一般情况下，烟气温度和沸腾层温度有一个相对固定的温差。当精矿含水少或粒度过细时，会进入上部空间燃烧，使烟气温度上升，此时，烟尘量增大，烟气系统的热负荷也上升，烟尘品质下降。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素4）．鼓风量与过剩空气系数一定的鼓风量即要维持焙烧炉的沸腾状态，又要为焙烧提供一定的过剩空气系数。鼓风量决定于加料量，应通过冶金计算来确定。实际鼓风量应高于理论鼓风量，两者的比值称为空气系数。空气系数一般为1.05~1.20，空气系数太大会使烟气量增大使SO2浓度降低，设备负荷增大。反之会使焙砂质量下降，甚至造成工艺事故，因此鼓风量的调整应与加料量调整同步进行。根据经验计算1吨精矿鼓风需求量为1500~1800Nm3/t。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素5）．风箱压力风箱压力不作为控制对象，只是炉况的参考。它是沸腾层和炉床阻力的情况的反映。在正常生产中，风箱压力会很缓慢地上升，这是由于炉内会出现风帽堵塞，大颗粒沉积和烧结物的原因。在鼓风量变化后，风箱压力也会发生微小变化，过一段时间后回复到原来的值，这是因为沸腾层的密度变化需要一段时间才能稳定。当箱压力出现突然变化，则说明炉内发生了异常情况。风箱压力还与沸腾层高度有关，在鼓风量一定的情况下，排料口高度越高，则风箱压力高。需要注意的是，调节排料口高度虽然能使风箱压力发生改变，但并不能改善炉况，因此不宜用这种方法来调节风箱压力。大颗粒焙砂的沉积是引起风箱压力上升的重要原因，可以采用定期排放沉积大颗粒来延缓风箱压力上升的程度。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素6）．加料量加料量是一个重要的控制参数，它决定了沸腾层温度和鼓风量，以及烟气温度，加料量的任何变化都会引起主要操作参数的控制指标的变化。对一定金属锌产量，加料量的大小决定于精矿中Zn品位，Zn品位低时，加料量相对较大，高时加料量相对较小，所对对加料量的调整除根据炉况外，还应根据精矿中Zn的品位进行。应将焙砂和烟尘残硫作为加料量调整的重要参考。在鼓风量与加料量匹配且温度正常时，如果残硫高于控制上限，则应考虑减少加料量以使精矿在炉内有足够的停留时间充分氧化。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素7）．炉顶压力炉顶压力测点位于烟道口，其控制范围在+30~-30Pa之间，对炉顶压力控制原则是使烟气能顺利进入烟气系统，并尽量保持较高的SO2浓度，烟道不产生烟气泄漏。通过调节排烟机导叶开度来控制这个压力。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素3生产故障处理1）低风量操作焙烧炉有时因各种原因需降低加料量操作鼓风量降至额定鼓风量75%以下称之为低风量操作。低风量操作时，最低鼓风量不能低于额定鼓风量的50%，并将操作温度控制在870~920℃，每隔2~3h将鼓风量升至额定鼓风量的90~100%鼓风1~3min再降下来。低风量操作时，可以暂停排料1~3h，这个时间也可以根据风箱压力上升的情况决定。在生产中不宜长时间处于低风量的操作，它会使大颗粒沉积速度增加，并易发生局部烧结。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素2）停电故障停电故障，指无事先准备的突然停电，此时最重要的是做好炉内保温。立即关闭焙烧炉的加料口，做好再次开炉前的各项准备工作，来电后，首先启动热力系统，然后按短期停炉后的开炉方法进行操作，如果炉内有烧结现象，可用压缩空气翻吹烧结部位，直到沸腾正常，风箱压力处于合理范围。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素3）炉内烧结炉内发生烧结时，风箱压力会在短时间内明显变化。各温度点温差增大，溢流焙砂量减少。当出现上述征兆时，首先应停止加料以防烧结进一步恶化，待炉温降到880℃后停止鼓风，用钢钎等工具找出烧结部位，用压缩空气翻吹烧结部位，并反复用大风量翻动沸腾层，风箱压力恢复到正常范围即可开炉加料。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素4）炉底沉积由焙砂中的大颗粒物料引起。大多数焙烧炉在操作一段时间后都会出现这个现象，物征是风箱压力不断上升。定期增大鼓风量可以部分排出这些大颗粒沉积物。但无论采取哪种方法都不可能消除炉底沉积，因此当风箱压力上涨到一定程度时，就应停炉对炉床进行彻底清理。减缓炉底沉积的最重要的手段是严格控制精矿粒度，尤其是防止硬块，石块金属杂物等进入炉内。另外应根据精矿的成份控制炉温。例如精矿含铅上升时，应适当降低焙烧温度以减缓颗粒“生长”的速度。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素5）炉壁结块下塌炉壁结块下塌一般发生在短期停炉后的开炉初期，炉壁上的结块因热胀冷缩的原因与壁面结全松动而滑塌，如果下塌面积小可以不作处理继续操作，如果下塌面积大而导致风箱压力发生变化，则应按烧结故障方法处理。四锌精矿焙烧操作控制及影响因素五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能1、沸腾焙烧炉(见图)沸腾焙烧炉的工作原理是将空气从炉底送入，经空气分布器进入炉内，当空气以一定的流速自下而上地吹过颗粒状料层，整个料层在空气的搅动下，炉料粒子互相分离，并上下翻腾，只要风速不超过一定限度，炉料粒子就在一定的高度范围内处于悬浮状态，造成矿粒与气体接触的最好条件，使焙烧过程气固间热交换速度快，反应十分激烈，并且料层温度均匀。沸腾焙烧炉产出焙砂质量好，生产率高，操作简单，便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，因此在冶金工业中得到广泛应用。云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖锌厂五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能1、沸腾焙烧炉五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能4）风帽109m2沸腾焙烧风帽采用直孔式风帽，和一般的风帽相比，直孔式独孔风帽有以下优越性：a出口气流流速大，可达40m/s，不易堵塞，在运转一年后其堵塞率不超过30%。b风帽基本上不会出现烧损，适合高温焙烧要求，寿命长，运行成本低。C风帽容易清理。5）炉体109m2沸腾焙烧炉采用扩大型，经扩大后上部空间断面积为209m2，气体流带从下部直线段从0.55m/s降低到0.27m/s。焙烧总高为17m，炉底到烟气出口高度13.4m，炉壁用粘土砖砌筑，在炉壳和粘土砖之间砌一层保温砖。在下部沸腾层区域有冷却装置安装孔和人孔，在距炉底1.8m处设有开炉燃烧孔。排料口下缘炉底940mm。排料口用异形砖砌筑以留出安装溢流高度调节板的槽，使沸腾层高度可以在940mm到1060mm之间。与溢流口相对的是两个加料口，其中心距炉底1800mm，在满足加料的条件下，加料口应尽量小，以减少漏风量。在直段还设有电偶孔，喷水孔，在底部炉墙上还设有底流排放孔和排放装置。五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能2沸腾层冷却装置沸腾层的冷却装置采用冷却盘管，主要作用是导出沸腾层的热量以使焙烧温度保持在要求的范围。冷却装置一般与余热锅炉共用一套热力系统，压力为4.4Mpa，盘管受热面积为40.2m2。这种冷却盘管具有寿命长，工作压力高，设备紧凑等优点。主要缺点是管束悬空，固定困难，最下排管受焙砂冲刷腐蚀严重，使用寿命为二年。五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能3焙砂冷却设备从溢流口和锅炉排出的物料需冷却后才能进行输送和细磨。溢流焙砂由流态化冷却器和圆筒冷却器冷却。流态化冷却器冷却效率高，结构简单，体积小，能耗低，故障小。焙砂入口温度1000℃，经流态化冷却器后降至500℃，与锅炉烟尘混合后再进入冷却圆筒进一步冷却。冷却圆筒是一个五腔室的筒型旋转体，在腔室之间是冷却水。焙砂从头部进入腔室之后在螺旋叶片的拔动下向尾部运行，通过腔壁与水发生热交换。圆筒冷却器处理量为18t/h，焙砂入口温度500℃，出口温度可降至143℃，冷却水循环量210t/h，温差25℃。五沸腾焙烧炉及主要附属设备的结构、性能4焙砂输送设备焙砂短距输送采用刮板运输机，刮板运输机具有耐高温、密封性好、结构简单、维护简便、维护简便、能源消耗少等优点。长距离输送采用气动输送，采用气动输送设备的优越性在于基本不受现场配置的约束，设备紧凑，占地面积少。主要缺点是管道发生堵塞时处理困难，动力消耗大，对收尘装置的要求高，粉尘飞扬量大造成金属损失和环境污染。六高温含尘烟气的处理1高温含尘烟气的处理高温含尘烟气一般先进行降温处理，具体选用的设备视烟气量大小和温度高低而定，对于烟气量较小又不能制酸的烟气可吸入冷空气降温，冶炼高温烟气一般采用余热锅炉回收余热降至350℃左右送电收尘处理，为了保证余热锅炉的使用寿命现在锅炉的压力均提高到2.5~4.0Mpa。提高锅炉蒸汽压力从而使锅炉管壁两面温度达至220℃以上，大大超出了烟气露点温度，从而有效地防止锅炉管腐蚀，使锅炉使用寿命可以达到7~10年，而采用汽化冷却器时其使用寿命仅一年，这时冷却器铁管束或水套壁表面温度一般都低于烟敢露点温度。350℃的烟气一般是直接进入电收尘器（对流态化焙烧炉的烟气由于烟气含尘高时可经旋风除尘器后再进电除尘器），若采用袋式除尘器除尘则可采用表面冷却器或吸入冷风使烟气温度除到150℃以下才能送入袋式除尘器，否则温度过高会烧坏除尘滤袋。六高温含尘烟气的处理除尘器收集的烟尘可采用气力输送或其他输送机机把烟尘返回冶炼配料系统进行处理，或包装好堆存。除尘后的烟气如其SO2浓度≥50%可送硫酸厂制酸，对于低浓度SO2（含量2.0%~4.5%）烟气的处理目前还没有一种完美的办法，如非稳态制酸]托普索制酸法在国内有些工厂得到了应用，对SO2浓度低于1.5%的烟气应采用石灰乳吸收、NaCO3吸收、柠檬酸吸收法等处理后才能排放，否则将会污染大气环境。六高温含尘烟气的处理2高温烟气的冷却与余热回收（1）烟气冷却的目的烟气冷却的目的是使烟气调节到某一低温范围，以适应收尘设备和排风机的要求，冷却系统除了使烟气降温外，还有一定据点尘作用，同时将废热加以利用。（2）余热回收的方式采用余热锅炉或汽化冷却冷却装置，回收工艺过程余热以生产中、低压蒸汽和热水，供发电、生产及生活用。①余热锅炉的构造余热锅炉基本上可分为锅炉壳式余热锅炉和水管式余热锅炉两大类，由于水管式余热锅炉具有较大的适应性，因此广泛地用作冶金炉窑烟气的余热回收设备。六高温含尘烟气的处理②水管式余热锅炉水管式余热锅炉的特点：由管子组成受热面，水在管内流动，通过管壁吸收热量后形成水汽混合物，进入汽包，并进行水汽分离，产出蒸汽直接送用户或进一步过热产出高品质蒸汽供发电用。烟气在管外流动，降温后送往下一工序。③余热锅炉的组成:由汽包、炉管、联箱三部分组成。A汽包，汽包也叫汽鼓，是一个汇集炉水和蒸汽的圆筒形容器，它是锅炉本身的主要部件。有的锅炉有一个汽包，也有的锅炉采用两个或两个以上汽包。汽包的作用有三：一是储存一部分水，当条件变化时不会因暂时缺水而爆管；二是储存一部分蒸汽，在条件改变时能保持过热器中的蒸发量，以适应负荷的要求；三是使汽水初步分离，以减少进入过热器中的水分。六高温含尘烟气的处理B炉管，锅炉水管的总称。它组成锅炉的受热面，包括水冷壁、吊管和过热器。C联箱，联箱一般为长的圆形或矩形筒体，分为上联箱和下联箱，联接炉管，连通汽水循环。D余热锅炉三大附件，安全阀、水位表、压力表。④汽化冷却器随着冶金技术的发展，有色冶金炉的冷却方式已逐步用汽化冷却代替一般水冷却。汽化冷却有明显的优越性，能产生蒸汽，可供生产和生活用，从而提高炉子的热利用率；节约大量的工业用水（一般汽化冷却用水量为水冷却用水量的1/20到1/60），同时节约大量冷却水所耗用的电力；汽化冷却给水为软化水，由于水持贩改善，不易产生水垢，减少了冷却部件烧坏的可能性，处长设备使用寿命，有利于生产；汽化冷却装置一般为自然循环，汽、水系统简单，可自行设计操作，同时操作运行也不复杂。六高温含尘烟气的处理2、冶炼烟气收尘（1）冶炼烟气收尘的重要①提高金属回收率和原料的综合利用率。②为有色冶炼烟气中硫和碳的回收创造必要条件。③保护环境、防止污染。（2）冶炼烟气的收尘方法①沉降室沉降室又称沉尘室或重力收尘器，是一种借助重力使含尘气流中尘粒自然沉降并使其与气体他离据点尘设备。含尘气流进入沉降室后，流通断面扩大，流速变缓，当其通过沉降室的时间大于尘料沉降至室底部时间时，尘粒即被分离出来。六高温含尘烟气的处理沉降室结构简单，造价低，维护管理容易，阻力低（100~150Pa)缺点是占地面积大、收尘效率低，一般只适宜捕集50~150μm以上的粗粒粉尘，常用作多级收尘中的第一段，主要用于粗尘的预收尘。②惯性收尘器惯性收尘器是一种借助惯性力使尘粒与气流分离的收尘设备。惯性收尘器内设置的挡板使含尘气流急剧改变方向，尘粒在惯性力的作用下脱离含尘气流流向。碰撞到障碍物或除尘器壁而被捕集。惯性收尘器分为碰撞式和回转式两类。在收尘器内设有多道挡板，气流穿过挡板，尘粒撞击在挡板上，靠重力将尘粒收下的属碰撞式；使气流急剧转弯绕过挡板，尘粒与气流分离的属回转式。惯性收尘器结构简单，造价低，维护管理容易，但收尘效率低，适用于净化粗粒粉尘（20~50μm以上），且不宜净化纤维尘，常用作多级收尘中的第一级。　③旋风收尘器当含尘气流以12~25m/s速度由进气管旋风收尘器时，气流将作圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下，朝圆锥体流动，通常称此为外旋流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩而向收尘器的中收靠扰。根据”旋转矩“不变原理，其切向速度不断提高。当气流到达锥体下部某一位置时，即以同样的旋转方向从旋内收尘器中部，由下反转向上，继续作螺旋形流动，即内旋气流。净化气体由排气管排出器外，一部分未被捕集的尘粒也由排气管排出。在旋风收尘器内，小部分自进气管流入的气体向旋风收尘器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动。当到达排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一同从排气管排出。分散在这一部分向上旋气流中的尘粒也随同被带走。六高温含尘烟气的处理a、操作条件对旋风收尘器性能的影响主要有下列几方面：第一，进口气流速度与气体流量，进口气速合适范围一般为15~25m/s,但不应低于10m/s，最好不超过35m/s；第二，气体的密度、粘度、压力及温度，通常温度增高，气体密度减小，粘度增高，致使尘粒沉降速度降低，导致收尘效率降低，在处理高温烟气时，可选取较高的进口气速成；第三，气含尘浓度，当进口气体含尘浓度（标）为1~2g/m3时，压力损失可降到清洁气体的60%。含尘浓度（标）增至2~5g/m3时，压力损失下降缓慢。但在含尘浓度（标）超过50g/m3时，压力损失又迅速下降。这是因为气体中即使含有少量尘粒，也会使气体的内磨擦力增加；第四，烟尘的物理物质，烟尘的物理性质主要指烟尘的粒度和密度。旋风收尘器临界粒径与尘粒密度平方根成反比。烟尘密度越大，临界粒径越小，收尘效率越高。六高温含尘烟气的处理b、旋风收尘器操作特点及注意事项：旋风收尘器可捕集粒径5μm以上的粉尘，允许最高进口含浓度为（在标准状况下为）1000g/m3，最高温度450℃，进口气流速度15~25m/s，阻力损失588~1960Pa，除尘效率50%~90%。旋风收尘器串联使用（一般不超过三级）。串联后的处理气体量决定于第一级收尘器处理量，总阻力损失等于各有为收尘器和连接管件的阻损之和；当处理的含尘气体量较大时，常以两个或两个以上相同直径的旋风收尘器并联使用。并联旋风收尘器的阻力损失为单个收尘器的1.1倍，处理气体量为各单个收尘器处理量之和。c、旋风收尘器的使用操作应当注意的事项：第一，保持排灰口严密，由于旋，风收尘器多处于负压操作，如漏入空气，就破坏了烟气在器内的旋转规律，且会将斗内灰尘重新卷起，严重恶化收尘效果。第二，保持烟气温度高于露点15~20℃,最好进行保温，防止结块。第三，在收尘器体上开扫除口，如发现堵塞，应及时清理。第四，由于热灰流动性较好，在排灰时严防烫伤。第五，在收尘器内，由于气体温度高、流速快，对器壁和进口处磨损比较严重，可采用辉绿贮存器铸石补里或浇铸50mm厚的低钙水泥砂浆，可处长设备寿命。六高温含尘烟气的处理④袋式收尘器A袋式收尘器的收尘原理袋式收尘器用棉、毛或人造纤维等加工制成的滤袋是收尘器的核心部分。当含尘气流从下部进入圆筒的滤袋，通过滤布的孔隙时，被滤料阻留下来，透过滤料滤布的清洁气体从滤袋外部的排出口排出。沉积在滤布上的粉尘，可在机械振动或其他喷次作用下从滤布表面脱落，通过灰斗被收集起来。B影响袋式收尘器收尘效率的因素：影响袋式收尘器收尘效率因素包括粉尘特性、滤布特性以及运行参数（主要是粉尘层厚度、压力损失和过滤速度等）以及清灰方式和效果等。六高温含尘烟气的处理⑤电收尘器A电收尘器的原理，含尘烟气从电场通过，其灰尘颗粒获得离子而荷电，荷电粉尘颗粒跑向与本身电性相反的电极，在电极上放电，使灰尘充为中性，绝大部分粉尘沉集于集尘极，小部分粉尘沉集于电晕极上，沉集在电极上的粉尘经振打而定期被清除。B影响电收尘效率的因素，烟气性、烟尘特性、收尘器本体结构及操作条件等均匀影响电收尘器的收尘效率。C电收尘器的结构，电收尘器由下面几部分组成：壳体、烟气分布板、集尘电极、电晕电极的悬挂装置和保护网、尘斗以及高压供电设备。六高温含尘烟气的处理D电收尘器常见送电故障的判断及处理：a电压低电流小，高送放电严重。可能是：第一，石英管有损坏或“爬电”现象；第二，电场里电极有问题；第三，送电线路和绝缘瓷瓶有问题。b电压很低，电流过大，可能是：第一，电场内矿尘接地；第二，石英管击穿；第三，绝缘连连轴节击穿；第四，关电线路或绝缘瓷瓶故障；第五，变压器或整流器损坏。c不带负载，电流较大。可能是：第一，变压器故障；第二，整流元件故障；第三，线路或绝缘瓷瓶故障。d一次有电流、二次无电流。可能是：第一，毫安表故障；第二，整流元件损坏输出交流；第三，变压器故障。e电压很高，一、二次电流。可能是：第一配电高压开关未合好；第二，送电线路有断线的地方。f送电比较正常，但时好时坏。可能是：工艺条件不稳定；第二，石英管温度较低，有时结露，出现“爬电”现象。六高温含尘烟气的处理E电收尘器的操作要点：送电：a电收尘器安装完毕后，必须进行试电操作，电场静止送电大于72kV，振打装置全部开动时送电大于62kV。b电收尘器在较长时期停车后再开车时，必须以外加热源或通入炉气将其预热到出口温度220℃，1号电场开始送电，然后根据温度依次送电。送电时，开始送入的电压稍低，逐步提高。c正常操作时，电压应维护在51kV以上。低于45kV时，应立即查明原因，予以处理。操作温度控制电收尘器入口与出口温度很重要。如果烟气温度低于露点。就会有硫酸冷凝出来，腐蚀器内钢铁部件；粘结灰尘，引起结疤；使石英管淖湿而降低其绝缘性能，造成“爬电”或击穿。当温度过高时，会使器风钢铁部件发生变形，还能引起肥大现象。所以，电收尘器的进口气温一般控制在300~420℃，出口温度要高于露点，一般在250℃六高温含尘烟气的处理故障的分析及处理a石英管被击穿，在一般情况下电压降低，但能维持在32~35kV，如采用机械整流，平时火花为蓝色，石英管被击穿以后，往往变成紫红色，并且拉得很长，毫安表上指针摆动很大，再进行现场检查确定后，更换石英管。b电晕极肥大，开始时电压不会立刻降下来，但二次电流逐步下降，时间再长一些，电压也往下降。当电晕极肥大到十分严重时，只有停车用专门工具将肥大部分清除掉。c电晕极断线，假若是下部坠锤掉入灰斗，极线的上部分仍然是挂在框架上，此线在电场内受气流吹动而发生飘荡，这时电刷处的火花一会儿啪啪的放几下，电压也随之波动。若是极线断在上部，坠锤带着很长的极线落下造成接地（如灰斗积灰过多，灰与坠锤接触也会造成接地），这时整流机会跳闸。凡出现这些情况，都应停车处理。若是积灰过多而造成接地，则不必停车，只要放下积灰即可。六高温含尘烟气的处理d电压降低的其他故障，由于气流和振打的作用，使器内极板变形，螺丝松动造成框架歪斜，引起电压降低。这些故障也是经常发生的，必须停车处理，其处理步骤，先与有关岗位取得联系，然后关闭出口和入口阀门，停止送电，安好接地保险，进入保护网内，打开入孔，查明原因，进行故障处理。处理完毕，封好入孔，取出工具，退出保护网，取掉接地保险，试送电，正常后，再与有关岗位联系，打开入口与出口阀门，能入烟气，转入正常运行。另外，加强堵漏，按时振打，清扫设备等事项，必须形成一套完整的操作制度。对高压电场要求操作人员必须具备安全防护知识，操作人员必须严格执行安全操作制度。六高温含尘烟气的处理d电压降低的其他故障，由于气流和振打的作用，使器内极板变形，螺丝松动造成框架歪斜，引起电压降低。这些故障也是经常发生的，必须停车处理，其处理步骤，先与有关岗位取得联系，然后关闭出口和入口阀门，停止送电，安好接地保险，进入保护网内，打开入孔，查明原因，进行故障处理。处理完毕，封好入孔，取出工具，退出保护网，取掉接地保险，试送电，正常后，再与有关岗位联系，打开入口与出口阀门，能入烟气，转入正常运行。另外，加强堵漏，按时振打，清扫设备等事项，必须形成一套完整的操作制度。对高压电场要求操作人员必须具备安全防护知识，操作人员必须严格执行安全操作制度。六高温含尘烟气的处理⑥湿式收尘器湿式收尘是一种利用水（或其他液体）与含尘气体相互接触，倦随有热、质的传递，依靠水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用，把尘粒从烟气流中分离出来的技术。它可从气流中除去粒径为0.1μm烟的尘粒和气态污染物。同时，进行烟气冷却和增湿作用，还能除去烟气中某些有害有毒气体。湿式收尘器特点：结构简单、操作及维护方便、占地面积小，特别适用于处理高温高湿的气体。在操作时不会产生粉尘的二次飞扬。但要消耗一定量的水（或其他液体），在收尘过程中又产生污水、污泥二次污染物需进一步处理。以污泥形态收集的烟尘需干燥、粉碎后才能返回炎法冶金过程加收有价金属。当烟气中含有腐蚀介质时要考虑防腐问题。六高温含尘烟气的处理湿式收尘器工作原理基本上与过滤式收尘器相同，当含尘气体与液珠、液网或液层相遇时，即被液珠、液网或液层所捕集。由尘靠惯性碰撞、粘附、扩散等作用，来完成收尘过程。但在湿法收尘器中，还存在烟气的凝聚效应。凝聚有两种情况，一种是以微小尘粒为凝结核，由于水蒸气的凝结使微小尘粒凝集增大；另一种借助扩散漂移的综合作用，使尘粒的液滴移动凝集增大。湿式收尘设备的种类：离心式、文丘里管式、冲击式及筛板式等。六高温含尘烟气的处理1．焙烧矿焙烧产物中的溢流焙砂和烟尘总称焙烧矿，可全部作为湿法炼锌浸出的物料。焙烧矿（焙砂+烟尘）的质量标准如下（%）：Zn≥55Zn可≥46Fe可≤6.5SiO2可≤2.5焙烧矿含硫≤3.0~4.5(其中不可溶硫化物含硫≤1.5)Sb≤0.025As＜0.4焙烧矿粒度≤75μm(-200目)达80%六焙烧产物及质量要求2．烟气烟气除含有烟尘外，主要成分为SO2，N2，O2，CO2等，烟气中SO2浓度主要受过剩空气系数、温度、投料量等影响。生产实践中，过剩空气系数、温度、投料量变化不大，所以烟气出口的SO2浓度也较稳定，一般焙烧炉出口烟气温度：950±30℃，SO2浓度为8.5%～10%，烟气出口含尘为200～300g/m3。六焙烧产物及质量要求1、焙烧炉床能率焙烧炉床能率是指单位炉床面积每天（24小时）处理的干精矿量，一般为5.5～7.0t/(m2·d)。2、锌精矿焙烧脱硫率焙烧脱硫率是指精矿在焙烧过程中氧化脱除进烟气的硫量与精矿中硫量的比例，一般为86%～95%。六技术经济指标3、锌的回收率沸腾炉焙烧过程中锌的损失主要是电收器出口烟气带出烟尘和飞扬损失。经过技改，正常生产时，当收尘设备完善、操作指标正常时，锌回收率>99.5%。4、焙烧矿的可溶锌率可溶锌率是湿法炼锌中焙烧工序的一项重要的生产指标，焙烧矿中可溶于稀硫酸的锌量与总锌量的比值称为可溶锌率。可溶锌率一般为90~95%。六技术经济指标5、炉子开动周期沸腾焙烧炉在开动一定时间后因大颗粒沉积、风帽堵塞或损失等原因须定期清理。一般开动周期为8~10个月，最长可连续开动2年。六技术经济指标沸腾焙烧技术已经比较成熟，但尚需进一步研究发展，更尽深层次发挥次项技术。笔者认为此技术还可以从以下几个方面开发利用。1、大型化为了提高处理能力，减少消牦，稳定质量，提高劳动生产率，沸腾焙烧炉还要朝着更大型化的方向发展。1975年建于澳大利亚勒斯顿的沸腾炉床面床面积为123m2，直径为Φ12.6m，日处理精矿量为800吨。目前世界上最大的沸腾炉床面积已达到147m2。2、富氧焙烧沸腾焙烧应用富氧空气不仅保证满足所得焙烧矿在硫、可容锌含量方面的要求，而且大大提高炉子生产率及锌的实收率。生产实践表明，应用含氧20～30％的富氧空气时，在焙烧温度为900～940℃，炉子生产率提高50％。在970℃时生产率提高70％，可容锌含量提高3％，炉气SO2浓度提高3％，同时炉气产量减少。此外，应用富氧空气焙烧，每生产1t硫化锌精矿可得1.2t的蒸汽。六、沸腾焙烧技术展望3、制粒焙烧制粒焙烧此法优点是：①避免炉料粘结以及飞扬损失，并保证加料的准确性；②可将30t/(m2·d的生产率由5～6t/(m2·d)争至30t/(m2·d)；③颗粒粗,熔结较少,温度较易控制；④粗粒下降不易堵塞风眼，减少沸腾焙烧的故障停炉；⑤可降低烟尘率，由20～50％降至5～10％，使除尘工作简化；⑥沸腾层线速度增加，由0.5～0.8m/s增至2.5m/s。4、利用二次空气焙烧在沸腾炉上部沿炉体的切线方向送入二次空气,则可以强化生产,且降低烟尘率。经实验研究指出，生产率为6t/(m2·d）的沸腾炉，利用二次空气，生产率可达8～10t/(m2·d），并不增加烟尘率。5、高温酸化焙烧此法床能力达13～4t/(m2·d),可熔锌率提高2～3％。六、沸腾焙烧技术展望6、无底多层沸腾焙烧炉此法目前的生产能力已达200t／d以上。7、自动控制装备水平精良化，设备可靠性得以保障，控制系统综合利用自动控制和自动调节系统进行全过程控制，可实现生产连续化和自动化，提高了劳动生产率。此外，可利用鲁奇式沸腾焙烧炉的先进技术改进和发展中小型的炉子，如抛料机加料、自控喷水降温装置、新的冷却盘管结构等等。相信这些技术的推广会使沸腾焙烧技术得到更大的发展。六、沸腾焙烧技术展望